大麻素系统在脑缺血损伤中的研究进展

滕海娟 罗本燕

[摘要] 大麻素系统广泛分布于中枢神经系统，在某些神经病理生理过程中起到调控作用，比如疼痛、食欲、运动功能、学习认知等。大量的试验证明，大麻素系统在脑缺血过程中的兴奋性氨基酸毒性、氧化应激、炎症级联反应及神经元凋亡等方面起到关键的调节作用，该文综述了近年来国内外关于大麻素系统在脑缺血损伤中的研究进展，旨在为进一步的科学研究以及临床新药的开发提供参考。

[关键词] 大麻素；脑缺血损伤；研究

[中图分类号] R743 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2018）09（b）-0196-03

[Abstract] The cannabinoid system is widely distributed in the central nervous system and plays a regulatory role in certain neuropathological processes， such as pain， appetite， motor function， and learning cognition. A large number of experiments have proved that the cannabinoid system plays a key role in the regulation of excitatory amino acid toxicity， oxidative stress， inflammatory cascade and neuronal apoptosis during cerebral ischemia. The research progress of cannabinoid system in cerebral ischemic injury is intended to provide reference for further scientific research and development of new clinical drugs.

[Key words] Cannabinoid； Cerebral ischemic injury； Research

大麻素最早源于植物印度大麻，1842年爱尔兰人William B.OShaugnessey在做了一系列形式试验证明了大麻素的医用价值后将其用于治疗疼痛、风湿热、痉挛状态。此后相当长的一段时间内，由于植物内化学成分种类繁多，有些成分的含量极微，大麻素的相关研究停滞不前，直到20世纪60年代，大麻类物质活性成分四氢大麻酚（Δ-THC）被首次鉴定并成功合成后，人类对大麻素有了崭新的认识。其后数十年内，大麻素被发现具有调控运动功能，调节学习记忆能力，多种急慢性退变性神经疾病中起到保护作用。脑缺血损伤直接源于脑血流低灌注或血流减少，氧和能量供应中断引发神经细胞死亡，导致神经系统功能障碍。近年来大量动物实验研究发现，缺血后脑组织中的大麻素系统成分有所提高，提示其可能参与调控了脑缺血后的损伤或保护机制。该文综述了大麻素在脑缺血后不同方面的作用，包括兴奋性氨基酸毒性、神经炎症、氧化应激以及神经元凋亡，从而影响脑缺血后损伤的发展和预后。

1 大麻素系统的组成

1.1 大麻素来源

大麻素有3种来源。天然植物来源：由于印度大麻包括80多种不同的活性成分，其中某些成分的含量极低，要将其结构性质一一鉴定清楚，仍需要大量工作。而四氢大麻酚（Δ9-THC）和大麻二酚（CBD）占到总量的40%[1]，这两种物质被看做是植物大麻的活性成分。人工合成类大麻素：包括各种受体拮抗剂、激动剂。CO55，940的活性是Δ-THC的40倍，能引起强烈的精神症状。HU-210的作用强度、作用时间均强于Δ-THC，WIN55，212-2是一種强效非选择性大麻素受体激动剂，广泛用于各种动物实验。内源性大麻素：属于酯类、氨基类长链多不饱和脂肪酸，体内以花生四烯酸乙醇胺（AEA）、花生酰基甘油（2-AG）为主。

1.2 大麻素受体及其分布

大麻素在体内作用于受体分子后发挥调控作用。经典的大麻素受体是CB1和CB2，均是7次跨膜G蛋白偶联受体。CB1受体广泛分布于中枢神经系统，主要定位于神经元的突触前膜。CB2受体的分布和定位进展曲折。最初由于大量分布于CD4+T细胞、CD8+T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、单核巨噬细胞等免疫细胞以及造血细胞，被定义为外周CB受体[2]。02年Carlisle等人发现CB2存在于小胶质细胞，且CB2的表达水平取决于小胶质细胞的激活程度[3]，Van Sikle以及Ashton等人先后证实CB2存在于人类或啮齿动物小脑的颗粒细胞、浦肯野细胞、脑干的神经元发现CB2受体mRNA和蛋白的表达。08年Brusco和Onaivi相继在海马区发现CB2，主要定位于突触后膜，且和粗面内质网关系密切。10年在皮层区域发现CB2的表达。目前认为CB2受体是主要分布在中枢神经系统的小胶质细胞、星形胶质细胞，以及中性粒细胞、单核巨噬细胞系统。当然，AEA和2AG除了作用于以上经典受体，还可以作用于其他靶点，例如辣椒素受体（TRPV1），过氧化物酶体增殖物活化受体（PPAR），以及TAS1钾通道，以及机制尚不清晰但被认为具有潜在的介导细胞内信号转导能力的受体GPR55。

1.3 内源性大麻素合成降解相关的酶

2-AG和AEA均来自于突触后端膜源脂质前体，AEA由酰基磷脂酰乙醇胺特异性磷脂酶释放，2-AG由甘油二酯脂肪酶（DAGL）作用于1-酰基-2-花生四烯酸甘油后产生。当突触后膜除极后AEA和2-AG被合成并释放到突触间隙，作用于突触前膜CB1受体，发挥作用后，通过细胞摄取从作用位点移除。2-AG在脑内大部分被单酰甘油脂酶（MAGL）水解，小部分被脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）水解。AEA主要被FAAH水解为花生四烯酸，也会被环氧化酶2（COX2）、脂加氧酶、P450代谢为其他活性成分，代谢后活性成分的具体作用机制尚不清晰[4]。

2 大麻素系统与脑缺血损伤

2.1 CB2受体与脑缺血后小胶质细胞介导的炎症损伤

脑缺血后过度的炎症反应可以造成二次脑损伤，而小胶质细胞是中枢神经系统主要免疫细胞。Miller，Price等人首次证实CB2能够调节小胶质细胞向神经炎性脑区迁移渗透[5]。这提示CB2可能具有抗炎作用，随后Zarruk等人在小鼠永久性大脑中动脉闭塞（pMCAO）模型中证实，选择性CB2激动剂JWH-133显著降低小胶质细胞激活、炎症因子的基因表达（IL-6、TNF-α、T细胞趋化因子、单核细胞趋化因子蛋白、巨噬细胞炎性肽-1α），并发挥明显的神经保护作用：小鼠神经功能评分以及脑梗塞体积的降低[6]。在动脉粥样硬化模型中，CB2预处理能够减轻白细胞与内皮细胞间相互作用、粘附分子的表达以及血脑屏障的破坏[7]。而CB2基因敲除小鼠脑梗塞体积、神经功能评分明显增加、且术后基本生存情况很差[8]。相关研究[9]进一步证实大麻素通过作用于CB2受体，抑制小胶质细胞激活，从而抑制神经炎症，且其保护作用具有时间依赖性，缺血前预处理给予选择性CB2受体激动剂而非缺血后2～5 d迟发给药才具有神经保护作用。以上结果均提示CB2受体的激活和脑缺血后神经炎症的降低有密切关系，且激活CB2受体的保护作用具有时间依赖性。

2.2 CB1受体与脑缺血后兴奋性氨基酸毒性

1996年Shen等人[10-11]首先发现大麻素能减少海马切片培养过程中谷氨酸盐释放量，随后，Katona证实了内源性大麻素CB1受体逆向调节去级诱导的谷氨酸能神经元突触传递，突触前膜CB1受体的激活偶联电压门控钙通道的阻断以及内向整流钾通道的激活，导致神经元去极化，抑制谷氨酸的释放，从而逆行性抑制谷氨酸依赖的突触传递，减轻谷氨酸能神经元兴奋性损伤[10]。Thayer证实，非选择性CB受体激动剂WIN55，212-2以及CGS19755能够减少海马切片培养中因周围环境镁离子浓度减低导致的细胞死亡，其保护作用被CB1受体拮抗剂利莫那班（SR141716）阻断[11]。其后Nagayama和Landucci分别利用大鼠全脑缺血及大脑总动脉缺血模型证实WIN55，212-2预处理可以减少脑梗塞体积，其保护作用同样可以被利莫那班阻断[12-13]。这些数据表面CB1受体激活能阻断脑缺血后兴奋性氨基酸毒性，从而发挥神经保护作用。

2.3 CB1受体和脑缺血后氧化应激反应

脑组织缺血缺氧导致能量障碍，细胞内外电解质失衡，大量活性氧（ROS）产生，破坏血脑屏障，并导致细胞结构破坏。不幸的是因脑内抗氧化酶水平不足，尤其是脑缺血后，因此脑卒中后ROS的增加很难被抑制。Ma L等人[14]证明CB1受体激动剂抑制ROS产生，改善脑缺血损伤时线粒体功能。Sun S[15]进一步证实大麻素预处理MCAO小鼠，通过CB1受体介导的转录因子3（STAT3）磷酸化作用，诱导超氧化物歧化酶（SOD）上调，从而减轻氧化应激。Kim.S.H等人[16]用Fecl2处理皮层神经元细胞后，CB1受体选择性激动剂WIN55212-2通过增加乳酸脱氢酶的释放，减少神经元死亡，其保护作用可被CB1受体拮抗剂SR14716A拮抗。Jung.Y.S等人[17]用EA提前20 min预处理MCAO小鼠，可通过减少ROS及NADPH氧化酶（Nox4），抑制缺血后氧化反应。以上资料表明脑缺血后CB1受体通过介导抗氧化反应，发挥神经保护作用。

2.4 CB1受体与脑缺血后神经元凋亡

脑卒中后神经功能缺失主要是由于大量的神经细胞坏死凋亡，有效的抑制神经元凋亡是卒中治疗的关键。大量实验数据表面大麻素通过作用于CB1受体分子，触发一系列的分子通路，从而抗神经元凋亡作用。Chin O.Z等[18]利用MCAO大鼠模型证明大麻素受体激动剂WIN55 212-2通过作用于CB1受体触发ERK1/2磷酸化作用，从而抗神经元凋亡。Trazzi .S等人[19]证实小鼠脑缺血时，急性期应用THC，通过CB1受体介导，增加小鼠海马、纹状体区细胞AKT及GSK-3β磷酸化水平，促进神经细胞存活，其保护作用可被選择性CB1受体抑制剂利莫那班及PI3K抑制剂沃蔓青霉素抑制，提示其神经保护作用至少一部分是通过PI3K-AKT-GSK3β分子通路实现的。Wang Q等人[20]发现电刺激大椎及百汇穴可刺激CB1受体，并增加蛋白激酶C（PKC）的激活及转位，从而保护神经功能，改善预后，提高Bcl-2/Bax比率，这种保护作用被PKC选择性抑制剂TAT-V1-2抑制，而阻断CB1受体同样影响PKC的激活增加，相反CB2受体阻断没有明显的影响。以上研究表明大麻素通过作用于CB1受体，触发一系列的分子信号通路，抗神经元凋亡，发挥明确的神经保护作用。

2.5 大麻素系统与脑缺血后神经毒性

虽然大量的试验已经证实大麻素的神经保护作用，但也有数据显示其可能具有神经毒性损害。Movsesyan证实在原代培养神经元Δ9-THC和AEA均具有神经毒性，但其所用的浓度要高于CB受体激活所需浓度[21]。进一步的实验显示大鼠侧脑室注射AEA24h后海马区神经元丢失，20 d后大鼠Morris水迷宫试验学习记忆能能力减退，这些效应不能被CB1拮抗剂AM251阻断，但却可以被TRPV1拮抗剂辣椒平阻断[22]，与之相符的是Jacobsson和Maccarrone分别证实AEA通过TRPV1受体诱导神经胶质瘤和神经母细胞瘤凋亡[23]。近期，Hasson证实在新生大鼠大脑WIN55，212-2和Δ9-THC本身虽然不引起任何神经损害，但却能加强乙醇的神经毒性[24]。关于大麻素保护或损伤矛盾结果的产生，可能是由于各个实验间模型的应用、药物剂量的选择以及动物种类的选取差异性造成。

3 结论和展望

大量实验数据显示，在急性脑卒中后，大麻素系统展现了明确的神经保护作用。大麻素系统发挥神经保护作用的优势在于其可以作用于多条分子通路，并作用于多种细胞位点，作用于CB1受体可以减少神经元兴奋性氨基酸毒性、抗细胞凋亡、抗氧化应激反应，作用于CB2受体可减轻小胶质细胞介导的神经炎症，作用于星形胶质细胞CB1受体、CB2受体为神经元存活提供营养及新陈代谢支持。关于新近发现的大麻素受体GPR55以及TRPV1在脑卒中后的生理病理机制亟待研究，且大麻素在脑缺血应用方面缺乏相关的临床研究。相信随着研究的不断深入，大麻素系统在脑缺血损伤中将会有更多新的作用和调控机制被发现，内源性大麻素系统有望成为预防卒中、改善卒中患者预后治疗的新靶点。

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（收稿日期：2018-06-13）