中药对星形胶质细胞作用的研究进展*

任嘉彦 尚晓玲

（长春中医药大学，吉林 长春 130117）

星形胶质细胞是中枢神经组织中最丰富的神经胶质细胞成分，到目前为止的研究发现，反应性星形胶质细胞增生和胶质瘢痕的形成在多种中枢神经系统临床疾病和结构性病变中出现并发挥着重要的作用［1］，如多发性硬化、阿尔茨海默病、帕金森病、病理性神经疼痛和脑血管疾病等。现将近年星形胶质细胞的研究文献综述如下。

1 对星形胶质细胞活性功能研究

星形胶质细胞对中枢神经损伤和疾病状态作出反应，称为反应性星形胶质细胞增生，这是一个复杂的、连续的反应过程，从可逆的基因表达和细胞肥大改变到瘢痕形成与永久的组织重组［2］。在中枢神经系统损伤中，胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）是星形胶质细胞表达的特异性中间丝蛋白，在中枢神经损伤过程中显著上调，是反应性星形胶质细胞的一种生物标志物［3］。研究发现川芎和赤芍配伍应用可提高脑缺血再灌注SD大鼠胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）和外周血清血管新生因子（VEGF），并可上调细胞膜上跨膜受体分子蛋白（Notch1）mRNA 表达水平，修复神经元［4］。 在改良的线栓法大脑中动脉阻塞45 min后，再灌注大鼠，制成短暂局灶性脑缺血模型，三七三醇皂苷组GFAP mRNA和蛋白表达明显升高［5］。通过免疫组化法发现，线栓法制备的大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型，丹龙醒脑方分别作用上述模型后，GFAP蛋白的平均灰度值减少，Nestin蛋白的平均光密度增加［6］。线栓法大脑中动脉栓塞大鼠模型灌胃给药15 d，每日给药1次，消栓肠溶胶囊组大鼠海马GFAP阳性表达强度降低，凋亡蛋白半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase-3）阳性细胞数减少，差异较模型组明显［7］。补肾益髓方及其拆方补肾方能升高损伤后星形胶质细胞存活率，胶质瘢痕中GFAP显著上调［8］。腹腔注射川芎嗪注射液对改良双侧颈总动脉结扎建立的慢性脑缺血小鼠8周，小鼠海马组织中的GFAP表达水平明显下降［9］。李渊渊等实验结果提示，麦冬皂苷D在作用细胞72 h、0.005 μg/mL时对细胞增殖作用最强，GFAP+细胞个数增多，光密度和面密度明显增加［10］。四逆散 4.936 g/（kg·d）作用于早期慢性应激大鼠海马组织，可使GFAP恢复至正常水平，改善神经元损伤［11］。心脑舒通胶囊的主要成分为蒺藜总皂苷，能降低星形胶质细胞过度活化，抑制GFAP表达［12］。补益肾精，温养阳气，助以活血通络治法指导下的芪仙通络方可早期活化星形胶质细胞，促进脑内脑源性神经营养因子（BDNF）的分泌释放［13］。

2 对神经元提供代谢营养支持的影响

谷氨酸是中枢兴奋性神经递质，在生理状态下，谷氨酸对神经元的分化、中枢神经元的发育，神经细胞-胶质细胞耦联，长时程增强效应以及记忆认知的形成有重要作用。星形胶质细胞释放的ATP能够影响Ca2+信号，降低谷氨酸能神经元内钙波的幅度和频率［14］，进而影响能量代谢。

由银杏叶和蜜环菌组合而成的银杏蜜环口服溶液在大鼠多发性动脉硬化模型中，实验结果显示，与模型组比较，脑内谷氨酸显著下降，差异具有统计学意义，银杏蜜环口服溶液可降低中枢神经元损伤［15］。在以Aβ25-35损伤星形胶质细胞为模的阿尔茨海默病实验中，应用Wnt5a的抑制剂sPRF作为对照，结果显示2倍活血荣络方大鼠血清能有效提高星形胶质细胞Wnt5a、Fz5、CaMKⅡ的表达，CaMKⅡ是一种钙依赖性的蛋白激酶，与学习记忆密切相关［16］。原代大鼠星形胶质细胞，何首乌苷预处理星形胶质细胞24 h后，再加入奥沙利铂10 μmol/L共同作用24 h，结果显示细胞凋亡率和Caspase-3活性下降，而线粒体膜电位上升，提示何首乌苷可能抑制细胞凋亡［17］。

3 对星形胶质细胞分泌细胞因子研究

星形胶质细胞介导的中枢神经系统炎症在多种疾病中起着重要作用，如神经病理性疼痛、阿尔兹海默症等。

LPS可诱导星形胶质细胞活化，分泌白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等致炎细胞因子水平显著升高，张冷等在LPS诱导的星形胶质细胞实验中发现，1 μmol/L、10 μmol/L 均可显著降低 IL-1β，IL-6和 TNF-α 蛋白、NF-κB p65蛋白表达水平［18］。新生SD大鼠脑皮层原代，在糖氧剥夺再灌注条件下，发现20 μmol/L姜黄素可使细胞活力明显增高，细胞载脂蛋白E（APOE）的表达上调［19］。β-细辛醚为石菖蒲的主要有效成分，在RTCA构建RA-h/PC12共培养体系下以Aβ1-42诱导星形胶质细胞发现，55.5 mg/L β-细辛醚能显著降低星形胶质细胞培养液中IL-1β，TNF-α的水平；166.7 mg/L β-细辛醚能促进脑源性神经生长因子的释放［20］，β-细辛醚对Aβ1-42诱导的星形胶质细胞损伤有保护作用。藁本内酯能抑制被脂多糖活化的原代星形胶质细胞分泌 IL-1β、TNF-α 以及 IL-6 mRNA 的表达［21］。 郭建超等在线栓法大鼠大脑中动脉栓塞实验研究中表明，经补阳还五汤治疗后，星形胶质细胞分泌细胞因子IL-1β减少，IL-10增加［22］。麦冬皂苷能上调氧糖剥夺/复氧新生大鼠离体星形胶质细胞分泌血管内皮生长因子（VEGF）［10］。

4 对星形胶质细胞参与突触可塑性的研究

星形胶质细胞是组成突触不可缺少的部分，是神经元间信号传导的重要结构。在细胞内外环境变化下，星形胶质细胞通过改变自身的结构特征来应对损伤刺激，这就是星形胶质细胞可塑性。主要通过改变细胞数目、胞体体积、突起的变化以及与神经元之间的空间体积、排布、覆盖情况，来调节神经元的分泌、传导等，对大脑的学习记忆等认知功能有非常重要的作用。

在皮质酮诱导的抑郁样小鼠模型实验研究表明，25 mg/（kg·d）和 50 mg/（kg·d）剂量的人参总皂苷可以逆转海马GFAP阳性星形胶质细胞总数的减少，50 mg/（kg·d）剂量可减轻星形胶质细胞突起长度和体细胞体积的减少，改善海马星型胶质细胞结构可塑性损伤，保护海马神经元［23］。六味地黄苷糖连续灌胃雌性BALB/c小鼠14 d，腹腔注射脂多糖4 h后，小鼠海马DG区兴奋性突触后电位降低，小鼠长时程增强（LTP）减弱，表明六味地黄苷糖可能对抑郁样小鼠突触的可塑性损伤具有保护作用［24］。

5 对星形胶质细胞调节信号传导通路表达研究

马艳霞等发现，山茱萸活性成分马钱苷、莫诺苷处理D-半乳糖致衰的体外乳大鼠大脑皮层星形胶质细胞后，可引起星形胶质细胞内MEK1/2、ERK1/2迅速磷酸化，活化的ERK可将胞外的神经营养信号传递至核内，调节神经细胞的存活、分化以及基因表达，所以推测马钱苷、莫诺苷可能是通过MEK/ERK介导的信号通路，发挥提高衰老细胞的抗氧化作用［25］。王伟等研究表明，丹皮酚能纠正星形胶质细胞 NF-κB（p65）、IκBα蛋白和IκBα磷酸化异常水平。IκBα/NF-κB信号通路调节炎症反应和免疫基因表达［26］，当细胞受到炎症信号刺激时，NF-κB的抑制蛋白IκBα受到上游激酶作用发生磷酸化并降解，随后NF-κB活化并进入胞核内，发挥调节基因转录表达的功能，而丹皮酚可能通过抑制IκBα/NF-κB信号通路发挥对星形胶质细胞炎症反应的作用。在反应性星形胶质细胞条件下，p38 MAPK信号转导通路联通了细胞外刺激与细胞内转录和基因表达，参与了炎症，细胞损伤及凋亡过程，是最终形成胶质瘢痕的重要原因。阿魏酸是中药川芎、当归的有效单体成分，氧糖剥夺前24 h加入阿魏酸钠，可抑制磷酸化p38 MAPK和活化的Caspase-3蛋白增加［27］。陈瑶等以Aβ25-35损伤星形胶质细胞为模，应用Wnt5a的抑制剂sPRF作为对照，实验结果表明2倍活血荣络方大鼠血清能有效提高星形胶质细胞Wnt5a、Fz5、CaMKⅡ的表达，Wnt5a-Fz5-CaMKⅡ通路的激活，对减少神经毒性的沉积、保护神经细胞损伤、减缓阿尔茨海默病的进一步发展具有显著作用［16］。

6 对星形胶质细胞水通道蛋白的影响

在星形胶质细胞膜中存在着脑内主要的水通道，水通道蛋白-4（AQP4）。在人类中，AQP4在水肿性脑肿瘤和脑挫伤、细菌性脑膜炎和梗死脑周围的星形胶质细胞中上调。在啮齿类动物中，星形胶质细胞中AQP4的表达在低钠血症、梗死周围、脑损伤和甘露醇给药后升高。脑外伤后低钠血症合并脑挫裂伤后，AQP4表达下调。AQP4表达在脑不同区域的变化方向可能是水肿液形成或吸收的代偿性反应。

大鼠在低压低氧条件下，可致脑水肿，AQP4、NF-κB、MAPK信号通路磷酸化水平明显升高，葛根素干预后，可使上述水平降低［28］。用Feeney自由落体坠击法制备大鼠创伤性脑损伤模型，腹腔注射大黄的主要活性成分大黄鞣质，给药组大鼠AQP4和GFAP的阳性细胞数明显减少，且阳性细胞表达评分明显低于模型组各亚组［29］。 李盟研究表示，0.001 μmol/mL 黄芪甲苷干预原代培养的SD大鼠星形胶质细胞氧糖剥夺缺氧 3 h，AQP-4 蛋白表达明显降低［30］。

7 小 结

综上所述，通过大量动物实验、细胞实验等研究发现，中药有效单体成分三七三醇皂苷、麦冬皂苷D、何首乌苷、姜黄素、β-细辛醚、藁本内酯、马钱苷、莫诺苷、丹皮酚、阿魏酸、人参皂苷、黄芪甲苷、葛根素、大黄鞣质等；中药复方丹龙醒脑方、补肾益髓方及其拆方补肾方、四逆散、芪仙通络方、活血荣络方、补阳还五汤等；中成药消栓肠溶胶囊、银杏蜜环口服溶液、川芎嗪注射液等，可以多层次、多靶点调节影响星形胶质细胞，包括对星形胶质细胞的活性、营养代谢、分泌细胞因子、突触可塑性、信号传导通路、水通道蛋白等发挥作用。分析上述药物发现，三七、川芎、姜黄、大黄、藁本、石菖蒲均具有理气活血化瘀功效；麦冬、何首乌、当归、山茱萸肉、人参、黄芪均具有补虚的功效，中药复方也遵循补虚和活血通络治法。可知在治疗中枢神经系统疾病如脑梗死、脑动脉硬化、脑乏氧、阿尔茨海默病、多发性硬化、帕金森病、脑水肿等时，治法上可从虚、实两方面入手，虚证多以补气养血和补益肾精为主，实证多以行气活血、化瘀通络为主，用药上，虚，可用人参、当归、黄芪补气养血，何首乌、山茱萸肉益肾填髓；实，可用三七、川芎、姜黄等行气活血、化瘀通络。

但也存在以下问题。一方面，目前以中医基础理论为指导、辨证地进行药物配伍的研究还较少，研究多局限在药物的单一有效成分上，有效成分如何安全有效地应用到临床还需进一步研究。另一方面，在对星形胶质细胞活性研究方面，反应性星形胶质细胞在不同刺激下，可导致GFAP相似程度上的表达，但在转录组谱和细胞功能上却有实质的不同变化。所以不能简单地认为细胞肥大和GFAP表达的上调等同，研究者有必要确定在特定情况下星形胶质细胞反应性的功能意义。因此，中医药对星形胶质细胞的研究还需进一步探索。