中医药保护神经血管单元治疗缺血性脑卒中的研究进展

周莹 孟繁兴 傅晨 巩颖 张允岭 王凤丽

缺血性脑卒中(cerebral ischemic stroke,CIS)是一种缺血性脑血管疾病,属于中医“中风病”的范畴,《黄帝内经》对“薄厥”“大厥”“煎厥”“偏枯”等的描述与该病类似,总属病因病机为气血逆乱。明代楼英将中风病命名为“卒中”,清末张锡纯提出“脑充血”“脑贫血”的观点,其中“脑贫血”与现代“缺血性中风”的中风病机认识相吻合[1]。目前,西医方面溶栓治疗和机械取栓仍是治疗缺血性脑卒中的主要措施,但溶栓受严格的时间窗限制,机械取栓也必须满足年龄、美国国立卫生研究院卒中量表评分、是否有梗死灶等各方面的适应症[2],所以获益的患者仍为少数。随着神经血管单元(neurovascular unit,NVU)的提出,打破了仅在卒中后扩张脑血管、稳定斑块和改善脑循环的固有思维,使人们意识到阻止细胞凋亡、抗炎性因子表达等对血脑屏障的保护也同样重要。

古代医家对“脑贫血”的治疗已有丰富的经验,如清代医家王清任所著《医林改错》中所载补阳还五汤在临床取得不错的疗效[3]。越来越多的研究表明,中医药的治疗在缺血性脑卒中后对神经血管单元(cerebral ischemic stroke-neurovascular unit,CISNVU)的保护发挥着重要作用,中医药从中草药、中药制剂和针灸推拿等各方面相互配合,从抑制细胞凋亡、抑制炎性因子表达、抗氧化、促进脑代谢和扩张脑微血管等方面着手,以达到与某些复合制剂(如曲克芦丁脑蛋白水解物)相似的效果[4],甚至能弥补该类复合制剂的不安全性,成为近年来保护缺血性脑卒中后NUV靶向研究的重点[5]。

1 中医药保护神经血管单元在治疗缺血性脑卒中的作用

1.1 抑制细胞凋亡对CIS-NVU后保护作用

中医药治疗因其独有的辨证论治,重视个体化差异,在缺血性脑卒中后对神经血管单元的保护发挥着重要作用。已有研究表明,缺血性卒中后血脑屏障破坏受早期不同的有害机制调节,包括细胞凋亡、炎症、氧化途径、囊泡运输等[6]。

就单味中草药和注射液而言,它们中的一些提取物具有抑制细胞凋亡的作用。马鞭草是一种具有抗炎、免疫调节和神经保护等药理作用的植物[7]。Cao L等[8]将96只大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)后的大鼠分为6组,通过神经功能缺损评分、观察海马和皮质的病理损伤和测定部分半胱氨酸蛋白酶(Caspase)、B细胞淋巴瘤-2基因(B-cell lynphome-2,bcl-2)、Bcl相关蛋白X(Bax)、S-100β蛋白和ATPase酶水平,发现低/中/高剂量的马鞭草素组均能使神经缺损评分、死亡率、脑梗死面积不同程度的降低,脑组织中血清的Bax、Caspase-3、S-100β水平也显着降低,Bcl-2和ATPase的水平增加,提示马鞭草素可以抑制细胞凋亡基因的表达,促进抗凋亡基因的表达,减少缺血性脑卒中再灌注损伤,保护脑组织和神经元等。马家宝等[9]研究通脑注射液组分及作用机制表明,栀子提取物栀子苷和三七提取物三七总皂苷通过靶向谷氨酸受体GluR3,减少血脑屏障相关蛋白(如内皮细胞occludin蛋白)的降解,从而发挥保护血脑屏障的作用,显示出中药复方制剂配伍的优势。

祝美珍等[10]从广西中医药大学脑病科选取60例缺血性脑卒中患者随机分为2组,治疗组在对照组内科常规治疗基础上加用清脑益元汤,使用双抗体夹心固相酶联免疫吸附(ELISA)法检测患者治疗前及治疗后第3、7、14天血清神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)、S100钙结合蛋白B(S100 calcium binding protein B,S100B)表达水平,该研究表明,清脑益元汤可能通过下调血清中NSE、S100B表达水平起到减轻缺血性卒中患者的神经元缺损的作用。已有研究表明,磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路是细胞内重要的信号转导通路,通过影响下游多个靶点而发挥抑制凋亡、促进增殖的作用[11]。

贺小松等[12]将两组MCAO后的大鼠随机分为2组,其中治疗组给予补阳还五汤灌胃治疗,对照组给予等量0.9%Nacl处理,疗程7天,观察美国国立卫生研究院卒中量表评分和免疫组化切片,结果提示补阳还五汤通过激活AKT细胞信号通路以减轻细胞凋亡。Lan R等[13]研究表明,线粒体参与急性脑缺血后的坏死和凋亡神经元死亡,小续命汤对脑缺血再灌注后线粒体损伤和凋亡均有一定的影响,通过降低线粒体组分中的肿瘤抑制基因(P53基因)和Bax蛋白水平从而保持线粒体完整性,并显着减少细胞凋亡,达到神经血管单元的保护作用。

针灸作为传统中医药的一种治疗手段,对于缺血性卒中后患者的治疗具有简、便、效、廉的特点,并且大量研究证明CIS后越早介入针刺疗效越好。刘勇等[14]将200只大鼠分为假手术组、模型组、针刺组(缺血后2小时、72小时、168小时)5组,除假手术组外均采用MCAO处理,在术后1、3、7、14天,4个时间点用酶联免疫分析法探查缺血脑组织中的Bcl-2、Bax蛋白表达；研究结果显示：3组针刺组较假手术组和模型组的Bcl-2蛋白表达升高,Bax蛋白表达降低,并且中风后2小时开始介入针刺的疗效最好,优于发病后72小时、168小时针刺组。韩林等[15]将78只大鼠随机均分为假手术组、模型组和电针组,除假手术组外予制作为MCAO模型,电针组在模型组的基础上采用“醒脑开窍针刺法”针刺水沟、内关、三阴交、人中等穴,发现电针组与模型组相比,脑梗死体积明显缩小,神经功能评分也明显上升,其机制是通过上调 Bcl-2和下调 Bax、Caspase-3减少细胞凋亡起到脑保护效应。

宓丹等[16]通过眼针法针刺MCAO后大鼠的“肝区”“肾区”“上焦”“下焦”,发现在缺血性脑卒中后使用眼针治疗能促进抗凋亡蛋白Bcl-xL蛋白的表达,从而减少NVU主要组分细胞的凋亡以达到对CIS后神经血管单元的保护作用。

1.2 抑制炎性因子表达对CIS-NVU后保护作用

炎症在急性缺血性中风的病理生理学中起关键作用,在急性缺血性卒中期间,大脑因缺血和炎症相关的原发性和继发性损伤而受损[17]。脑缺血后,中央缺血区域的神经元几乎是不可逆损伤,因此,对缺血周围半暗带的修复是临床诊疗的关键。已有许多研究表明,中医药能通过下调某些因素抑制炎症反应,有效稳定血脑屏障(blood brain barrier,BBB)完整性,修复缺血灶周围的半暗带以改善脑梗塞,从而发挥神经保护作用。

冰片在中国已被用于治疗中风2000余年,最近的许多研究证实,冰片对脑缺血损伤的NVU具有保护作用[18]。缺血后炎症对组织损伤和修复的程度以及梗塞分界有影响,Dong T等[19]研究表明,冰片预处理后可以诱导降低MCAO大鼠半影缺血区血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)的表达,通过改善神经元的病理结构减少脑损伤。另有研究表明,葛根和地黄的提取物葛根素和梓醇通过降低TNF-α和核因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)抑制炎症[20],实现抗氧化应激损伤、抗炎症、保护BBB和上调保护因子等[21]。芪参通脉汤在最近的研究中也显示出针对NVU的保护作用,黄金华等[22]研究表明,服用芪参通脉汤后治疗组的血清炎症因子hs-CRP水平显著降低(P＜0.05),对缺血性脑卒中后的血管内皮有修复作用,但对神经元保护作用机制研究尚不明确。

研究表明,用长春西汀注射液治疗的患者不仅具有更好的神经功能恢复和改善的临床结果,而且还具有抑制IκB激酶活性,抑制NF-κB依赖性炎症分子表达,从而保护血管内皮细胞、脑小胶质细胞和树突状细胞等[23]。Wang FJ[24]等研究表明丹参多酚酸盐冻干注射液联合血栓通注射液通过下调促炎因子白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、TNF-α的表达和提高抗炎因子IL-10的表达而发挥神经炎症调节能力和保护作用。Liu X[25]等实验表明,苦碟子注射液中主要成分腺苷和类黄酮能通过降低NF-κB的表达,调节TLR4/NF-κB介导的炎症信号通路,NF-κB通过调节细胞凋亡和炎症基因参与损伤后的神经元存活。中医药通过抑制有害转录因子、激活神经保护性转录因子,调节缺血区中转录因子介导的促炎基因的表达来预防炎症反应诱导的继发性脑损伤,对CIS的NVU提供了保护作用。

1.3 减少氧化应激损伤对CIS-NVU后保护作用

有氧代谢是脑组织获得能量的主要方式,氧化应激过程中,过量的活性氧产生或活性氧降解使卒中后由受损引起的活性氧的相对过剩,造成细胞、组织氧化损伤,是造成缺血性中风的病理关键[26],因此,减少氧化应激损伤目前已成为保护缺血性卒中后NVU的主要手段之一。已有研究表明,中药通过减少线粒体损伤和激活Nrf2-ARE信号通路等能有效减少氧化应激所带来的损伤[27]。向菲等[28]研究发现虎杖根部提取物白藜芦醇通过上调沉默信息调节因子1和线粒体自噬相关蛋白表达水平,裂解因脑缺血缺氧产生的大量功能失常的线粒体,从而保证线粒体的质量,减轻IS后对脑组织的损伤。

银杏叶提取物银杏内酯类萜内酯,包括银杏内酯(GA、B、K)和白果内酯(BB)两种重要生物活性成分。廖祥明等[29]等分别用体内外试验证明GA、GB、GK和BB确实有显着抑制脑缺血再灌注引起的氧化应激损伤的作用,银杏内酯和BB通过介导Akt/Nrf2信号通路来上调抗氧化蛋白的水平,以保护神经元免受氧化应激损伤[30]。罗勒是一种具有行气活血,解毒消肿之效的中草药,早有研究证明罗勒全草因其独特的抗氧化能力被广泛用于治疗中枢神经系统疾病[31]。Singh V等[32]通过对大鼠双侧颈总动脉阻塞诱导脑组织缺血,再用罗勒叶提取物在缺血诱导前给药可以预防由于其抗氧化作用引起的IR诱导的脑损伤,该实验表明：罗勒叶提取物,特别是其中的酚类化合物(如酚酸等)的存在,改善缺血再灌注后的功能结果,逆转氧化应激和脑损伤,具有显着的神经保护作用。

潘勃[33]等研究表明,龙血通络胶囊通过抑制线粒体相关Caspase-3/9凋亡通路的激活进而抑制氧糖剥夺/复氧损伤的细胞凋亡,防止因再灌注损伤加重缺血性卒中的后遗症,从而起到保护神经血管单元的作用。脉络宁注射液由玄参、银花、川牛膝等几种药材提炼出有效成分制得,具有活血化瘀清热等功效。杨杰等[34]将18只大鼠均分为三组,其中脉络宁组能显著抑制脑组织中活性氧含量以及丙二醛的生成,从而减少梗死面积,提示脉络宁可通过抑制氧化应激对大鼠脑缺血再灌注损伤发挥神经保护作用。

1.4 扩张脑微血管和促进神经血管再生对CISNVU后保护作用

缺血性卒中发生后,扩张脑微血管和促进神经血管再生是中风后功能恢复的最重要策略之一,脑微血管之间的血液循环和代谢称为脑微循环,对维持组织和器官的生理功能起重要的作用。长春西汀是从长春花植物中提取的一种生物碱,近年来有研究发现,其作为长春胺的合成衍生物,不仅能扩张脑血管改善脑血流量,还能增加氧和葡萄糖摄取刺激神经元ATP产生来增强脑代谢[35]。开心解郁方对神经血管单元也有显著的保护作用,该方为“开心散”和“四逆散”合方化裁而成,研究表明,开心解郁方能有效促进脑源性神经营养因子和星形胶质细胞中的胶原纤维酸性蛋白表达,从而改善神经血管单元的损伤,这种作用可能是通过调节神经发生和血脑屏障的紧密连接以及纤溶系统的平衡来实现的,从而导致NVU功能的恢复[36-38]。

有研究表明,低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)蛋白降低能抑制细胞凋亡,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)升高能促进血管内皮细胞增殖以及血管生成。韩艳茹等[39]发现,MCAO后的清脑益元汤组大鼠与模型组大鼠相比,HIF-1α含量明显降低,VEGF、PDGF含量明显升高,该研究提示清脑益元汤可能通过调控HIF-1α、VEGF和PDGF表达水平在脑缺血损伤后起到对神经血管的保护作用。

脑微循环与中医络脉的观点十分相似,《素问·调经论篇》曰：“病在血,调之络。”络脉主运行气血津液,络病的发生多以气血津液代谢紊乱为主要表现[40],通过针刺和推拿理疗能有效的活血行气,推动并恢复气血津液运行。刘维等[41]连续针刺14天MCAO大鼠内关穴和曲池穴,发现经过针刺可激活星形胶质细胞从而调节微血管血流量,改善大鼠神经体征评分,促进乳酸无氧糖酵解产物的利用,增强缺血脑组织对葡萄糖的摄入,满足神经元和其他组分在IS时的能量需求。Shi L等[42]研究表明,用电针针刺水沟在脑梗塞的极早期阶段为重建NVU提供有利条件,其主要机制是电针针刺能在脑梗塞6小时内有效改善侧支循环并增加脑血流灌注,同时能促进梗塞后血管内皮细胞的增殖,迅速启动血管生成以维持BBB的完整性并确保向神经元供应能量。

2 中医药保护神经血管单元在防治缺血性脑卒中的作用

缺血性脑卒中不仅在病程上需要全程干预,并且在近年来的研究工作中越来越强调前移、下移,由从院内到院外、医院到家庭,强调了院外预防的重要性和筛查高危人群做好一级预防的意义。中医药不仅可以通过保护神经血管单元有效治疗缺血性卒中,改善IS后患者神经功能缺损情况,还能有效控制脑血管病相关危险因素,通过控制血压、血糖、血脂等对NVU各组分提供保护,有效降低高危人群的缺血性脑卒中发生率[43]。

2.1 对调节血压的作用

高血压是脑卒中最重要的危险因素,高血压和脑卒中早已被证实有明显的病因学关联。已有实验表明,某些中药发挥降压作用的机制与保护NVU的机制相似,刘斌[44]将48只自发性高血压大鼠等分为6组：空白组、模型组、贝那普利组、地龙降压胶囊(高、中、低剂量)组,通过9周的干预,发现地龙降压胶囊降血压的机制很可能与下调血管紧张素Ⅱ-1型受体基因表达,抑制 TGF-β1、VEGF蛋白表达有关,且高剂量和中剂量组的大鼠TGF-β1蛋白表达较其余各组更少,血管损伤得到更好地改善。冉希等[45]研究收治128例气虚血瘀型高血压脑出血恢复期患者,随机分为试验组和对照组,试验组在对照组常规西医内科治疗下加用补阳还五汤治疗,持续 4周,治疗后试验组 PI3K、AKT、Bcl2、Bax较治疗前均显著下降,症状评分显著降低,该实验提示：补阳还五汤通过下调PI3K/AKT信号通路有效提高气虚血瘀型高血压脑出血恢复期患者疗效,但目前对合并高血压的缺血性脑卒中患者作用机制仍有待研究。

2.2 对调节血糖的作用

糖尿病也是脑卒中的重要危险因素之一,血糖控制不佳会导致或加重血管的损伤。胰岛素抵抗是2型糖尿病发病的主要环节,目前中药主要通过作用于胰岛素受体从而改善2型糖尿病患者胰岛素抵抗而发挥降糖作用。黎宇等[46]、赵宏宇等[47]发现葛根、虎杖等提取物对大鼠的胰岛素受体信号通路具有靶向作用,已知的相关的主要靶点包括PTP1B、PI3K、Akt/PKB、GLUT4、AMPK 等[48]。 赵奇[49]研究表明,高血糖加重脑缺血再灌注NVU的损伤主要是与Wnt信号通路的抑制有关,而服用枸杞的提取物枸杞多糖能有效激活Wnt/β-catenin信号通路,从而对NVU起保护作用。张文锦[50]对60例糖尿病合并下肢血管病变的患者进行试验,结果表明服用丹蛭降糖胶囊组的患者降低了血糖,改善了2型糖尿病合并下肢血管病变的症状,其作用机制可能是通过抑制VEGF/Akt/eNOS信号通路的活化,促进了缺血区域的损伤与修复。

2.3 对调节血脂的作用

在脑卒中一级预防里,高血脂也是重要危险因素之一。大柴胡汤首载于《伤寒论》,张海文等[51]收治70例缺血性脑卒中患者,将其随机分为对照组和治疗组,治疗组在对照组内科常规治疗的基础上联合大柴胡颗粒剂口服使用,检测21天后患者血脂(甘油三酯、胆固醇及低密度脂蛋白)、血液流变学指标(全血比黏度、血浆比黏度及血沉)等指标以及对中医症状疗效评分,得出结论常规内科治疗联合大柴胡汤剂可明显改善患者血液黏稠度,并有一定的降脂效果,减轻患者症状,临床值得推广。王静[52]研究发现辛开苦降性味的黄连吴茱萸配伍,对高脂血症具有较好的疗效,其作用机制可能是通过调控Leptin/JAK2/STAT3信号通路达到降脂效果。麝香保心丸常用于治疗心脑疾病,其主要有效成分人参皂苷,已被证实具有扩张血管、减轻炎症等作用。陈学彬等[53]研究发现,服用麝香保心丸组患者血脂总胆固醇、密度脂蛋白胆固醇有所改善,并且能显著降低血清内hs-CRP(一种损害血管内皮的炎性因子),以达到降低血管损伤的作用。

3 小结与展望

缺血性卒中给社会和家庭带来沉重的负担,针对卒中后神经血管的保护和修复越来越成为全世界人民所关注的问题。中医药治疗以其多组分、多途径、多靶点的特点与缺血性卒中后的NVU的防治相匹配[54],已有大量的动物实验证明,中医药对神经血管单元的保护作用。目前已知中医药主要通过抑制细胞凋亡、抑制炎性因子表达、抗抗氧化应激、扩张脑微血管和促进神经和血管再生等方面等机制对NVU的各组分起到保护和预防的作用[55]。但因其诊疗手段复杂、个体化差异明显、需要的时间较长等各方面问题使得目前的作用机制尚未完全阐明,更多作用机制等待今后的实验进一步探索。同时,中医药保护神经血管单元的作用仍有很多问题需要克服,例如中药大多数剂型半衰期短、溶解度低难以通过血脑屏障[56],以及针灸常因无法做到双盲和针刺手法的完全统一而使实验的结果有待进一步验证。在今后的研究中,不仅应当注意规避现有的问题,也应当将中医理论更好的融入现代医学的研究中,使中医药更加的简便效廉,利用中草药、中成药制剂、针灸推拿等各方面的融合将中医药的优势更好的发挥出来,使更多的脑卒中患者从中获益。