中药红花和黄芪对脑缺血损伤保护作用的研究进展

王凯 雷露 曹金一 段佳林 文爱东 乔逸 杨志福

[摘要] 红花是传统的活血化瘀药，黄芪是传统的补气药，临床常用于治疗缺血性脑卒中。缺血性脑卒中是一种急性脑血管疾病，又称为脑缺血，具有较高的死亡率。脑缺血发生后，大脑会发生一系列的应激发应，导致炎性反应、细胞凋亡和脑水肿等。红花和黄芪治疗缺血性脑卒中的作用机制主要是通过抗氧化清除自由基、抑制细胞凋亡与炎性反应，以及调节一些信号通路等来发挥脑保护的作用。红花和黄芪脑保护作用机制多而复杂，具有多环节、多途径、多靶点的特点。本文对近年来红花和黄芪的脑保护作用及机制研究进行简要综述，为后续的深入研究和临床应用提供理论依据。

[关键词] 红花;黄芪;脑缺血;脑保护

[中图分类号] R243          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）01（c）-0022-04

Research progress on protective mechanism of Flos Carthami and Astragali Radix on cerebral ischemia injury

WANG Ka，2i1   LEI Lu2   CAO Jinyi2   DUAN Jialin2   WEN Aidong2   QIAO Yi2   YANG Zhifu2

1.School of Pharmacy， Shaanxi University of Chinese Medicine， Shaanxi Province， Xianyang   712046， China; 2.Department of Pharmacy， Xijing Hospital， Air Force Military Medical University， Shaanxi Province， Xi′an   710032， China

[Abstract] Flos Carthami is a traditional medicine to promote blood circulation and remove blood stasis， and Astragali Radix is a traditional medicine to replenish qi， they are commonly used in treating ischemic stroke in clinic. Ischemic stroke is an acute cerebrovascular disease， also known as cerebral ischemia， with a higher mortality. After cerebral ischemia， a series of responses occur in the brain， leading to inflammation， apoptosis and brain edema. The mechanism of Flos Carthami and Astragali Radix in the treatment of ischemic stroke is mainly through antioxidant scavenging free radicals， inhibiting apoptosis and inflammatory response， and regulating some signaling pathways to play a role in brain protection. The protective mechanism of Flos Carthami and Astragali Radix is complex and has the characteristics of multiple links， multiple pathways and multiple targets. In this paper， the cerebral protective effects and mechanism of Flos Carthami and Astragali Radix in recent years are reviewed， which will provide theoretical basis for further in-depth research and clinical application.

[Key words] Flos Carthami; Astragali Radix; Cerebral ischemia; Brain protection

腦卒中又名脑中风，具有高发病率、高死亡率、高致残率和高复发率的特点。现如今已成为继心脏病和癌症后的第三大致死性疾病，给许多家庭带来巨大的经济和心理负担。脑卒中可分为脑出血和脑缺血，其中，脑缺血占总数的87%左右[1]。因此研究治疗脑缺血的药物对急性脑血管病的治疗具有重大的现实意义。红花和黄芪的使用常见于治疗气虚血瘀证的方剂中，其中以清代名医王清任创制的补阳还五汤最具有代表性。其中红花是传统的活血化瘀药，黄芪是传统的补气药，完全契合治疗缺血性脑卒中气虚血瘀的病理机制，临床使用也较为广泛[2]。因此本文将对红花和黄芪抗脑缺血损伤的作用机制进行综述，为红花和黄芪抗脑缺血损伤的实验研究和临床应用提供理论依据。

1 红花对脑缺血损伤的保护作用

红花为菊科植物，味辛性温，归心、肝经，是传统的活血化瘀、祛瘀止痛中药。红花提取液中主要的是红花黄色素，其中羟基红花黄色素A（HSYA）是红花黄色素中发挥活血化瘀功效的主要有效成分[3]。近些年红花抗脑缺血损伤的作用日益受到关注，但其脑保护作用机制多而复杂，为了更好地了解红花的脑保护作用途径和机制，以下是对近些年来红花脑保护作用机制研究简要的综述。

1.1 抗氧化清除自由基作用

研究发现，脑缺血再灌注损伤后会产生大量氧自由基等炎性因子，清除氧自由基可以减轻脑缺血再灌注损伤具有一定的脑保护作用[4]。孙波等[5]发现红花提取液可以提高在脑缺血再灌注损伤中小鼠脑组织的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）的活性，降低丙二醛（MDA）含量，减少炎性因子对脑组织的损伤。因为在脑缺血再灌注损伤过程中会发生过氧化反应，出现大量的氧自由基，MDA就是其中的产物，对细胞具有一定的毒害作用，会破坏细胞的结构和功能。然而SOD、GSH-Px、CAT可以清除过量的氧自由基，从而维持体内氧自由基的动态平衡。因此，表明红花可以通过抗氧化清除自由基进而起到脑保护作用。

1.2 对大脑神经元的保护作用与炎性反应抑制

徐露等[6]发现HSYA可以减轻脑缺血再灌注时神经元线粒体结构和功能的破坏，因为线粒体膜结构与功能的破坏导致ATP的产生不足，引起脑能量代谢受到抑制。低氧分压则会产生乳酸，而ATP的产生不足会使乳酸转化过程受到阻碍，大量的乳酸堆积，会毒害脑细胞，从而导致脑细胞灶状坏死和凋亡[7]。因此表明HSYA可以通过保护线粒体结构完整改善脑能量代谢来保护大脑神经元。Ye等[8]发现HSYA可以缓解氧糖剥夺（OGD）法导致的大脑皮质神经元胞体损伤，并且明显地提高细胞活力，抑制乳酸脱氢酶（LDH）与一氧化氮（NO）的释放，使脑组织白细胞介素（IL）-1β、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平降低，抑制炎性反应，改善脑水肿。综上表明，HSYA具有对大脑神经元的保护作用与炎性反应抑制作用。

1.3 调节细胞信号通路，减少细胞凋亡

磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶（PI3K/Akt）通路是经典的细胞信号通路，在细胞增殖和分化、细胞凋亡与代谢等方面有着重要的作用[9]。血小板衍化生长因子（PDGF）是机体内一种重要的结缔组织生长因子，当组织细胞缺氧或血管壁受到损伤时，能促进受损的内皮细胞修复和发挥神经保护作用。谭燕萍等[10]实验结果显示，HSYA可能是通过升高PDGF水平，进而激活其介导的PI3K/Akt通路来发挥神经保护作用。Yang等[11]研究发现，HSYA能有效逆转细胞形态和超微结构的变化，可增加细胞存活，并抑制了OGD/R诱导的细胞凋亡，其中HSYA显着增加了p-Akt和p-mTOR蛋白的水平。表明HSYA通过Ⅰ类PI3K/Akt/mTOR信号传导途径抑制自噬来保护脑血管内皮细胞免受OGD/R诱导的损伤。

1.4 改善血脑屏障，减轻脑水肿

Toll样受体4（TLR4）属于Ⅰ型跨膜蛋白，主要在小胶质细胞上表达，脑缺血发生后TLR4被激活产生一系列免疫应答因子，调节机体免疫功能和机体防御功能[12]。付龙生等[13]研究发现，HSYA可以抑制Wnt/β-catenin通路进而改善血脑屏障稳定性，使咬合蛋白（Occludin）和紧密连接相关蛋白5（Claudin-5）表达得到提高，其中Claudin和胞内紧密连接蛋白（ZO-1）结合，是组成紧密连接的主要结构蛋白，对血脑屏障的功能有着重要影响作用[14]。然而阻断TLR4蛋白后，Occludin和Claudin-5表达明显减弱，则表明TLR4可以调控Wnt/β-catenin信号通路。则表明HSYA可以通过活化TLR4蛋白来调控Wnt/β-catenin通路，维持血脑屏障稳定性，减轻脑组织水肿。

1.5 抗血小板凝聚，降低血液黏度

Sun等[15]研究发现，HSYA对脑血管舒张有较强的作用，并且能显著降低血小板聚集，血液黏度，通过扩张脑血管和改善脑血管通透性治疗缺血性脑卒中。叶斌等[16]研究发现，红花黄色素可以明显降低急性脑梗死患者的全血黏度、血小板聚集率等血液流变学指标，红花黄色素治疗后的患者脑血流动力学检测指标和平均血流速度也有明显改善。综上，表明红花可通过降低血液黏度，抗血小板凝聚，改善脑部血液循环从而发挥治疗缺血性脑卒中的作用。

2 黄芪对脑缺血损伤的保护作用

黄芪属豆科草本植物，性温，味甘，归脾、肺经，具有补气升阳、益卫固表、生血行滞、增强免疫等功效，是我国传统的补气中药材之一。黄芪提取物中主要的成分有黃芪总苷和黄芪多糖，其中黄芪甲苷是黄芪总苷中主要活性成分。近年来一些相关研究表明，黄芪对缺血性脑卒中具有一定的脑保护作用，为了解黄芪发挥脑保护作用的途径及机制，以下是对黄芪脑保护作用机制的简要综述。

2.1 抗氧化和清除氧自由基作用

卢岚英等[17]发现，黄芪甲苷可以明显升高脑组织中SOD、GSH-Px、CAT含量，并降低MDA含量。表明黄芪甲苷可减轻脑组织氧化应激反应的发生，清除自由基，减轻缺血脑组织损伤程度。王振富等[18]发现，黄芪多糖可以降低大鼠脑缺血再灌注脑组织中NO含量、NOS活力以及MDA含量，增强SOD活性。综上表明黄芪可以通过抗氧化清除自由基从而发挥脑保护作用。

2.2 保护神经元和减少细胞凋亡

许亮等[19]研究发现，黄芪甲苷预处理的脑缺血再灌注大鼠神经功能缺损程度减轻，脑梗死体积减小，神经细胞凋亡减少，正常神经细胞数量增加。孙丽等[20]发现，经黄芪注射液治疗后，大鼠脑组织中神经营养因子（BDNF）、血管内皮生长因子（VEGF）蛋白表达明显增加，脑组织凋亡细胞数量也明显减少。Li等[21]研究结果表明，谷氨酸兴奋毒性损害线粒体己糖激酶-Ⅱ（HK-Ⅱ）并同时诱导细胞凋亡和由线粒体功能障碍引起的部分细胞凋亡。黄芪甲苷可激活Akt促进HK-Ⅱ与线粒体的结合，从而保证线粒体的结构和功能完整性有助于保护神经元免受细胞凋亡。综上表明，黄芪具有抑制细胞凋亡和保护神经元的作用。

2.3 减轻脑水肿、保护血脑屏障

脑缺血发生后脑组织血管内皮细胞肿胀，导致血脑屏障破坏，血脑屏障的通透性增加，引发脑水肿，进而会加重脑部的一系列继发性损伤[22]。Qu等[23]研究发现，黄芪甲苷可以升高内皮细胞中ZO-1的表达显著减弱血脑屏障的通透性，维持血脑屏障稳定性，从而发挥对脑保护作用。曲友直等[24]发现，黄芪治疗组大鼠的脑组织含水量显著减少，Occludin阳性血管数和ZO-1的阳性血管数显著增加。Occludin和ZO-1是组成内皮细胞紧密连接的主要结构蛋白，其表达量的高低与血脑屏障的开放和关闭具有密切的相关性。因此表明黄芪注射液能够改变血脑屏障的通透性，保护血脑屏障，降低脑组织的水肿程度，进而发挥脑保护作用。

2.4 降低脑组织中谷氨酸、Ca2+及升高Mg2+含量的作用

脑缺血后导致血脑屏障被破坏，大量兴奋性氨基酸（EAA）尤其是谷氨酸（Glu）的释放，EAA受体过度激活，会产生一系列病理反应，最终导致细胞死亡。其中Ca2+也能加速EAA释放，进而加重了EAA对组织的损伤作用。然而，Mg2+是目前较为确定的内源性脑保护因子，是天然的Ca2+拮抗剂[25]。刘建新等[26]实验研究中发现黄芪注射液可降低脑组织中Ca2+、EAA和血浆ET的含量，抑制Mg2+减少，保护脑细胞，减少脑组织损伤，从而起到脑保护作用。

3 讨论

综上，红花和黄芪的脑保护作用机制具有多环节、多途径、多靶点的特点，与中药多靶点、多通路整体调节来治疗疾病的特点相契合。同时发现红花和黄芪发挥脑保护的机制和途径有许多相似之处，如都是通过抗氧化清除自由基、抑制细胞凋亡与炎性反应，以及通过调节一些信号通路等来发挥脑保护的作用。因此笔者查阅了相关的文献，发现红花和黄芪配伍使用的确在脑保护方面具有一定的协同作用，其协同机制与抗炎、抗氧化、促进血管新生密切相关[27-28]。红花和黄芪还能明显促进神经营养因子-3和BDNF表达，减轻脑组织受损状态，较单独应用红花或黄芪效果明显[29-30]。从而证明了两药效物质在治疗脑缺血方面存在“相须”和“相使”作用，也阐明了补阳还五汤中红花和黄芪治疗缺血性脑卒中的科学性。

脑缺血会导致氧化应激反应的发生，氧化应激主要是由细胞和生物体中的活性氧（ROS）触發的。ROS通常被称为含氧活性物质，包括氧阴离子、自由基和过氧化氢。研究证明氧化应激的发生和ROS的大量堆积与炎性反应和免疫反应有着密切的相关性。ROS的大量产生导致核因子-κB的转录增强，随后TNF-α和IL-6的产生增加，进而参与炎性反应[31]。因此红花和黄芪可能通过抑制ROS，保护线粒体结构和功能，线粒体结构完整可改善脑能量代谢来保护大脑神经元，减少细胞凋亡，以及抑制ROS诱导的炎性因子的释放，进而抑制炎性反应。有研究表明缺氧诱导因子-1（HIF-1）的活性对组织缺血后的恢复有着十分重要的作用。VEGF作为HIF-1的下游产物，HIF-1和VEGF与脑水肿密切相关[32]，而红花和黄芪可增加HIF-1和VEGF的表达，减轻脑缺血后引发的脑水肿，从而起到脑保护的作用。

氧化应激是因为机体内氧自由基生成增多或清除能力下降，从而导致机体内活性氧簇蓄积引起神经元凋亡等一系列损伤的过程，而且氧化应激也是脑缺血时最早出现和最重要的损伤机制[33]。然而中医药在预防和治疗缺血性脑卒中方面有着丰富的临床经验，再加上中药的治疗具有多途径、多靶点的优势，因此我们可以通过抗氧化应激反应为治疗脑缺血的新思路，来开发更多具有预防和治疗脑缺血的中药制剂，为临床上治疗缺血性脑卒中提供新的药物。

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（收稿日期：2019-07-25  本文编辑：李亚聪）

[基金项目] 国家自然科学基金资助项目（81503280、815735 49）。

[作者简介] 王凯（1994.4-），男，陕西中医药大学药学院2018级中药药理专业在读硕士研究生;研究方向：中药药理学。

[通讯作者] 杨志福（1973.12-），男，博士，硕士研究生导师，副教授;研究方向：中药药理学及药剂学。