羟基红花黄色素A对继发性脑损伤治疗机制的研究进展

赵彩霞，刘晓雷，齐洪武

创伤性脑损伤根据致病因素和病理过程可分为原发性脑损伤(primary brain injury, PBI)和继发性脑损伤(secondary brain injury, SBI)[1]。SBI是在PBI的基础上，多种因素导致脑血流量改变，不能适应脑组织氧代谢需求的病理改变。其发病机制较为复杂，包括氧化应激反应、神经炎症反应、血脑屏障破坏、钙离子超载、兴奋性氨基酸中毒等[2-4]。这些继发性病理变化相互作用，造成脑组织发生水肿、缺血缺氧、颅内压增高，导致神经细胞的凋亡，使创伤性脑损伤患者的神经功能损伤更加严重[5]。合并低血压或高热等加重SBI危险因素创伤性脑损伤患者的病死率和致残率显著高于单纯创伤性脑损伤患者[6]。红花黄色素是红花中的主要化学成分，羟基红花黄色素A(hydroxysafflor yellow A, HSYA)是红花黄色素中含量最高，且药理作用最强的水溶性成分，是一种醌式查尔酮苷类结构化合物[7]。近年来研究表明，HSYA在治疗SBI中表现出良好的临床效果，具有抗氧化应激反应、抗神经炎症、抗兴奋性氨基酸毒性、改善血脑屏障功能、改善血液流变学等药理作用，能够有效治疗SBI。本文根据相关文献资料进行分析、整理和归纳，对HSYA治疗SBI药理机制的研究进展作一综述。

1 HSYA治疗SBI的药代动力学基础

相关研究发现，消化道吸收的HSYA可在20～50 min达到最高血药浓度，但绝对生物利用度仅为1.2%，且生物利用度受胃肠道稳定性、胃肠道蠕动速度、吸收部位等因素影响[8]。HSYA口服给药时具有一定的胆汁外排效应，因此，其在临床上应用以静脉给药为主。有研究发现，HSYA在3～12 mg/kg剂量范围内静脉注射有明显的线性药代动力学特征[9]。复方配伍后HSYA的生物利用度也有所提高。施笑晖等[10]比较了雄性大鼠分别经尾静脉给予谷红注射液、注射用HSYA单体溶液后HSYA的药代动力学行为，发现与HSYA单体给药组比较，谷红注射液组血药浓度-时间曲线下面积明显升高，并且能明显降低清除率，延长消除半衰期。药物对SBI发挥保护作用的前提和基础是透过血脑屏障入脑。动物实验研究发现，将红花冻干粉经正常小鼠尾静脉注射后，在小鼠脑组织中未检出HSYA，推测原因可能为HSYA极性较大难以透过血脑屏障[11]。静脉注射HSYA的创伤性脑损伤大鼠模型在脑组织中检测到HSYA，其机制可能是大鼠脑损伤后血脑屏障被破坏导致通透性增加，使HSYA容易通过[12]。

2 HSYA治疗SBI的药理作用

2.1抗氧化应激反应 近年来，氧化应激反应被认为是SBI的核心病理生理环节[13]。创伤性脑损伤后在金属离子的作用下，形成大量自由基而加重脑损伤。局部区域的脑血流减少，组织细胞内ATP产生障碍，也造成脑组织自身清除氧自由基的能力变差。由于脑组织的氧代谢率高，抗氧化能力弱，脂质含量高，极易受到氧化应激反应的影响，使颅内氧化应激与抗氧化应激的平衡状态被打破，从而继发脑组织氧化应激损伤。相关研究发现，HSYA能够增强过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性，提高还原型谷胱甘肽与氧化型谷胱甘肽的比例，同时降低体内丙二醛的水平[14]。曾琼瑶等[15]在创伤性脑损伤研究中应用HSYA作为抗氧化应激的有效靶成分，通过与丹川红母方进行比较，结果发现HSYA能显著提高创伤性脑损伤后脑组织的活性，而且在创伤性脑损伤后第12小时对超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力的影响最为明显。张欢和张立伟[16]的研究发现，红花抗氧化作用的两种主要有效成分是HSYA及红花黄色素B，抑制羟基自由基介导的2-脱氧核糖氧化降解、清除1,1-二苯基-2-苦肼基自由基是这两种成分抗氧化作用的基本途径。调节细胞内氧化还原平衡的重要转录因子核因子-E2-相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2, Nrf2)，可在全身各器官中表达[17]。袁丹等[18]研究发现，谷红注射液能够通过激活ERK/Nrf2/HO-1信号通路，促进p-ERK、Nrf2、HO-1蛋白表达，降低脑组织氧化应激反应，从而对新生大鼠的脑组织发挥保护作用。Chen等[5]研究发现，红花黄色素和HSYA能显著增强过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α和Nrf2的表达，以及抗氧化酶超氧化物歧化酶的活性。

2.2抗神经炎症反应 创伤性脑损伤后受损神经元释放的趋化因子可募集中枢免疫细胞[19]。其分泌的促炎细胞因子可引起SBI的发生，主要是通过促进小胶质细胞向M1表型分化、促使炎性细胞产生大量的炎性细胞因子、增加下游信号分子的表达、产生炎症反应、形成炎症轴、增加急性期蛋白的产生、破坏血脑屏障、加重脑水肿、促进细胞凋亡，从而引起和加重SBI[20]。抑制活化的小胶质细胞分泌炎性细胞因子或抑制小胶质细胞向M1表型分化均可有效减轻炎症反应，起到脑保护作用[21]。有研究发现，HSYA能有效抑制脂多糖刺激而引起的炎症信号通路及其下游炎性介质的释放，包括Toll样受体4/核因子-κB(Toll like receptor 4/nuclear factor-κB, TLR4/NF-κB)、核因子-κB/丝裂原活化蛋白激酶(nuclear factor-κB/mitogen activated protein kinase, NF-κB/MAPK)信号通路和下游环氧化酶-2、白细胞介素-1β、白细胞介素-6及肿瘤坏死因子-α等炎性介质，同时HSYA还可以介导小胶质细胞由M1表型向M2表型转化，促进组织损伤修复[22]。MAPK是调控炎症反应的关键因子，能够调节炎性细胞因子和转录因子，并促进白细胞聚集活化[23]。赵红领等[24]研究发现，体内红花黄色素浓度升高后，能通过阻断p38/MAPK信号通路，降低p-p38的蛋白表达量，从而促进星形胶质细胞增殖。另外的研究发现，红花黄色素可从炎性信号级联反应的源头TLR4发挥作用，有效而系统地抑制糖氧剥夺/复氧导致的BV2小胶质细胞炎症反应，发挥其抗炎作用[25]。

2.3抗兴奋性氨基酸毒性 谷氨酸的病理性升高是创伤性脑损伤初始神经元凋亡的主要因素，谷氨酸的兴奋性毒性导致钙离子快速进入细胞内，引起钙过载，进而激活一系列的信号级联反应，导致细胞凋亡[26]。也有研究认为，创伤性脑损伤会改变N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid, NMDA)受体的功能，并影响其他离子通道，引发兴奋性毒性[27]。NMDA受体所造成的神经元损伤，可以通过阻断NMDA受体、α-氨基-3羟基-5甲基-4异恶唑受体和其他谷氨酸受体的激活，阻断谷氨酸的合成并减少释放，减少钙离子内流，从而达到预防的目的[28]。HSYA能够通过增高Bcl-2/Bax蛋白的表达比例，对NMDA受体的过度激活进行抑制，降低其兴奋性，减轻兴奋性氨基酸神经毒性损伤，对谷氨酸及NMDA诱导的神经元损伤起到保护作用[29]。HSYA还能直接抑制谷氨酸的释放，从而间接抑制突触后膜的NMDA受体过度激活，而且与既往发现的NMDA受体抑制剂不同，HSYA通过抑制NMDA受体发挥神经保护作用的同时对神经细胞没有毒性，这就验证了HSYA在临床应用中的安全性[30]。潘璐佳等[31]研究发现，谷红注射液的主要成分乙酰谷酰胺和HSYA对维持脑缺血大鼠海马区兴奋-抑制性氨基酸神经递质的平衡具有一定协同作用。

2.4改善血脑屏障功能和血液流变学 创伤性脑损伤发生后，血脑屏障的结构与功能损伤是血管源性脑水肿形成的病理基础。脑水肿引起局部颅内压增高进一步导致脑血流量减少[32]。脑血流量减少导致脑细胞坏死和脑组织缺血缺氧加重，引发SBI，又进一步加重血脑屏障的破坏，如此形成恶性循环导致病情逐渐加重。紧密连接相关蛋白是组成紧密连接的主要结构蛋白，在维持血脑屏障功能的过程中起重要作用[33-34]。付龙生等[35]研究发现，HSYA可以提高咬合蛋白和紧密连接相关蛋白-5的表达，抑制Wnt/β-catenin通路，进而改善血脑屏障的稳定性。临床研究显示，HSYA可改善外伤性颅内血肿患者血液流变学，提高格拉斯哥预后量表评分，促进颅内血肿吸收[36]。还有实验研究显示，HSYA能够缓解血液高凝状态、降低血液黏度，减少血小板聚集，增加血流灌注量，改善大鼠脑组织细胞的供血供氧状态[37-38]。HSYA能够使急性脑梗死患者血液中红细胞变形能力及红细胞聚集能力等血液流变学指标得到明显改善，能显著增加凝血酶原时间，降低纤维蛋白原水平[39]，对内源性及外源性凝血功能均有显著的抑制作用[40]。

3 结论与展望

体内代谢研究表明，HSYA符合一级动力学变化，静脉给药是HSYA的主要应用方式。HSYA治疗SBI的机制明确，能显著改善神经功能损伤情况。目前，HSYA联合其他药物对SBI的治疗效果已得到初步证实，具体的协同机制仍在探索，需要多中心、大样本、随机双盲对照的临床试验予以分析，另外对HSYA的应用时机、疗程等亦有待进一步研究。