白藜芦醇在骨骼肌损伤修复中的研究进展

卜婷婷 综述 汪松 审校

遵义医科大学附属医院急诊科，贵州 遵义 563000

骨骼肌肉系统在整个生命体中发挥着不可或缺的作用，包括对身体的结构支撑、保护以及完成日常生活活动，但是其损伤也极为常见，占所有运动损伤的35%～55%[1-2]。骨骼肌损伤可能导致严重的肌肉疼痛、肿胀和淤青，最终导致肌肉功能受损，严重影响患者的生存质量。骨骼肌损伤修复经历变性、炎症、再生和纤维化等阶段，研究表明过度的炎症反应及肌肉纤维化严重影响肌肉损伤后的功能恢复[3]。目前骨骼肌损伤的治疗方案比较单一，主要是运用非甾体类抗炎药减轻肌肉损伤后的疼痛及炎症反应以恢复肌肉功能[4]。白藜芦醇(RES)是天然存在的抗毒素，先前研究证实其具有抗炎、抗氧化、抗纤维化及镇痛等生物学作用。目前已有动物实验证实RES 可调节肌细胞能量代谢、减轻骨骼肌损伤后的炎症反应及氧化应激并可促进肌卫星细胞再生。故此推测RES 对骨骼肌的损伤修复具有潜在治疗作用，但目前与其相关的文献报道较少。本文就RES 在骨骼肌损伤修复中的研究进展作一综述，以期为临床治疗骨骼肌损伤提供一个新的方向。

1 白藜芦醇概述

RES 是一种天然的低分子量的多酚化合物，属于多酚化合物的类苯乙烯类，于1939年由高岗从藜芦中首次提取，随后在花生、葡萄、虎杖等植物中也提取出其成分[5]。RES具有不同的官能团，包括双键、芳香环和酚羟基，这些官能团使白藜芦醇具有更多样化的功能。RES 主体的双键使其自然存在的结构主要有顺式和反式2种，以反式结构更为稳定，故植物中主要以反式结构存在[6]。RES 酚羟基以及整个化学结构中电子离域的潜力使RES 具有抗氧化特性，也可增强其抗炎特性[7]。研究表明，RES 可增加抗氧化酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，并抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)氧化酶介导的活性氧(ROS)的产生[8]。此外，RES 可通过抑制Toll样受体和核转录因子(NF-κB)的表达调节炎症反应[9]。

目前研究表明RES 具有广泛的生物学特性，其中包括抗氧化、抗炎、心脏保护、神经保护和抗癌活性等。RES 最早被重视是“法国悖论”的心血管保护作用，RES 可以清除ROS、减少炎症、抑制血小板聚集和改善血脂等心血管疾病的主要危险因素[5]。此外，RES通过改善左心室功能、减少心脏肥大、收缩功能障碍和间质纤维化，对心力衰竭显示出有益作用[10]。RES在各种神经退行性疾病中具有降低胆碱能神经传递、脑源性神经营养因子表达和减少神经元凋亡等多种神经保护作用[11]。RES能够抑制癌细胞的启动、分化，促进癌细胞的凋亡，还可以提高化疗药物的敏感性、降低生物毒性，可能是治疗和预防多种癌症的候选药物[12]。但目前RES针对相关疾病治疗的临床实验尚未见文献报道。

2 白藜芦醇在骨骼肌损伤修复中的作用

2.1 炎症反应 肌肉炎症伴随肌肉组织损伤修复的整个过程，严重受损的肌原纤维会发生坏死，并激活肌肉组织中的肥大细胞和巨噬细胞并分泌肿瘤坏死因子(TNF-α)和白介素6 (IL-6)等细胞因子[13]。肌内炎性信号过高或长期持续时骨骼肌再生能力减弱并发生肌肉萎缩。白藜芦醇通过干扰促炎性细胞因子的合成和基因表达来调节炎症反应，研究表明在肌肉挫伤后补充白藜芦醇可以明显抑制炎症[14]。RES通过抑制NF-κB 的转录活性抑制促炎细胞因子的产生以及环氧合酶和诱导型一氧化氮合酶的活性[9]。RES 抑制高脂饮食小鼠的巨噬细胞向骨骼肌的浸润，并诱导巨噬细胞向M2方向极化，降低了许多M1促炎细胞因子(如：TNF-α、IL-6、IL-1β)的表达[15]。杜氏营养不良小鼠给予RES 治疗后沉默信息调节因子1(SIRT1)的表达增加并显著降低了炎性因子的浸润，但其具有剂量依赖性[16]。由此可见，白藜芦醇与骨骼肌损伤后的炎症反应密切相关。有研究显示，挫伤性肌肉损伤后给予RES具有和非甾体类抗炎药(NSAID)相似的抗炎效果，其与NSAID联用抗炎效果增加[17]。已有大量动物实验表明白藜芦醇在肌肉损伤后具有减轻炎症反应的作用，但是其具体治疗机制及整体治疗是否有效的相关报道较少。

2.2 氧化应激 在静息和活动期间，骨骼肌都会产生ROS，成肌细胞中也可产生大量抗过氧化酶[8]。骨骼肌损伤后中性粒细胞和M2巨噬细胞迅速浸润损伤部位可产生大量ROS，可促进周围坏死组织的分解[18]。然而过度的氧化应激也可促进正常骨骼肌中蛋白质降解及凋亡。RES 酚基部分中羟基的氧化还原特性以及整个化学结构中电子离域的潜力，使RES具有抗氧化特性[7]。RES可以刺激SIRT1和受体γ辅助激活因子-1α(PGC-1α)的活化，促进小鼠肌肉中缓慢的氧化性肌原性程序的表达[19]。RF 等[20]研究发现杜氏肌营养不良小鼠腹腔注射RES 可激活SIRT1-PGC-1α信号通路并显著降低肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)的表达。此外，RES 减少线粒体的电子流，并上调抗氧化剂的防御系统加速ROS 的解毒来降低线粒体ROS的水平[21]。RES通过减少线粒体介导的氧化应激损伤对缺血再灌注心肌损伤提供保护作用[22]。HUANG等[23]研究发现，RES 可通过改善线粒体功能和抑制氧化应激，从而预防高脂肪饮食诱导的衰老大鼠的肌肉萎缩。由此有理由认为，白藜芦醇可能通过抑制骨骼肌损伤后的氧化应激反应而有助于骨骼肌修复。目前已有文献报道RES对平滑肌和心肌具有保护作用，但针对RES 在骨骼肌损伤后氧化应激过程中的作用报道较少，尚需进一步研究。

2.3 调节TGF-β1、IGF-1抑制纤维化 纤维化抑制各类型肌肉损伤后的完全愈合，肌肉损伤后的纤维化涉及多种细胞因子，以M2 巨噬细胞分泌的调节转化生长因子β1(TGF-β1)为主[24]。TGF-β1促进纤维化祖细胞转化为成纤维细胞，可增加细胞外基质(ECM)分泌，促纤维化生长信号和受体的表达[25]。研究表明RES 具有调节纤维化因子和胶原蛋白表达的作用。TGF-β1通过Smad3信号通路促进组织纤维化，而RES诱导的SIRT1 抑制TGF-β1诱导的细胞增殖和成纤维细胞分化，并抑制TGF-β1诱导的胶原Ⅳ和纤连蛋白mRNA水平的上调[26]。此外，RES可抑制TGF-β1以及多种炎性细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的表达，减少克罗恩氏病大鼠平滑肌细胞纤维化[27]。RES通过抑制肠成纤维细胞中的胰岛素生长因子(IGF-1)受体磷酸化及其下游细胞外信号下调IGF-1诱导的胶原Ⅰ的产生，抑制肠平滑肌的纤维化[26]。成纤维细胞的活化增殖促进肌肉纤维化，杜氏肌营养不良小鼠予RES可显著抑制促纤维化TGF-β1的表达[28]。SUTRA 等[29]在研究病理性瘢痕组织时发现，皮肤损伤后补充RES 可减少瘢痕组织的生成。此外有研究表明，RES 在抑制肺、心肌和肝脏纤维化中都具重要作用[30]。肌肉挫伤予RES 治疗后成纤维细胞增殖、肌肉纤维化明显减少[31]。RES具有抗纤维化作用，但目前其对成纤维细胞增殖以及肌肉损伤后纤维化过程的调控机制尚不明确，缺乏有效的支撑证据。

2.4 调节生长因子 骨骼肌损伤后的再生修复主要依赖于卫星细胞的增殖分化，它们分化成熟形成收缩性肌纤维，维持骨骼肌外形[32]。纤维细胞生长因子、IGF-1和神经生长因子(NGF)等也能够在体外增强成肌细胞的增殖和分化，并在体内改善受损肌肉的愈合[17]。研究表明RES能够调节卫星细胞的增殖及相关生长因子的表达，参与肌肉生长代谢，在肌肉损伤后予RES 治疗可观察到肌肉卫星细胞的增殖明显增加[33]。RES 通过抑制肌肉中的凋亡蛋白Bax、Caspase-3 和Caspase 9等凋亡信号减少了肌肉的分解[31]。RES可促进NGF的表达增加，激活SIRT1也可促进NGF诱导细胞增殖[34]。

2.5 改善骨骼肌线粒体功能障碍 骨骼肌线粒体是运动时产生能量的主要细胞器，通过氧化磷酸化和电子传递链(ETC)产生三磷酸腺苷(ATP)作为身体的能量来源[35]。线粒体功能障碍在肌肉生物代谢中具有关键作用，调节线粒体功能以及减轻线粒体功能障碍，可能有利于肌肉损伤的治疗。RES通过调节氧化磷酸化(OXPHOS)系统对线粒体产生直接影响。CHENG等[36]结果表明RES 通过抑制丙二醛和蛋白质羰基的过量产生，减轻了宫内发育迟缓仔猪的背长肌线粒体功能障碍，增强ETC复合物V的活性和线粒体生物发生。此外，RES 通过调节线粒体相关基因表达的转录因子的活性影响线粒体功能。HUANG等[23]研究表明，RSV 通过蛋白激酶A(PKA)/肝激酶B1/AMP活化蛋白激酶(AMPK)(PKA/LKB1/AMPK)通路促进线粒体融合和抑制裂变改善线粒体功能，从而防止了高脂饮食诱导的老年大鼠肌肉萎缩。总之，白藜芦醇调节线粒体功能的确切机制尚待明确，可能与调节线粒体相关基因表达的转录因子的活性相关。

3 展望

骨骼肌损伤极为常见，目前其治疗方法主要是运用传统的抗炎药物抑制炎症和肌肉纤维化。RES 是天然存在的抗毒素，可以调节肌肉损伤后的炎症反应、氧化应激、纤维化及肌细胞的再生增殖和线粒体能量代谢。本课题组前期研究提示以RES 为主要成分的虎杖膏外敷可以有效治疗蛇咬伤引起的组织肌肉水肿及损伤，但是其具体机制尚不明确。目前多以动物实验提示RES 在肌肉损伤的治疗中具有显著疗效，但是目前关于RES 毒性的相关研究较少，RES 治疗骨骼肌损伤是否可以用于人体，其机制、高效的给药方式及安全剂量毒副作用尚需探讨。