基于阴阳自和探讨细胞自噬对缺血性脑卒中的影响❋

吕淑怡,孙永康,宋研博,王新志

(1.河南中医药大学,郑州 450046;2.河南中医药大学第一附属医院, 郑州 450099)

脑卒中又称脑中风,是临床常见的急性脑血管疾病[1],其中缺血性脑卒中约占所有脑卒中的80%[2]。缺血性脑卒中具有发病率高、致残率高、病死率高及复发率高等特点,给家庭及社会带来沉重的负担[3]。目前缺血性脑卒中的常规治疗方案包括溶栓治疗、介入治疗、抗血小板药物治疗和神经外科治疗等[4],尽管治疗手段多样但临床疗效有限,易导致严重的后遗症及并发症,故仍需探寻新的治疗策略。阴阳自和是中医阴阳学说中的一项重要理论,是人体阴阳运化的根本规律之一,缺血性脑卒中的根本病机即是阴阳失和[5]。自噬作为机体应对外界刺激的自我保护过程,对缺血性脑卒中病程发展有双重影响,适度自噬促进细胞生存,过度自噬诱导神经损伤[6]。自噬的自主调节性与阴阳自和理论异曲同工,故被认为是阴阳动态平衡的微观体现[7]。本文从阴阳自和的角度,讨论自噬在缺血性脑卒中疾病进展过程中发挥的作用,并对中医药如何调控自噬防治脑卒中进行探讨。

1 缺血性脑卒中与阴阳自和理论

1.1 阴阳自和的理论分析

阴阳自和是中医基本理论之一,最早见于张仲景《伤寒论》中的“凡病,若发汗,若吐,若下,若亡血、亡津液,阴阳自和者必自愈”。自愈是指机体有一定的抗病能力,在没有外界治疗的情况下,通过自我调节达到阴平阳秘的状态,以抗邪防病[8]。有学者概括,张仲景阴阳自和理论主要包括三个方面：一是人体具有自愈能力,阴阳自和是疾病痊愈的内在根据;二是治疗疾病的方法是否得当,应观察该法能否促进阴阳自和,纠正阴阳失和疾病自能痊愈;三是治疗时应该以阴阳自和为枢机,在缓解当前症状的同时调理阴阳促其自和[5]。阴阳既对立制约又互根互用,自和是其天然本性,亦是一种客观规律。但机体阴阳自和是有限的,只能在一定范围内驱邪保正,超过自身调节能力则需要人为方法促进自和。同时自和不是静止的,而是动态性的,阴阳二气处于不停运动变化的过程,通过不断运动达到一种“和”的状态[8]。阴阳不断运动主要表现为三种状态：一是阴阳自和能力正常,则阴平阳秘;二是阴阳自和能力减弱或出现异常,则阴阳失调;三是阴阳自和能力瓦解或者过程中止,则阴阳离决[5]。这三种状态之间并没有严格的分界,而是在不停地转化、过渡中。历代医家将阴平阳秘看作治疗疾病的最优状态,认为一切疾病发生的根本原因在于阴阳失和,故各种治疗手段的本质实为调整机体恢复阴阳自和能力。

1.2 缺血性脑卒中发生与阴阳失和的相关性

《黄帝内经》中言“阴胜则阳病,阳胜则阴病”,阴阳对立制约,任何一方的偏盛或不足都会导致阴阳失和,阴阳失调日久则五脏失和气血失调,机体功能出现障碍。缺血性脑卒中属于中医学中风病的范畴。不同医家对中风的发病原因有不同理解,唐宋前多以“外风”立论,如张仲景《金匮要略》中描写“夫风之为病,当半身不遂,或但臂不遂者,此为痹。脉微而数,中风使然”。唐宋后多以“内风”立论[9],张景岳认为中风的病因主要是“内伤积损”[10];叶天士认为,精血衰耗,肝肾阴虚,水不涵木,肝阳偏亢,内风时起[11]。根据历代医家的临床经验,目前多认为气血亏虚、阴虚阳亢、本虚标实是中风的病理基础,其基本病机不外虚、火、风、痰、虚、瘀六端,总属阴阳失调,气血逆乱[12]。年老体虚,肝肾不足,加饮食不节、情志失调、劳倦过度、外邪侵袭等因素,导致脏腑气血阴阳失调,肝阳过亢,血逆于上,肝风夹痰夹火,蒙蔽清窍则出现突然昏仆、口眼歪斜、半身不遂等表现。阴阳是辨证的总纲,任应秋先生[13]在《任应秋论医集·诊治管见》中写道“阴虚与阳虚,实为中风辨证的两大关键。阳虚证有阴盛,有阴不盛的;阴虚证有阳盛,有阳不盛的”,可见阴阳是中风辨证的重要方面,以阴阳为纲整体辨证,化繁为简,是论治中风的关键。

2 基于阴阳理论探讨细胞自噬

自噬也称Ⅱ型程序性细胞死亡,是一种自我保护性过程,指当机体受到外界有害刺激时,细胞通过自噬溶酶体系统对异物、细胞质中受损或老化的细胞器、生物大分子和病原微生物进行吞噬降解的过程,对真核细胞维持内环境稳态有重要意义[14]。根据细胞内容物运送到溶酶体的不同途径,可将自噬分为3类：微自噬、分子伴侣介导的自噬和巨自噬,巨自噬即通常所说的自噬[15]。自噬开始时,先在胞浆中形成数个自噬体膜发生中心,随后形成脂双层隔离膜,后逐渐扩展成自噬体,自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解内容物和自噬体膜,给细胞供能,代谢废物则排出胞外或留于胞中[16]。自噬受多种基因调控,活化路径十分复杂,主要可以分为雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)依赖途径和非mTOR依赖途径;除了经典的mTOR复合体 mTORC1通路外,还有几种mTOR非依赖性自噬通路,如Ca2+、单磷酸腺苷活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、活性氧(reaclive oxygen species,ROS)、缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF) -1、微小RNA(microRNA,miRNA)和瞬时受体电位黏脂蛋白(transient receptor potential mucolipin,TRPML)通路等[17]。

自噬是一种主动动态调节过程,与中医学阴阳自和理论相契合。在中医阴阳学说中,阴阳是对立的两端,阴主静,具有藏敛、润养、成形作用;阳主动,具有温煦、兴奋、推动作用[18]。有学者从微观角度分析自噬,将细胞通过自噬降解病理性代谢产物过程看作“阴”,将其为细胞提供新的蛋白质和小分子物质供能的过程看作“阳”[19]。生理状态下,自噬处于低表达状态,当机体处于高温、缺氧、缺血、毒物刺激等不良状态时,自噬水平则会明显升高,通过激发一系列信号因子对自噬进行调控,促进机体新陈代谢[20]。自噬的过与不及都会对机体产生伤害,若自噬过剩会造成大量细胞死亡,机体处于“阳亢”状态;自噬不足则无法清除坏死细胞及废弃代谢产物,无法提供足够能量,机体处于“阴盛”状态[18]。如何更好地调控自噬“阴”“阳”相互转化、相互作用,维持机体稳态,使机体保持“阴平阳秘”状态,是研究自噬的重要目的。

3 基于阴阳自和探讨缺血性脑卒中与细胞自噬

3.1 缺血性脑卒中与细胞自噬

生理状态下,脑中的神经元、内皮细胞、胶质细胞等都维持着正常代谢,存在低水平的基础自噬,当危险因素作用于机体使代谢异常时,基础自噬转变为诱导自噬,促进脑组织损伤[21]。现有研究发现,自噬在脑卒中过程中发挥双重作用,适度自噬可以发挥神经保护作用,而不足或过度自噬可诱导细胞死亡[22]。更有研究显示,在脑缺血发生12 h及24 h时自噬水平达到高值,提示自噬在缺血性脑卒中的发展可能存在一定的时间规律[23]。Wang等[24]研究显示,在脑组织缺血缺氧2 h时应用烟酰胺磷酸核糖转移酶可以通过增强自噬起到神经保护作用,说明早期激活自噬有利于神经元存活。Jiang等[25]采用化合物C(AMPK抑制剂)或3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)进行大鼠脑缺血预处理,观察到早期抑制自噬加重了脑缺血后损伤,这和Wang等的研究结果吻合,提示在脑缺血早期激活自噬可能有利于神经保护。而另一研究却发现,在脑缺血3 h后使用自噬抑制剂3-MA对局灶性脑缺血具有明显保护作用[26]。周平等[27]构建大鼠缺血性脑卒中模型,发现在缺血性脑卒中亚急性期激活自噬主要起神经保护作用,抑制自噬则会导致神经损伤;而其他的相关研究表明,在缺血性脑卒中亚急性期抑制自噬更利于脑组织恢复[28-29]。Yu等[30]通过观察大鼠大脑中动脉闭塞模型(middle cerebral artery occlusion, MCAO)发现,MCAO 14 d后输注轴突导向因子-1可以提高自噬活性,改善大鼠神经功能,减少继发性损伤。Wu等[31]发现,在脑缺血损伤的第15天使用雷美替尼可以激活AMPK/mTOR信号通路,抑制缺血诱导的自噬,发挥神经保护作用。有研究者发现,激活自噬可以抑制炎症因子表达,显著改善缺血再灌注后大鼠的神经功能[32]。而Yang等[33]发现生脉注射液与3-MA作用相似,可以显著改善缺血1 h再灌注24 h后梗死体积、神经评分和脑含水量异常,表明可以通过抑制自噬来改善局灶性脑缺血/再灌注损伤。

基于以上研究,提示目前对于自噬在缺血性脑卒中不同病理阶段发挥保护或损伤作用难以下定结论,只说明自噬可能根据脑组织缺血时间、程度以及是否发生血流复灌而变化[14],在缺血性脑卒中发生后发挥双向调节作用。但总的来说,在脑卒中早期,自噬的激活是应对缺血缺氧等损伤的一种防御机制,而在脑卒中慢性期,高水平自噬可能会导致更多的损伤和凋亡[34];同时,提高自噬水平可能更利于清除缺血再灌注导致的损伤。因此,诱导合理的自噬水平,激活治疗性自噬,恢复阴阳自和能力是治疗缺血性脑卒中的一个潜在治疗策略。

3.2 从阴阳自和讨论缺血性脑卒中细胞自噬的动态关系

缺血性脑卒中病程发展是阴阳动态变化的过程,不同病理阶段阴阳偏盛不同,自噬水平亦在动态变化。“本虚标实”为缺血性脑卒中的核心病机,缺血性脑卒中患者早期痰、瘀互结,总体以标实为主,此时机体清除能力减弱,阴类物质聚集;随着病情发展,慢性期痰瘀化热,耗伤阴液,病情由标实转为正虚,此时机体气血耗伤严重,“内虚”是主要的论治方向[35]。故缺血性脑卒中早期应推动机体从“阴盛”状态靠近“阴平阳秘”状态,提高自噬水平更利于恢复机体“阴阳自和”能力,以维持机体阴阳平衡;而慢性期机体以“虚损”状态为主,过多的自噬更会加强“气血”的消耗,故降低自噬水平更利于慢性期的恢复。有学者认为,由王永炎教授提出的“虚气留滞”理论较全面地概括了缺血再灌注损伤的基本病机,“虚气留滞”即是正虚导致痰、瘀、毒积聚[36]。再灌注治疗后脑损伤加重类似中医学的“内毒”理论,此时机体自噬能力不足,代谢产物堆积,处于阳虚阴盛的状态,通过广义的“补阳”提高自噬活性,促进机体恢复阴平阳秘的状态,是脑缺血再灌注治疗的方向。

4 调和阴阳防治缺血性脑卒中损伤

《素问·至真要大论篇》言“谨察阴阳所在而调之,以平为期”,阐明了治疗疾病过程中阴阳平衡的重要性。大多情况下,中医治疗并不是通过药力将疾病完全治愈,而是借助药力恢复机体阴阳自和能力,如《黄帝内经》中所说的“大毒治病,十去其六;常毒治病,十去其七;小毒治病,十去其八;无毒治病,十去其九,谷肉果菜,食养尽之,无使过之,伤其正也”。亦如胡希恕先生言“中医辨证论治的实质不是别的,就是适应机体的抗病机制”[37]。因此,合理使用中医药,通过激活或抑制细胞自噬调控阴阳动态平衡,顺应机体阴阳自和能力,促进缺血性脑卒中恢复,是今后研究的新方向。

4.1 中药成分影响自噬治疗缺血性脑卒中

研究显示,中药成分对自噬的调控作用是多元、双向的,可以通过促进或抑制自噬作用于缺血性脑卒中的病理过程,发挥治疗作用减轻卒中后脑损伤,促进缺血区血液供应及神经恢复[38-39]。由前文可知,自噬对缺血性脑卒中有双向调节作用,且处在动态变化过程中,在不同病理阶段有不同效应,故可以从早期、慢性期、再灌注期不同阶段分析中药成分通过调节自噬治疗缺血性脑卒中的机制。如早期使用花青素可以上调微管相关蛋白轻链(microtubule-associated protein 1A/B-light chain,LC)3-I,下调p62(sequestosome-1,SQSTM1)蛋白表达,从而激活自噬,减少脑组织炎症和凋亡[40];慢性期应用粉防己、丹参酮ⅡA等通过影响LC3-I蛋白、磷酸酯酶与张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog,PTEN)-磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,又称AKT)/mTOR通路异常激活,抑制自噬保护受损脑组织[41-42];而白藜芦醇、黄芪甲苷、丁香酚等可以通过调节自噬标志蛋白Beclin-1水平、LC3-Ⅱ/LC3-I 比率、AMPK-mTOR-核糖体70S小亚基S6蛋白激酶(ribosome 70S small subunit S6 protein kinase,p70S6K)途径增强自噬,从而减轻脑缺血-再灌注损伤[43-45]。中药成分调控自噬的机制十分复杂,涉及多种通路,在中医辨证论治的基础上,运用现代医学技术监测自噬水平,从而在缺血性脑卒中不同病理阶段更合理地选择中药,是未来尝试的新方向。

4.2 中药复方影响自噬治疗缺血性脑卒中

具体中药成分调控自噬治疗缺血性脑卒中的研究已受到广泛关注,但中药复方调控缺血性脑卒中的相关机制研究较少。为了把握共性规律,使复杂的辨证方法简单化,科技部十五攻关项目中“中风病急性期综合治疗方案研究”课题组创新性地提出中风病使用阴阳类证辨证[46]。有研究表明,以“阴阳类证”思维辨证中风有较高的准确性,同时有较强实用性,贴合临床实际,值得推广应用[47-48]。本研究试从阴阳类证的角度,分析中药复方调控自噬治疗缺血性脑卒中的规律,为明确中医药治疗缺血性脑卒中机制提供一定依据。

4.2.1 中药复方调节自噬治疗缺血性脑卒中阳类证 通过检索“中国知网”“中文科技期刊数据库”“万方数据知识服务平台”及“PubMed”等,搜集治疗缺血性脑卒中阳类证的中药复方。通过表1中的数据可知,治疗缺血性脑卒中阳类证的中药复方大多通过抑制自噬发挥治疗作用,涉及的主要机制包括JNK通路、PI3K/AKT/mTOR通路、Ca2+/AMPK/mTOR通路等,符合中医的“阳病治阴”思想。当机体处于“阳亢”状态时,中药复方主要通过发挥“滋阴”作用,通过“壮水之主,以制阳光”,促进机体恢复“阴平阳秘”状态。

表1 治疗缺血性脑卒中阳类证的复方对自噬的影响及作用机制

4.2.2 中药复方调节自噬治疗缺血性脑卒中阴类证 通过检索“中国知网”“中文科技期刊数据库”“万方数据知识服务平台”及“PubMed”等,搜集治疗缺血性脑卒中阴类证的中药复方。通过表2中的数据可知,治疗缺血性脑卒中阴类证的中药复方大多通过促进自噬发挥治疗作用,涉及的主要机制包括干预自噬效应蛋白Beclin-1、LC3、凋亡相关蛋白BCL2相关X蛋白(BCL2-associated X protein,Bax)/B细胞淋巴瘤因子(B-cell lymphoma protein,Bcl)-2、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 (cysteine-containing aspartate-specific proteases,Caspase) -3 表达及调控AMPK/mTOR、转录因子NF-E2相关因子(nuclear factor erythroid2-related factor,Nrf)2通路等,符合中医的“阴病治阳”思想。当机体处于“阳虚”状态时,中药复方以“补阳”为主,通过“益火之源,以消阴翳”,促进机体恢复“阴平阳秘”状态。

表2 治疗缺血性脑卒中阴类证的复方对自噬的影响及作用机制

5 结语

本文从阴阳自和角度出发,分析了自噬在缺血性脑卒中发病过程中的双重作用,发现自噬的主动调节性与机体阴阳自和能力高度相似;并观察到中医药对自噬的调控作用是多元、双向的,可以影响多种自噬基因及通路,且不同复方调节自噬似乎存在一定规律,即治疗缺血性脑卒中阳类证的中药复方大多抑制自噬,而治疗阴类证的中药复方多促进自噬。本研究虽对缺血性脑卒中相关的自噬与阴阳自和理论进行了较为系统的探讨,但由于中医药调控自噬的机制较为复杂或者自噬本身的复杂性,尚需要更多证据来明确这一关系。

在阴阳自和理论指导下,通过药物干预调控自噬水平,促进脑组织“阴阳自和”能力,进而激活脑细胞的自我保护作用,是治疗缺血性脑卒中的新理念。如何把握自噬的宏观层面,将其与中医整体观念相结合,从而有效治疗、预防疾病亦是今后需要研究的方向。