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蕨麻與腦缺血—再灌注損傷

2014-06-28 16:55李正趙志英
中國醫(yī)藥科學(xué) 2014年4期
關(guān)鍵詞:腦缺血氧化應(yīng)激炎癥因子

李正??趙志英

[摘要] 腦缺血-再灌注損傷是一個復(fù)雜的級聯(lián)反應(yīng)過程,包括多個環(huán)節(jié),近幾年研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)與腦缺血-再灌注損傷有著密切關(guān)系。因此,抗氧化應(yīng)激與抗炎癥反應(yīng)治療在腦缺血-再灌注損傷中愈來愈受到重視。蕨麻作為我國傳統(tǒng)藏藥之一,藥用歷史悠久,其藥用價值有待進一步發(fā)掘?,F(xiàn)在學(xué)者們已經(jīng)從蕨麻中提取各種活性成分,經(jīng)過現(xiàn)代藥理研究證實蕨麻具有抗氧化應(yīng)激、抗炎、保護心肌、提高免疫力、抑制細菌活性及抑癌等作用,但蕨麻是否具有腦缺血-再灌注損傷保護作用尚有待進一步研究。本文就腦缺血-再灌注損傷研究進展與蕨麻的藥理作用作一綜述。

[關(guān)鍵詞] 蕨麻;腦缺血-再灌注;氧化應(yīng)激;炎癥因子

[中圖分類號] R28 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616(2014)04-42-05

Potentilla anserina L.and cerebral ischemia-reperfusion injury

LI Zheng1 ZHAO Zhiying2

1.Baotou Medical College, Baotou 014040, China; 2.Department of Anatomy and Embryology, Baotou Medical College, Baotou 014040, China

[Abstract] Cerebral ischemia-reperfusion injury is a complicate cascade sequence involving multiple sessions. Many recent research findings revealed that the relationship between cerebral ischemia-reperfusion injury and oxidative stress, inflammatory reaction is consanguineous. There is growing recoginition of anti-oxidative stress and anti-inflammatory therapy while treating cerebral ischemia-reperfusion injury. As one of the traditional Tibetan herbal medicine with a glory medical history, Potentilla anserina L is applied to healing field with great potentialities of exploring. Scholars have extracted various active ingredients from Potentilla anserina L. The latest modern phamacological researches have approved Potentilla anserina L has anti-oxidative stress action, anti-inflammatory action, immune booster, inhibition of bacterial activity, protection of myocardia, and suppression of tumor growth. Yet, whether Potentilla anertina L has the protection of cerebral ischemia-reperfusion injury need to be further expolored. The progress in cerebral ischemia-reperfusion injury research and phamacological action of Potentilla anserina L.are introduced in this paper.

[Key words] Potentilla anserina L.; Cerebral ischemia-reperfusion injury; Oxidative stress; Inflammatory factor

腦血管疾病以其發(fā)病快、致殘、致死率高為特點,故長久以來都是困擾醫(yī)學(xué)界的難題,人們在治療此類疾病過程中發(fā)現(xiàn)腦缺血-再灌注損傷影響其治療效果。于是有研究人員考慮通過藥物預(yù)防或減輕腦缺血-再灌注損傷來更好地治療腦血管疾病,已有學(xué)者就某些藥物與腦缺血-再灌注損傷展開相關(guān)研究,其中也不乏從我國傳統(tǒng)藥材中提取活性成分進行此類研究。蕨麻是我國傳統(tǒng)藏藥之一,現(xiàn)代藥理研究證實蕨麻具有抗氧化應(yīng)激、抗炎、保護心肌等作用,筆者就腦缺血-再灌注損傷研究進展與蕨麻的藥理作用收集相關(guān)資料整理后作一綜述。

1 腦血管疾病與腦缺血-再灌注損傷

1.1 腦血管疾病現(xiàn)狀

腦血管疾病是指由于各種腦血管病變所引起的腦部病變。腦血管病是導(dǎo)致人類死亡的三大疾病之一,是造成人類死亡和殘疾的主要疾病,也是高血壓患者的主要致死原因。在全球范圍內(nèi),每年使大約460萬人死亡,其中以發(fā)展中國家為主。腦血管疾病發(fā)病率和死亡率以缺血性腦血管病為首。雖然部分患者及時發(fā)現(xiàn)并治療,但實際情況不容樂觀,此類疾病即便恢復(fù)腦部供血,但臨床觀察治療結(jié)果和病情預(yù)后并不理想。部分研究表明腦缺血-再灌注損傷在一定程度上影響此類疾病的治療效果,腦血管在再灌注過程中自由基生成增加與炎癥反應(yīng)加強,多種因素作用下腦組織損傷加重,繼而危害患者健康[1]。這種在缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷反而加重,甚至發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象稱為缺血—再灌注損傷[2]。

1.2 腦缺血-再灌注損傷機制

目前腦缺血-再灌注損傷(cerebral ischemia-reperfusion injury,CIRI)的機制并未從根本上加以闡明,學(xué)界對其發(fā)病機制尚無統(tǒng)一說法。腦缺血-再灌注損傷涉及復(fù)雜的病理生理過程,大部分研究認為是由多種有內(nèi)在聯(lián)系的損傷機制共同作用形成一個級聯(lián)反應(yīng),從而造成腦缺血-再灌注損傷。這個級聯(lián)反應(yīng)包括許多環(huán)節(jié),如自由基損傷、炎性介質(zhì)釋放、鈣離子超載、血管內(nèi)皮細胞損傷、能量代謝障礙等,這些環(huán)節(jié)互為因果,相互聯(lián)系和促進,形成惡性循環(huán),而炎性因子過度表達是導(dǎo)致腦組織神經(jīng)細胞損傷、調(diào)亡和壞死的重要環(huán)節(jié)[3-5]。有研究表明,氧化應(yīng)激(oxidative stress)產(chǎn)生的自由基損傷和炎癥反應(yīng)是產(chǎn)生腦缺血-再灌注損傷的主要機制之一[6]。

1.3 腦缺血-再灌注損傷治療研究新進展

近年來發(fā)現(xiàn)積極地進行抗氧化治療可以減輕腦缺血損傷,人們一直尋求高特異性抗氧劑。現(xiàn)在人們已經(jīng)嘗試從各種藥材中提取活性成分,而此類活性成分部分經(jīng)過臨床藥理研究證實含有抗氧化成分,具有抗氧化特性,如能進一步闡明此類成分的抗氧化機制,則將為尋找防治腦缺血損傷特異性藥物提供新途徑[7]。腦缺血-再灌注后缺血腦組織內(nèi)炎癥因子表達顯著增加,促炎癥細胞因子具有神經(jīng)損傷、神經(jīng)毒性作用,極大地損壞神經(jīng)細胞正常功能。而且各種促炎癥細胞因子之間相互影響、相互作用,共同參與缺血性腦卒中的病理過程 [8]。隨著腦缺血-再灌注損傷的研究深入,有學(xué)者認為腦缺血-再灌注損傷是由于一系列多因素共同作用所導(dǎo)致的病理過程,其中炎癥反應(yīng)尤為重要,具體表現(xiàn)為多種炎癥因子和炎癥反應(yīng)相關(guān)酶與腦缺血-再灌注損傷有著直接或間接的關(guān)聯(lián),包括腫瘤壞死因子(TNF)、核轉(zhuǎn)錄因子(NFκB)、白細胞介素(IL)、環(huán)氧化酶-2(COX-2)、髓過氧化物酶(MPO)等。同時,與炎癥反應(yīng)相關(guān)的細胞核信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路也是學(xué)者們研究的難點和重點所在。利用藥物或醫(yī)學(xué)手段抑制炎癥反應(yīng),從而減輕腦缺血-再灌注后腦損傷或許成為治療此類疾病的一種有效手段[9]。

國內(nèi)已有學(xué)者根據(jù)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)與腦缺血-再灌注的相關(guān)性展開研究,惠康麗等[10]通過采用改良四血管阻塞法建立大鼠全腦缺血-再灌注模型,在缺血實驗15min后進行再灌注,注射0.6mmol/L富氫液5mL/kg于大鼠腹腔,研究發(fā)現(xiàn)富氫液選擇性清除海馬錐體細胞內(nèi)自由基和亞硝酸陰離子,通過抑制腦缺血再灌注后氧自由基和炎性因子作用,從而減輕腦再灌注損傷。研究發(fā)現(xiàn)大鼠腹腔注射富氫液后,治療組的丙二醛(MDA)濃度較模型組明顯降低。腦組織內(nèi)自由基明顯減少,細胞的脂質(zhì)過氧化損傷減輕。鄒金發(fā)等[11]研究證實原花青素可能通過影響炎癥反應(yīng)及自由基水平的機制,對腦產(chǎn)生保護作用。

楊迪等[12]研究認為腦缺血再灌注后,單核-巨噬細胞所分泌的TNF-α產(chǎn)生較早,是重要的細胞啟動因子之一,可直接促進中性粒細胞聚集到缺血的腦組織區(qū),加重腦組織損傷;IL-1β通過促進白細胞黏附,使白細胞向缺血腦組織浸潤,引起組織炎癥反應(yīng)的發(fā)生,進一步損傷腦組織。氧自由基、炎癥遞質(zhì)大量釋放,以及細胞因子活化被認為是造成血管通透性增加,加重細胞水腫和組織損傷,是造成缺血再灌注損傷的重要原因之一。在缺血再灌注模型中TNF-α、IL-1β、ICAM-1表達顯著增高。寧顯忠等[13]研究發(fā)現(xiàn)EPO對大鼠腦缺血-再灌注后炎癥損傷的保護作用主要是通過抑制ICAM-1和VCAM-1蛋白表達,從而抑制炎癥反應(yīng),減輕腦缺血再灌注損傷。炎癥因子(inflammatory factor)的誘發(fā)、白細胞與內(nèi)皮細胞相互作用所造成的炎癥反應(yīng)是腦缺血再灌注的一種特征性改變。TNF-α在腦缺血早期分泌或合成的增加是腦梗死形成的主要原因,在腦缺血早期即出現(xiàn)TNF-α及其受體上調(diào),可以激活炎性細胞,促進的IL-1、IL-6表達從而促進神經(jīng)細胞的凋亡壞死和腦水腫的形成,因此通過各種措施阻斷TNF-α的表達可減少缺血性神經(jīng)元損傷[14]。陳博[15]通過實驗研究證明蛙血清去蛋白提取物是通過抑制炎癥,提高機體抗氧化能力從而防治腦缺血再灌注損傷。

由此可見,在治療和預(yù)防腦缺血再灌注損傷中,抗氧化應(yīng)激、抗自由基、抗炎癥反應(yīng)和減少炎性因子活化可以有效地改善腦缺血治療效果和預(yù)后。

2 蕨麻簡介

蕨麻(Potentilla anserina L.)為鵝絨委陵菜膨大的塊根。鵝絨委陵菜屬高原薔薇科、委陵菜屬,是多年生草本植物。蕨麻又名委陵菜、曲尖委陵菜、人參果、蓮菜花、延壽草等,在藏語中又稱“戳瑪”。分布在大洋洲新西蘭、南美智利、塔斯馬尼亞島、歐亞美三洲北半球溫帶,中國大陸主要分布在西藏、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等自治區(qū)或省份內(nèi),遼寧、黑龍江、寧夏、新疆、河北等地亦可見,多生長于海拔500~4100米的高原地區(qū)。

3 蕨麻藥理作用

蕨麻具有健脾益胃、生津止渴、益氣補血等功效,適用于腹瀉、脾虛、病后貧血、痔瘡出血、營養(yǎng)不良、脾腎陽虛等病癥。在民間有上千年的藥用歷史,作為青藏高原地區(qū)特有的藥材和食物深受藏族同胞的喜愛,是藏醫(yī)常用的一種草藥。清代的《晶珠本草》[16]中記載蕨麻“味甘,性良。秋天,性變溫,故秋蕨麻質(zhì)佳,春蕨麻性涼”。

現(xiàn)代隨著眾多學(xué)者對蕨麻進行的研究逐步深入,發(fā)現(xiàn)蕨麻富含維生素及鎂、鋅、鉀、鈣元素。藥理實驗研究表明蕨麻具有抗氧化、抗炎、保護心肌、提高免疫力、抑制細菌活性及抑癌等作用。

3.1 抗氧化作用

關(guān)于蕨麻的抗氧化性作用研究較為廣泛,蕨麻提取物中活性物質(zhì)的抗氧化作用已經(jīng)得到證實。其中楊麗花等[17]通過提取22種藏藥材95%乙醇提取物,研究其抗氧化活性,對其中具有顯著抗氧化活性的藥材進一步用正丁醇、氯仿、石油醚和乙酸乙酯分別萃取得到不同極性部位后,考察其抗氧化活性部位。證明蕨麻乙醇提取物具有顯著抗氧化活性。葉立等[18]研究發(fā)現(xiàn)蕨麻乙醇提取物可提高損傷小鼠血清SOD活力,降低MDA水平,提示其可能通過增強機體抗氧化能力、減輕自由基堆積導(dǎo)致的膜脂質(zhì)過氧化來減輕缺血再灌注造成的心肌損傷。蕨麻乙醇提取物能使缺血再灌注導(dǎo)致的心肌損傷面積縮小,對心肌缺血再灌注損傷具有保護作用。蕨麻乙醇提取物能明顯延長常壓密閉缺氧小鼠、異丙腎上腺素致心肌損傷小鼠在密閉狀態(tài)下的存活時問,降低整體耗氧量,并能顯著增加減壓缺氧狀態(tài)下小鼠的存活率。有明顯的抗氧自由基對紅細胞的氧化作用。蕨麻乙醇提取物具有明顯的抗缺氧作用,此作用可能與其抗自由基的能力有關(guān)[19]。

3.2 抗炎作用

蕨麻抗炎作用研究有待進一步深入,有學(xué)者針對蕨麻抗炎做進行部分研究,主要體現(xiàn)為蕨麻對促炎性因子的作用以及炎性因子的表達是否存在相關(guān)性。其中黃菲等[20]研究發(fā)現(xiàn)蕨麻醇提取物通過降低缺氧機體炎性因子含量,從而減輕神經(jīng)母細胞瘤細胞炎性反應(yīng),進而起到保護神經(jīng)元的作用。秦曉靜等[21]通過結(jié)扎大鼠冠狀動脈建立急性心肌缺血再灌注模型,觀察蕨麻乙醇提取物對心肌細胞的保護作用,研究發(fā)現(xiàn)實驗中蕨麻乙醇提取物組大鼠急性心肌缺血-再灌注所致心肌細胞凋亡明顯低于對照組,并且Caspase-3,Caspase-9 mRNA水平及蛋白水平的表達明顯受蕨麻乙醇提取物抑制。張晶晶等[22]研究發(fā)現(xiàn)在大鼠心肌缺血再灌注后血清中ET-1表達上調(diào)被蕨麻正丁醇提取物降低,但其作用機制尚未闡明。

3.3 抑制細菌活性及抑癌作用

有研究表明蕨麻有抑制細菌活性及抑癌作用,實驗結(jié)果證明對蕨麻采用不同提取方法所得的部分提取物具有此類作用,但具體蕨麻中成分通過什么機制發(fā)揮此類作用尚有待進一步研究。陳修紅等[23]研究采用乙酸乙酯、乙醇、石油醚、水作為溶劑對蕨麻根進行提取,研究不同方法得到的提取物對沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及枯草芽孢桿菌的抑菌活性。研究發(fā)現(xiàn)四種提取物中,蕨麻乙醇提取物的抑菌作用最為顯著,同時具有明顯的抑制癌細胞活性作用,說明蕨麻塊根中含有抑菌和抗癌細胞成分,但具體機制并未闡明。楊冬梅等[24]研究發(fā)現(xiàn)蕨麻的不同溶劑提取物具有不同的活性,石油醚提取物主要具有較強的抗氧化能力;乙醇水溶液能夠比較全面的提取材料中的各種成分,蕨麻 90%乙醇提取物有明顯的抗缺氧和抗氧化作用,蕨麻 70% 乙醇提取物對心肌細胞缺氧損失具有顯著的保護作用。蕨麻 60%乙醇提取物對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌都有一定的抑制作用,蕨麻60%乙醇提取物具有明顯抑菌作用,還具有一定的熱穩(wěn)定性,只有在溫度達到 121℃長時間加熱時,抑菌效果的下降才比較明顯。

3.4 抗衰老作用

學(xué)者們發(fā)現(xiàn)蕨麻提取物可能通過抗自由基、抗氧化作用來延緩衰老,改善記憶。蕨麻提取物根據(jù)提取方法不同所得到不同提取物,其活性經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn)有不同作用或其藥理作用強弱不同。謝學(xué)淵等[25]研究采用小鼠跳臺法學(xué)習(xí)記憶能力測試發(fā)現(xiàn)蕨麻提取物能有效改善衰老小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力,提高腦、肝組織的SOD和肝、全血中GSH-Px的活力,提高腦中Na+-K+-ATP酶水平,顯著降低腦中MAO活力,不同程度降低腦、肝、血清中MDA含量。機體衰老過程中會產(chǎn)生超氧自由基,引起細胞損傷導(dǎo)致衰老。蕨麻提取物可有效延緩模型衰老小鼠衰老體征的出現(xiàn),具有明顯抗衰老作用,其作用可能與其清除自由基改善衰老相關(guān)酶作用有關(guān)。與有機溶劑提取法相比較,用水溶劑可以提取出蕨麻中的大量糖類,劉春蘭等[26]用水從蕨麻中提取出了含阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸的酸性雜多糖,而多糖經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)具有多種活性,包括抗氧化、抗自由基作用。

3.5 補血作用

蕨麻作為傳統(tǒng)藏藥其補血作用經(jīng)過現(xiàn)代藥理實驗得到更好地證實,回晶[27]通過實驗觀察到蕨麻可以提高小鼠血液中的紅細胞數(shù)量,具有補血作用,因此學(xué)者們考慮蕨麻補血作用是通過增加紅細胞數(shù)量來提高血紅蛋白含量,蕨麻補血作用機制可能是促進骨髓造血干細胞繁殖速度,進而再促進幼稚紅細胞合成血紅蛋白。

3.6 拮抗免疫抑制作用和脾臟保護作用

研究發(fā)現(xiàn)蕨麻對機體部分器官和細胞有很好的保護作用。陳炅然等[28]研究發(fā)現(xiàn)蕨麻能不同程度地拮抗環(huán)磷酞胺引起的免疫抑制,影響機體免疫系統(tǒng)的功能。胡庭俊等[29]通過觀察了多種劑量蕨麻多糖配合應(yīng)用后對小鼠血清中細胞因子IL-6,IFN- γ和TNF-α水平的影響,發(fā)現(xiàn)蕨麻多糖能明顯升高正常小鼠血清中的IL-6水平;能升高正常小鼠血清中的IFN-γ水平,而對TNF-α水平無明顯影響。林娜等[30]報道蕨麻水提液和醇提液具有顯著拮抗氫化可的松所致小鼠胸腺重量降低的作用,對免疫功能低下小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能具有明顯的激活作用,同時可拮抗環(huán)磷酰胺所致的遲發(fā)型超敏反應(yīng)抑制,表明蕨麻對機體的非特異性免疫和細胞免疫功能具有增強作用。賈守寧[31]觀察了蕨麻對脾氣虛證小鼠的防治作用。結(jié)果表明蕨麻對小鼠細胞免疫有促進作用,并具有明顯的量效關(guān)系。對脾氣虛證小鼠免疫器官胸腺,脾臟的萎縮有很好的保護作用。

3.7 心肌保護作用與神經(jīng)細胞保護作用

關(guān)于蕨麻及其提取物對于器官缺血再灌注損傷保護方面的研究,目前更多地集中在心肌缺血再灌注方面,并且認為主要和蕨麻抗氧化、抗炎和心肌保護作用相關(guān)。蕨麻提取物可以明顯起到抗心肌損傷作用,延長小鼠耐受缺氧的時間,增加機體抗氧化活性[18,19,21,22]。蕨麻對腦以及神經(jīng)細胞保護作用亦有所研究 [20,25]。唐瓊琳等[32]研究認為蕨麻可以減輕腦組織氧化應(yīng)激所造成的損傷,其機制是通過降低促炎癥細胞因子含量,升高抗炎癥細胞因子含量來實現(xiàn)。通過實驗表明蕨麻在高原缺氧腦損傷炎癥反應(yīng)中能降低促炎癥細胞因子的水平。同時能夠升高抗炎細胞因子含量,從而減輕缺氧引起的炎癥反應(yīng)。張盈等[33]研究發(fā)現(xiàn)蕨麻對神經(jīng)細胞損傷具有保護作用,且能夠減輕低壓缺氧大鼠腦水腫。研究結(jié)果顯示蕨麻乙醇提取物可能通過促進腦紅蛋白表達,增強神經(jīng)元對缺氧的耐受能力,減輕神經(jīng)元損傷,對神經(jīng)元起到保護作用,使腦組織對缺氧產(chǎn)生耐受與適應(yīng)。蕨麻的抗氧化作用可以減少體內(nèi)自由基,當疾病導(dǎo)致機體抗氧化作用減弱或自由基產(chǎn)生過多時,自由基無法迅速清除從而在體內(nèi)累積,極易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而形成新的自由基或活性氧類氧化物(reactive oxide species,ROS),反應(yīng)往往呈連鎖性,這種強氧化作用對機體造成進一步傷害。ROS 可引起蛋白質(zhì)氧化、DNA 突變、脂質(zhì)氧化等多種損傷, 并可通過調(diào)節(jié)細胞凋亡相關(guān)基因而誘導(dǎo)細胞凋亡,抗氧化劑可抑制 ROS 誘導(dǎo)的細胞凋亡過程[34]。這也為我們研究蕨麻對腦缺血-再灌注保護作用提供部分理論依據(jù)。

4 結(jié)語

腦缺血-再灌注損傷是影響腦血管疾病預(yù)后的一個重要因素,氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)與腦缺血-再灌注損傷密切相關(guān)??寡趸⒖寡字委熢谀X缺血-再灌注損傷中愈來愈受到重視。有學(xué)者從蕨麻中提取各種活性成分,經(jīng)過現(xiàn)代藥理研究證實蕨麻具有抗氧化應(yīng)激、抗炎、保護心肌、提高免疫力、抑制細菌活性及抑癌等作用,但蕨麻是否具有腦缺血-再灌注損傷保護作用尚有待進一步研究。經(jīng)過整理近年來學(xué)者們研究成果,我們發(fā)現(xiàn)蕨麻作為傳統(tǒng)藏藥其藥理作用有待進一步發(fā)掘研究,其中蕨麻與腦缺血-再灌注相關(guān)性研究也需要我們做更多的努力。

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(收稿日期:2013-12-25)

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