川芎嗪在腦缺血再灌注損傷中的保護(hù)作用

高海軍白煥煥1雷廷黃海燕牟青春2

(吉林大學(xué)第一臨床醫(yī)院神經(jīng)腫瘤外科，吉林長春130021)

關(guān)鍵詞〔〕川芎嗪；腦缺血再灌注損傷

中圖分類號〔〕R743〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔

通訊作者：牟青春(1980-)，男，主治醫(yī)師，講師，在讀博士，主要從事缺血損傷后神經(jīng)再生研究。

1吉林大學(xué)第一臨床醫(yī)院胃腸內(nèi)科

2牡丹江醫(yī)學(xué)院紅旗醫(yī)院神經(jīng)外科

第一作者：高海軍(1987-)，男，在讀碩士，主要從事顱腦相關(guān)腫瘤研究。

川芎嗪(AMP)又名天然四甲基吡嗪,為中藥川芎的主要有效成分,傳統(tǒng)用于活血行氣祛瘀〔1，2〕。TMP對缺血性腦疾病的治療效果已經(jīng)在臨床實驗中得到驗證〔3〕。其作用機(jī)制比較復(fù)雜，尤其在腦缺血引起的缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制方面。本文對TMP在腦缺血再灌注損傷中的保護(hù)作用機(jī)制及給藥方式進(jìn)行綜述，為缺血性腦疾病的臨床治療中提供更有價值的資料。

1抑制興奮性氨基酸釋放

谷氨酸(GLu)中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用最強(qiáng)、含量最高、分布最廣的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)〔4〕。當(dāng)神經(jīng)末梢處去極化后，突觸囊泡內(nèi)的興奮性氨基酸被釋放到突觸間隙，與突觸后膜上的特異性受體結(jié)合完成特定的生理功能。據(jù)Takano等〔5〕報道當(dāng)機(jī)體處腦缺血損傷時，大量的GLu被釋放到細(xì)胞外，引起急性神經(jīng)細(xì)胞變性。

GLu受體分為兩類：一類為離子型受體，即N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)、海人藻酸受體(KAR)和α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑受體(AMPAR)；另一類為代謝型受體(mGluRs)，與膜內(nèi)G-蛋白耦聯(lián)，通過G-蛋白效應(yīng)酶、第二信使等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)揮作用，產(chǎn)生較緩慢的生理作用。電壓依賴性Ca2+通道和代謝型GLu受體在介導(dǎo)興奮性毒性對神經(jīng)元損傷中發(fā)揮重要作用。

腦缺血后引起突觸末梢谷Glu釋放，激活突觸后膜親離子受體(NMDA受體、KA受體、AMPA受體)，導(dǎo)致膜去極化,膜興奮性增高，陽離子通道開放,引起Ca2+大量內(nèi)流,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，啟動一系列酶引起細(xì)胞損傷，其中活化的一氧化氮合酶(NOS)可催化產(chǎn)生過量NO,與超氧陰離子形成過氧亞硝酸根離子和羥基,損傷線粒體膜,使線粒體形成漏洞,開放線粒體轉(zhuǎn)換孔,致使離子平衡紊亂〔6〕。

(TMP與離子型受體方面)Fu等〔7〕通過實驗證實TMP可通過抑制GLu生物合成和分泌,增強(qiáng)GLu攝取，進(jìn)而抑制Ca2+大量內(nèi)流導(dǎo)致的Ca2+超載，降低GLu興奮性毒性對神經(jīng)元的損傷。研究表明,紅藻氨酸誘導(dǎo)引起的緩慢神經(jīng)毒性不同于GLu、門冬氨酸對神經(jīng)元的直接性細(xì)胞毒性效應(yīng)〔8〕。Shih等〔9〕通過實驗證實TMP對海人藻酸誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元興奮性毒性具有保護(hù)性作用，通過調(diào)節(jié)海人藻酸對海人藻酸受體的親和力和海人藻酸受體的數(shù)量，阻斷細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流和細(xì)胞儲備鈣離子的釋放，維持線粒體膜電位，減少自由基的生成，增加對細(xì)胞內(nèi)生成的自由基的清除率，經(jīng)上述方式對海馬神經(jīng)元起保護(hù)性作用。

(TMP與代謝型受體方面)Glu通過激活代謝型Glu受體引起細(xì)胞通透性改變,使大量Na+和Cl-進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) ,水被動進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)引起細(xì)胞水腫,引起細(xì)胞壞死和凋亡〔10〕。但代謝型受體易受細(xì)胞類型、代謝環(huán)境影響，加之缺乏特異性受體拮抗劑 ,導(dǎo)致TMP在該方面研究缺乏特異性檢測指標(biāo)，同時代謝性受體易受實驗環(huán)境、人為因素所影響使實驗出現(xiàn)假陽性結(jié)果，因此TMP目前基于在代謝型Glu受體方面的研究較少，將是今后的研究方向及重點。

2促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的遷移、分化及增殖

研究表明腦缺血可誘導(dǎo)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞向缺血病灶區(qū)遷移，分化為神經(jīng)元細(xì)胞，增殖取代缺血灶中的壞死細(xì)胞，是參與腦缺血后神經(jīng)元再生的重要環(huán)節(jié)，被認(rèn)為是機(jī)體的一種代償性、適應(yīng)性反應(yīng)，有利于腦缺血后神經(jīng)功能恢復(fù)。

內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞在成人腦組織主要存在于海馬齒狀回顆粒細(xì)胞層下區(qū)(SGZ)和室管膜下區(qū)(SVZ)〔11〕。腦缺血引起海馬齒狀回SGZ和SVZ的內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞活化，并促進(jìn)其增殖，隨后增殖的神經(jīng)干細(xì)胞遷移至缺血病灶區(qū)，如嗅球、大腦皮質(zhì)、海馬齒狀回、紋狀體等，最終活化、增殖、遷移的神經(jīng)干細(xì)胞分化為特定區(qū)域的神經(jīng)元細(xì)胞，發(fā)揮特定的神經(jīng)功能〔12〕。

Tanaka等〔12〕運用成年沙豚鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)模型顯示，腦缺血后海馬齒狀回早期新生的神經(jīng)干細(xì)胞最初主要位于SGZ，30d后新生的神經(jīng)干細(xì)胞遷移至顆粒細(xì)胞層，表達(dá)成熟的神經(jīng)元標(biāo)志物，并具有和正常顆粒細(xì)胞相同的功能。Nakatomi等〔13〕采用MCAO模型， 以5-溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU)標(biāo)記缺血后室管膜下區(qū)新生的神經(jīng)干細(xì)胞，結(jié)果示缺血14d后，紋狀體或皮質(zhì)梗死區(qū)周圍出現(xiàn)BrdU標(biāo)記細(xì)胞，證實室管膜下區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞遷移至紋狀體或皮質(zhì)梗死區(qū)。Iwai等〔14〕采用多唾液酸神經(jīng)細(xì)胞黏附因子標(biāo)記處遷移狀態(tài)的神經(jīng)干細(xì)胞，通過實驗證實腦缺血后室管膜下區(qū)新生神經(jīng)干細(xì)胞沿嘴側(cè)遷移流向嗅球遷移，60d后大部分新生神經(jīng)干細(xì)胞遷移至嗅球，并分化為成熟的神經(jīng)元細(xì)胞。

因此通過調(diào)控內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的遷移、分化、增殖可以增加大腦的可塑性、改善腦缺血后神經(jīng)功能恢復(fù)治療方面的效果。Xiao等〔11〕通過構(gòu)建大鼠MCAO模型，采用2，3，5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法檢測梗死面積及免疫組織化學(xué)法檢測細(xì)胞增殖和分化，顯示TMP可通過抑制神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)的合成，促進(jìn)海馬齒狀回SGZ和室管膜下區(qū)(SVZ)神經(jīng)干細(xì)胞增殖與分化，對腦缺血再灌注損傷起到保護(hù)性作用。

TMP可通過刺激腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)和成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)表達(dá)促進(jìn)神經(jīng)元再生。陳懿等〔15〕通過動物實驗示TMP通過上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、BDNF、bFGF的表達(dá)，改善腦缺血病灶微環(huán)境，促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞遷移。同時發(fā)現(xiàn)神經(jīng)導(dǎo)向因子Slit、細(xì)胞外基質(zhì)分泌蛋白Reelin蛋白等也在參與調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞遷移方面發(fā)揮重要作用〔16〕。辜建偉等〔17〕局灶性大腦中動脈梗塞模型發(fā)現(xiàn)缺血后Slit2 表達(dá)增加，7d左右達(dá)到高峰，持續(xù)30d后逐漸降低，顯示Slit2通過Robo2-RhoA通路以一種排斥導(dǎo)向的方式促進(jìn)SVZ產(chǎn)生的神經(jīng)干細(xì)胞，沿吻側(cè)遷移流縱向遷移到嗅球，同時還有一部分沿胼胝體橫向到腦組織側(cè)面的皮質(zhì)和紋狀體等部位對缺血后神經(jīng)元起到保護(hù)性作用。Courtes等〔18〕通過溶血磷脂誘導(dǎo)局灶性胼胝體脫髓鞘和單側(cè)皮層缺血模型發(fā)現(xiàn)：Reelin在缺血灶上調(diào)，促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞/神經(jīng)干細(xì)胞經(jīng)室管膜下區(qū)-吻側(cè)遷移流-嗅球遷移途徑向缺血灶遷移，對缺血后神經(jīng)功能恢復(fù)起到保護(hù)性作用。但目前TMP基于腦缺血后Slit及Reelin的研究報道及作用機(jī)制尚不清楚， 鑒于TMP對腦缺后神經(jīng)干細(xì)胞作用的明確性，關(guān)于TMP在腦缺血后Slit、Reelin的深入研究具有必要性和臨床指導(dǎo)性。

3促進(jìn)腦缺血后腦血管再生

最新研究表明促進(jìn)缺血區(qū)血管內(nèi)皮細(xì)胞再生，成為促進(jìn)新生血管形成，盡快恢復(fù)缺血灶血供 ,挽救瀕死的神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)功能恢復(fù)的關(guān)鍵。

缺血后血管再生是一個復(fù)雜過程，受血管內(nèi)皮系統(tǒng)(ECS)、血管外基質(zhì)、蛋白水解酶系統(tǒng)、促血管再生因子及血流剪切力等多種因素所影響，其中促血管再生因子所參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對于內(nèi)皮系統(tǒng)、血管的再生起決定性作用。據(jù)研究，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的促血管再生因子有20余種,如VEGF、血管生成素(Ang)等。Shen等〔19〕采用免疫組化雙標(biāo)記法，在MCAO模型基礎(chǔ)上采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可控性表達(dá)VEGF，結(jié)果顯示通過可控性表達(dá)VEGF發(fā)現(xiàn)在半暗區(qū)有較多新生血管產(chǎn)生，充分說明VEGF對于缺血后腦組織血管修復(fù)的重要性作用。

Zhang等〔16〕采用鼠的微血管細(xì)胞系bEnd.3細(xì)胞示：TMP在低濃度時通過Fas-FasL途徑促進(jìn)VEGF的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)血管再生。雖然實驗顯示VEGF及其受體結(jié)合在腦缺血發(fā)生后被活化,發(fā)揮促血管再生、增加血管通透性的作用,使內(nèi)皮細(xì)胞增生并誘導(dǎo)新生血管形成，進(jìn)一步改善缺血腦組織血液供應(yīng)，然而VEGF在增加血管通透性的同時可能會加重局部腦水腫，加劇缺血區(qū)的腦組織壞死。因此,近些年針對上述問題通過研究發(fā)現(xiàn)Ang家族在均衡血管再生與滲透性方面具有重要意義。Ang-1與其Tie-2受體結(jié)合在血管再生發(fā)揮重要作用，主要作用于血管再生后期 ,通過拮抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、促使內(nèi)皮細(xì)胞出芽和分支，募集周圍支持細(xì)胞，促進(jìn)完整的血管壁形成〔20,21〕,進(jìn)而減輕VEGF引起的血管通透性增加、血腦屏障滲漏現(xiàn)象〔22〕。因此，Ang-1/Tie-2系統(tǒng)和VEGF/VEGF受體系統(tǒng)在腦缺血再灌注損傷后的新生血管生成中發(fā)揮協(xié)同、補(bǔ)充作用。上述表明TMP可通過VEGF對腦缺血后血管生成發(fā)揮作用，然而TMP對于VEGF引起的血管通透性增加導(dǎo)致血腦屏障滲漏現(xiàn)象尚無相關(guān)研究，而血腦屏障通透性增加會加重局部腦水腫，加劇或延緩缺血后神經(jīng)能的恢復(fù)，Ang可以拮抗血管通透性增加所引起的腦水腫，因此闡明在腦缺血損傷時TMP與Ang相互關(guān)系及作用機(jī)制對于充分了解TMP在腦缺血后血管生成方面的作用是非常必要的，這將為今后的實驗研究提供一種新的思路，以便進(jìn)一步全面探討TMP在血管生成方面的作用，為臨床提供更有價值的資料。

4抑制血小板聚集進(jìn)而抗血栓形成

腦缺血后,機(jī)體血液處于高凝狀態(tài) ,有利于血小板血栓的形成 ,而血栓的形成則直接參與了腦缺血的發(fā)生與發(fā)展〔23〕。Okada等〔24〕通過構(gòu)建MCAO模型證實局灶性腦缺血后血小板被活化，血小板活化在缺血后的自然病程中起關(guān)鍵性作用，血栓的形成是造成繼發(fā)性腦損傷的重要原因之一，因此通過抑制血小板聚集進(jìn)而抑制血栓形成，可以對缺血后腦損傷起到一定的保護(hù)性作用。

整合素家族黏附受體血小板膜糖蛋白(GP)Ⅱb/Ⅲa復(fù)合物是血小板上含量最豐富的膜糖蛋白,參與血小板聚集和血栓形成。腦缺血后誘導(dǎo)血小板激化后，各種黏附蛋白，(包括纖維蛋白原、血管性假性血友病因子(vWF)、纖維連接蛋白和玻連蛋白)、各種誘導(dǎo)劑 (如凝血酶、膠原、血栓素A2等)與血小板上相應(yīng)受體結(jié)合 ,引起GPⅡb/Ⅲa立體構(gòu)型發(fā)生改變,進(jìn)而促進(jìn)血小板活化、聚集和釋放反應(yīng)。GPⅡb/Ⅲa成為活化血小板的分子標(biāo)志物〔25〕。Sheu等〔26〕通過實驗證實TMP抑制血小板聚集和釋放ATP存在劑量依賴性，TMP在較低濃度時通過抑制細(xì)胞內(nèi)儲存Ca2+的釋放，進(jìn)而抑制ATP的釋放以及磷酸肌醇裂解和血栓素A2形成;在較高濃度,通過抑制GPⅡb/Ⅲa復(fù)合物與黏附蛋白結(jié)合，對血小板的聚集起到抑制作用。

GPIb/IX復(fù)合物是血小板膜上又一重要的糖蛋白，主要識別血管中的血管性血友病因子(vWF)因子。vWF與血小板GPIb/Ⅸ的結(jié)合后，引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高，進(jìn)一步促進(jìn)GPⅡb/Ⅲa活化，成為vWF的受體并與之相連，通過vWF形成牢固的血小板間聚集態(tài)〔27〕。GPIb與vWF連接充當(dāng)活化作用，而GPⅡb/Ⅲa與vWF連接是形成穩(wěn)定的血小板聚集所必須的〔28〕。Li等〔29〕提示TMP在10 800/s相對較高的剪切時抑制vWF與GPⅠbα和GPⅡb/Ⅲa結(jié)合，起到抑制血小板聚集的作用。

關(guān)于TMP腦缺血后體內(nèi)實驗尚缺乏相關(guān)報道，且TMP對血小板激活、缺血引起的血小板釋放反應(yīng)的研究尚不清楚，如果能闡明TMP在該方面的作用及相關(guān)機(jī)制，這將對TMP在臨床多學(xué)科應(yīng)用提供更具價值參考。

5抑制炎癥因子釋放進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是造成腦缺血后腦組織持續(xù)性損傷的重要原因之一,尤其在腦缺血再灌時更為顯著，因此通過控制缺血后引起的一系列瀑布式級聯(lián)炎癥反應(yīng)是減輕腦缺血再灌注損傷的重要策略之一。

腦缺血后 ,小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞迅速被激活,活化、增生的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放出大量的促炎癥介質(zhì)和神經(jīng)毒性分子 ,參與腦缺血損傷誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，這些大量產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)能反過來進(jìn)一步刺激小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化、增生 ,從而加劇炎癥反應(yīng) ,形成一個惡性循環(huán)。Liao等〔3〕表明TMP可以明顯抑制小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞及其他炎癥細(xì)胞的活化、向缺血灶的遷移、聚集，進(jìn)而對腦缺血再灌注損傷起到保護(hù)性作用。

多年的實驗示TMP在抑制炎癥介質(zhì)所介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)具有明顯的保護(hù)性作用。Chang等〔30〕通過MCAO模型顯示TMP可以抑制腦缺血后炎癥因子HIF-1α、腫瘤壞死因子(TNF)-α的表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡，對神經(jīng)元起到一定的保護(hù)性作用。Liu等〔31〕證實TMP可以抑制脂多糖(LPS)誘導(dǎo)N9膠質(zhì)細(xì)胞炎癥因子NO、誘導(dǎo)型NOS(iNOS)的產(chǎn)生，通過抑制核轉(zhuǎn)綠因子(NF-κB)活化、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和Akt磷酸化、抑制細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的形成起到一定的保護(hù)性作用。TMP還可以通過可抑制核因子-кB的活化，下調(diào)TNF-α和ICAM-1表達(dá)，從而減輕腦缺血再灌注后炎癥反應(yīng)，發(fā)揮腦保護(hù)作用〔32〕。

ICAM-1和環(huán)氧合酶(COX)-2為TMP在缺血再灌注損傷治療方面的又一靶點。Xu等〔33〕通過TNF-α誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)證實，TMP可以顯著抑制細(xì)胞黏附分子-1(ICAM-1)的表達(dá)，進(jìn)而對內(nèi)皮細(xì)胞起到保護(hù)性作用。Liao等〔3〕證實TMP可以減少腦缺血后COX-2及其代謝產(chǎn)物PGE2，進(jìn)而發(fā)揮保護(hù)性作用。

TMP在腦缺血后抑制炎癥細(xì)胞向缺血區(qū)域遷移和炎癥因子的表達(dá)方面發(fā)揮出顯著的作用，但TMP是否可通過IL-6、ICAM-1和COX-2等炎癥因子在腦缺血再灌注損傷中發(fā)揮抗炎作用，或者TMP和這些炎癥因子是否具有直接相關(guān)性尚無相關(guān)報道，這可以作為今后研究提供新的研究指導(dǎo)。

6抑制細(xì)胞凋亡

研究顯示細(xì)胞凋亡與腦缺血再灌注損傷有密切的聯(lián)系,通過抑制細(xì)胞凋亡可以減輕腦缺血損傷的程度，進(jìn)而對腦組織起到保護(hù)性作用，因此近些年來對TMP在抑制細(xì)胞凋亡方面的研究已經(jīng)成為熱點,TMP在抑制細(xì)胞凋亡方面可以作用于許多靶點，如減緩線粒體膜電位的降低、減輕線粒體損傷〔33〕，抑制Ca2+內(nèi)流〔34〕、抑制活性氧ROS〔35〕及iNOS、NO的產(chǎn)生〔36〕，抑制細(xì)胞凋亡程序中的關(guān)鍵酶Caspase家族表達(dá)〔34〕，抑制促進(jìn)細(xì)胞凋亡蛋白Bax、促進(jìn)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)〔34～36〕，抑制TUNEL陽性神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)目〔34〕，進(jìn)而對神經(jīng)元起到保護(hù)性作用。以上研究表明TMP可以抑制腦缺血所誘發(fā)的細(xì)胞凋亡，但是基于TMP在線粒體膜電位方面的研究尚少，這將會是今后的研究重點，以便進(jìn)一步深入研究TMP在腦缺血后抗細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制。

7給藥方式

MCAO模型依靠其優(yōu)點，成為了研究腦缺血再灌注損傷最常用的模型，近年來AMP對腦缺后疾病的保護(hù)性作用已經(jīng)逐漸被人們所了解，但鑒于其特殊的物理特性，選擇恰當(dāng)?shù)慕o藥方式對于其臨床、實驗研究是非常必要的。蔡偉等〔37〕予以6名健康志愿者口服AMP膠囊(174.5mg)采用高效液相色譜法對其藥理學(xué)進(jìn)行分析，示TMP可被迅速吸收并分布于機(jī)體，但會以相當(dāng)快的速度清除，生物利用度低，因此口服給藥對于AMP生物學(xué)作用研究不是很理想。Tsai等〔38〕通過S-D大鼠靜脈給藥(10mg/kg)，采用高效液相色譜-紅外線法檢測血藥濃度示：血藥濃度10～20min后達(dá)到高峰，但是迅速進(jìn)行消除，給藥后120分鐘后，TMP幾乎檢測不到，這對于AMP的長期研究不利，因此靜脈給藥不適合于實驗研究。腹腔注射〔3〕因其操作方便，腹膜面積大，密布血管和淋巴管,吸收能力特強(qiáng),且腹腔補(bǔ)液時間短,速度快，對心臟負(fù)荷小，成為研究AMP對SD大鼠腦缺血后保護(hù)作用的理想給藥方式。近年來，通過微量滲析法研究經(jīng)皮給藥〔39〕后和及經(jīng)鼻腔給藥〔40〕后AMP的藥代動力學(xué)成為了熱點，這對于臨床給藥途徑提供了一種新的全新的方法。

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〔2015-01-19修回〕

(編輯袁左鳴)