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中藥基于髓鞘相關(guān)抑制因子促神經(jīng)再生作用靶點的研究進展

2020-07-17 13:26陳恬恬馬丙祥張晰王怡珍
中國藥房 2020年13期
關(guān)鍵詞:腦缺血脊髓通路

陳恬恬 馬丙祥 張晰 王怡珍

摘 要 目的:基于髓鞘相關(guān)抑制因子為中藥促神經(jīng)再生相關(guān)作用靶點的研究提供參考。方法:以“髓鞘相關(guān)抑制因子”“促神經(jīng)再生”“中藥”“Myelin-associated inhibitor factors”“MAIFs”“Promote nerve regeneration”“Traditional Chinese medicine”“Chinese medicine”“TCM”等為關(guān)鍵詞,在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、維普網(wǎng)、 PubMed、 Web of Science等數(shù)據(jù)庫中組合查詢2005年1月-2020年1月發(fā)表的相關(guān)文獻,介紹髓鞘相關(guān)抑制因子的組成及抑制神經(jīng)再生的作用機制,并歸納中藥基于髓鞘相關(guān)抑制因子促神經(jīng)再生的靶點研究進展。結(jié)果與結(jié)論:共檢索到相關(guān)文獻96篇,其中有效文獻49篇。髓鞘相關(guān)抑制因子包括勿動蛋白(Nogo)、少突膠質(zhì)細胞髓磷脂糖蛋白(OMgp)和髓磷脂相關(guān)蛋白(MAG),3種蛋白可通過與Nogo受體結(jié)合形成三聚體復(fù)合受體,激活Rho A產(chǎn)生Rho激酶,兩者結(jié)合激活催化區(qū),使肌球蛋白輕鏈磷酸化并抑制肌球蛋白輕鏈激酶活性,導(dǎo)致生長錐回縮、塌陷以及生長錐細胞骨架重排,從而抑制軸突生長;可活化單絲氨酸蛋白激酶1,導(dǎo)致絲切蛋白因子磷酸化后失活、解聚,從而抑制軸突導(dǎo)向;還可通過細胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體激活蛋白激酶C,促進Ca2+內(nèi)流,抑制軸突生長。中藥復(fù)方侯氏黑散、脊髓康、復(fù)健片、滋陰固本方、補腎益髓方等,以及中藥活性成分三七總皂苷、苦參素、山楂總黃酮等均可通過降低Nogo蛋白表達從而促神經(jīng)再生;中藥復(fù)方復(fù)健片、首烏仙海片以及中藥活性成分木瓜苷均可通過降低OMgp蛋白表達從而促神經(jīng)再生;中藥復(fù)方髓復(fù)康、補陽還五湯可通過降低MAG蛋白表達從而促進神經(jīng)再生。中藥可基于髓鞘相關(guān)抑制因子Nogo、OMgp、MAG,調(diào)節(jié)其上下游通路相關(guān)因子表達,從而促進神經(jīng)再生。后續(xù)可深入挖掘基于髓鞘相關(guān)抑制因子促進神經(jīng)再生的中藥復(fù)方或活性成分,以期為促神經(jīng)再生的相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞 促神經(jīng)再生;中藥;髓鞘相關(guān)抑制因子;勿動蛋白;少突膠質(zhì)細胞髓磷脂糖蛋白;髓磷脂相關(guān)蛋白;靶點

近年來,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system,CNS)疾病的發(fā)病率有逐年上升的趨勢,如腦卒中、腦外傷、脊髓損傷、腦脊髓炎等,患者多遺留不同程度的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥,給個人、家庭及社會帶來沉重負擔(dān);由于髓鞘相關(guān)抑制因子(Myelin-associated inhibitor factors,MAIFs)及其受體等相關(guān)通路在神經(jīng)再生與修復(fù)方面的重要調(diào)節(jié)作用,使其成為治療CNS疾病的重要靶點之一[1]。目前,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)了促進神經(jīng)再生的勿動蛋白A(Nogo-A)受體拮抗劑NEP 1-40的存在,但其仍處于動物實驗研究階段,暫未應(yīng)用于臨床[2-3]。而日益升高的CNS患病率促使研究者們不斷地尋找新的能明確治療CNS疾病的藥物。既往研究顯示,中藥能通過影響MAIFs及其受體等的表達發(fā)揮促神經(jīng)再生的作用,且副作用低[4-5]?;诖?,筆者以“髓鞘相關(guān)抑制因子”“促神經(jīng)再生”“中藥” “Myelin-associated inhibitor factors” “MAIFs”“Promote nerve regeneration” “Traditional Chinese medicine”“Chinese medicine”“TCM”等為關(guān)鍵詞,在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、維普網(wǎng)、PubMed、Web of Science等數(shù)據(jù)庫中組合查詢2005年1月-2020年1月發(fā)表的相關(guān)文獻。結(jié)果,共檢索到相關(guān)文獻96篇,其中有效文獻49篇?;谏鲜鑫墨I,本文先介紹MAIFs的組成及其抑制神經(jīng)再生的作用機制,然后歸納中藥基于MAIFs促神經(jīng)再生的研究進展,以期為中藥促神經(jīng)再生相關(guān)作用靶點的研究提供參考。

1 MAIFs的組成及其抑制神經(jīng)再生的作用機制

MAIFs是一組膜結(jié)合蛋白,參與CNS各階段的發(fā)育過程,并抑制神經(jīng)損傷后的再生,主要包括Nogo、少突膠質(zhì)細胞髓磷脂糖蛋白(OMgp)和髓磷脂相關(guān)蛋白(MAG)。這些蛋白在髓鞘中表達,通過與Nogo受體1(NgR1)、NgR2、NgR3和成對的免疫球蛋白樣受體B(Pir B)結(jié)合,實現(xiàn)抑制軸突再生的作用[6-7]。

相關(guān)研究指出,上述3種蛋白可通過與NgR1結(jié)合形成三聚體復(fù)合受體,激活Rho A(在發(fā)育過程中主要負責(zé)軸突導(dǎo)向分子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo))產(chǎn)生Rho激酶(ROCK),與MAIFs結(jié)合后激活催化區(qū),使肌球蛋白輕鏈磷酸化并抑制肌球蛋白輕鏈激酶活性,產(chǎn)生應(yīng)力纖維,降低肌動-肌球蛋白系統(tǒng)的收縮力,導(dǎo)致生長錐回縮、塌陷以及生長錐細胞骨架重排,從而抑制軸突生長[8-10];可活化單絲氨酸蛋白激酶1,導(dǎo)致絲切蛋白因子磷酸化后失活、解聚,抑制軸突導(dǎo)向[11-13];還可通過細胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體激活蛋白激酶C(PKC),促進Ca2+內(nèi)流,抑制軸突生長[14],最終引發(fā)髓鞘修復(fù)及神經(jīng)再生受阻。

另外,MAIFs與PirB結(jié)合后可激活大量POSH、Shroom3,其中Shroom3一方面可與ROCK途徑匯合,另一方面可激活亮氨酸拉鏈激酶(LZK)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、Jun末端激酶(JNK)和肌球蛋白Ⅱ激酶級聯(lián)反應(yīng),從而導(dǎo)致軸突生長受阻[15-16]。此外,PirB的磷酸化還能募集SHP1/2蛋白,該蛋白通過使酪氨酸激酶受體B(TrkB)脫磷酸來激活Trk/MAPK途徑,最終通過信號級聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致肌動蛋白分解,抑制軸突生長[10,16]。NgR1和PirB信號通路能夠抑制ROCK、Rho A以及SHP1/2等下游信號因子,如果某種途徑受到阻礙,可能會發(fā)生相互之間的干擾或代償,從而導(dǎo)致肌動蛋白的分解,最終限制軸突的生長[8-16]。

2 中藥基于Nogo蛋白的促神經(jīng)再生作用

Nogo是由Reticulon-4(RTN4)基因編碼的含有1 192個氨基酸的跨膜蛋白,通過位于細胞質(zhì)的氨基區(qū)(Amino-Nogo)將Nogo-A與其另外2個家族異構(gòu)體Nogo-B和Nogo-C進行區(qū)分。Nogo-A主要表達于有髓軸突以及少突膠質(zhì)細胞胞體和突起的表面;Nogo-B表達的組織較為廣泛,如肝、肺、腎、大腦、脊髓等;Nogo-C主要在骨骼肌中表達[17]。Nogo-A是Nogo蛋白家族中最重要的亞型,包含2個疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域,由細胞表面的跨膜環(huán)狀結(jié)構(gòu)域[即66個氨基酸片段(Nogo-66)]分隔。Amino-Nogo和Nogo-66均可通過和相應(yīng)的受體結(jié)合誘導(dǎo)生長錐塌陷并抑制軸突生長。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),Nogo-66可特異性地阻斷神經(jīng)纖維的生長,而Amino-Nogo不僅能抑制神經(jīng)纖維的生長,還能使非神經(jīng)細胞的遷移和伸展受阻[18-19]。Amino-Nogo中命名為NIG-Δ20和NIG-Δ2的2個區(qū)域是發(fā)揮抑制功能的靶點,前者通過鞘氨醇1磷酸受體2(S1PR2)傳遞信號,后者的受體暫未明確。另外,由于Nogo-A特有的連接結(jié)構(gòu),使其結(jié)合受體的能力明顯優(yōu)于MAG和OMgp[20]。

2.1 中藥復(fù)方

2.1.1 侯氏黑散 侯氏黑散由風(fēng)藥(菊花、防風(fēng)、桔梗、桂枝、細辛、川芎)和補虛藥(紅參、白術(shù)、干姜、茯苓、當(dāng)歸)組成。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),腦缺血模型大鼠腦組織中Nogo-A、NgR、RhoA、Rock2 蛋白水平升高;經(jīng)侯氏黑散干預(yù)后,大鼠腦組織中的RhoA、Rock2蛋白水平顯著下降,且能增加神經(jīng)生長相關(guān)蛋白43(GAP-43)、微管相關(guān)蛋白2以及神經(jīng)突起導(dǎo)向因子1(Netrin-1)、Ras相關(guān)的C3肉毒素底物(Rac1)的表達[4-5]。Chang JH等[21]也證實侯氏黑散可通過激活腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)/磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號通路,下調(diào)Nogo-A/RhoA/ROCK信號通路,從而發(fā)揮抗缺血性腦卒中的作用。由此提示,侯氏黑散能促進Netrin-1/Rac1信號通路活性,抑制Nogo-A/RhoA/Rock2信號通路活性,從而促進神經(jīng)功能的修復(fù)。

2.1.2 脊髓康 脊髓康由生黃芪、當(dāng)歸、川芎、丹參、地鱉蟲、赤芍、仙靈脾、制大黃等組成。尤武林等[22]采用Western blotting和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法檢測脊髓康對急性脊髓損傷模型大鼠Nogo-A、NgR表達的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠給予脊髓康后,其脊髓中Nogo-A和NgR水平明顯降低,表明脊髓康可保護急性脊髓損傷模型大鼠的神經(jīng)軸突起。

2.1.3 復(fù)健片 復(fù)健片由制何首烏、桑寄生、淫羊藿、海馬、草決明組成,具有益精填髓的功效。劉維等[23]研究發(fā)現(xiàn),復(fù)健片可以抑制腦梗死模型大鼠頸髓中Nogo-A、NgR的表達,從而重塑皮質(zhì)脊髓束,促進缺損神經(jīng)功能的恢復(fù)。

2.1.4 補腎益髓方 補腎益髓方由生地黃、熟地黃、制何首烏、浙貝母、益母草、全蝎、水蛭、天麻、連翹、酒大黃組成,具有補腎兼化痰活血的功效。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),與正常對照組比較,變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎(EAE)模型小鼠腦和脊髓中NogoA、NgR、RhoA、ROCKⅡ的mRNA 和蛋白表達水平明顯升高;經(jīng)補腎益髓方治療后,大鼠腦和脊髓中NgR、RhoA、ROCKⅡ的mRNA 和蛋白表達水平明顯降低[24]。另有研究發(fā)現(xiàn),補腎益髓方還可減少Nogo-A在EAE模型小鼠大腦皮層、腦室下及側(cè)腦室旁不同部位的表達[25]。Fang L等[26]用補腎益髓方治療EAE模型小鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),小鼠腦或脊髓中NogoA、NgR、RhoA、ROCK的表達水平降低,表明補腎益髓方可以下調(diào)NogoA/NgR和RhoA/ROCK信號通路,從而減輕小鼠的軸突損傷并促進神經(jīng)功能修復(fù)。

2.1.5 腦絡(luò)欣通 腦絡(luò)欣通由黃芪、川芎、當(dāng)歸、三七、蜈蚣等組成。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),腦絡(luò)欣通可減少腦缺血再灌注損傷模型大鼠腦組織中Nogo-A蛋白的表達,保護神經(jīng)纖維,促進軸突再生[27]。

2.1.6 滋陰固本方 滋陰固本方由黃柏、龜板、知母、熟地黃、陳皮、白芍、巴戟天、干姜、當(dāng)歸、川牛膝、北沙參、麥冬、生地黃、枸杞子、川楝子組成,具有補益肝腎之效。張玲燕等[28]應(yīng)用滋陰固本方干預(yù)治療EAE模型大鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),滋陰固本方在EAE模型大鼠急性期可明顯下調(diào)Nogo-A蛋白的表達,降低神經(jīng)功能評分,促進神經(jīng)功能修復(fù)。

2.1.7 補陽還五湯 補陽還五湯由黃芪、當(dāng)歸尾、赤芍、地龍、川芎、紅花、桃仁組成,具有補氣活血、祛瘀通絡(luò)的功效。劉建春等[29]用補陽還五湯治療EAE模型大鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),補陽還五湯可上調(diào)大鼠BDNF的表達,抑制Nogo-A的表達,改善神經(jīng)生長的微環(huán)境。

2.1.8 清腦益智方 清腦益智方由人參、丹參、麥冬、黃連等組成。朱金墻等[30]研究發(fā)現(xiàn),清腦益智方可抑制血管性癡呆模型大鼠海馬區(qū)Nogo-A和ROCK-2的表達,從而發(fā)揮促神經(jīng)元突觸重塑的作用。

2.2 中藥活性成分

2.2.1 三七總皂苷 三七總皂苷是從三七藥材中提取的活性成分。劉煒等[31]研究發(fā)現(xiàn),三七總皂苷治療局灶性腦梗死大鼠的作用與ROCK特異性阻滯劑Y27632相當(dāng),均能調(diào)節(jié)大鼠腦梗死后Nogo-A/NgR1/Rho通路相關(guān)因子的表達。Liu LX等[32]也證實了三七總皂苷能明顯下調(diào)大腦中動脈閉塞模型大鼠腦組織中Nogo-A、NgR的表達,從而恢復(fù)神經(jīng)功能。

2.2.2 苦參素 苦參素是從豆科槐屬植物苦參中提取分離出的一種生物堿。張夙等[33]研究發(fā)現(xiàn),苦參素可抑制EAE模型大鼠脊髓中Nogo-A及其受體NgR的表達。Kan QC等[34]研究苦參堿干預(yù)EAE模型大鼠的作用發(fā)現(xiàn),苦參堿能抑制大鼠脊髓中RhoA的表達,促進蛋白激酶A(PKA)的表達。

2.2.3 紅景天苷 紅景天苷是苯丙素類糖苷,為紅景天的主要有效成分。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),其可明顯降低神經(jīng)功能損傷,降低Nogo-A及其受體NgR的表達,并能促進腦組織中B淋巴細胞瘤2(Bcl-2)、BDNF的表達[35]。由此可知,紅景天苷發(fā)揮其神經(jīng)保護作用與促進抗凋亡通路相關(guān)因子和神經(jīng)營養(yǎng)相關(guān)因子的表達、抑制Nogo-A及其受體NgR的表達有關(guān)。

2.2.4 長春西汀 長春西汀是夾竹桃科植物小長春花的提取物。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),長春西汀能降低慢性腦缺血模型大鼠海馬區(qū)Nogo-A的表達,并可改善認知功能[36]。

2.2.5 山楂葉總黃酮 山楂葉總黃酮是從山楂葉中提取的一系列黃酮類化合物的總稱,包括槲皮素、金絲桃苷、黃酮苷、葒草素、葡荊牡黃酮等多種黃酮類化合物。吳曉光等[37]研究發(fā)現(xiàn),山楂葉總黃酮可通過調(diào)節(jié)Nogo-A和NgR的表達對慢性腦缺血模型大鼠起到了神經(jīng)保護和促神經(jīng)再生的作用。

3 中藥基于OMgp蛋白的促神經(jīng)再生作用

OMgp主要定位于細胞膜,是一種由440個氨基酸組成的糖磷脂酰肌醇(GPI)錨定蛋白,包含一組串聯(lián)的亮氨酸重復(fù)序列(LRR)和一個富含半胱氨酸的短基序,主要在腦和脊髓的少突膠質(zhì)細胞中表達[38]。Lee X等[39]研究發(fā)現(xiàn),OMgp具有誘導(dǎo)生長錐崩塌、抑制神經(jīng)軸突生長的功能。與Nogo-A和MAG類似,OMgp也是通過與 NgR1和PirB受體結(jié)合,使少突膠質(zhì)前體細胞向成熟少突膠質(zhì)細胞分化的途徑受阻,從而抑制軸突生長[40]。

3.1 中藥復(fù)方

胡懷強等[41]研究復(fù)健片在大鼠腦梗死后重塑腦功能的作用機制時發(fā)現(xiàn),復(fù)健片可降低OMgp的表達,促進腦梗死后的神經(jīng)再生。王中琳[42]用免疫組化法研究首烏仙海片(由制首烏、仙靈脾、海馬、桑寄生、草決明等組成)對缺血性卒中模型大鼠腦組織中OMgp表達的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)首烏仙海片能明顯下調(diào)OMgp的表達,從而促進神經(jīng)再生。江愛娟等[43]用補腎生髓方和益氣活血方對腦缺血再灌注損傷模型大鼠進行干預(yù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩者均可促進大鼠腦缺血再灌注損傷后的神經(jīng)功能恢復(fù),下調(diào)Nogo-A、OMgp、MAG 的表達。

3.2 單體成分

木瓜苷是從宣木瓜果實中提取的有效成分。馬競等[44]研究木瓜苷對小鼠腦缺血再灌注損傷的改善作用時發(fā)現(xiàn),木瓜苷干預(yù)后小鼠腦組織損傷明顯緩解,炎癥和凋亡促進因子表達水平降低,OMgp表達水平升高,表明木瓜苷具有緩解組織損傷和促進神經(jīng)修復(fù)的作用。

4 中藥基于MAG蛋白的促神經(jīng)再生作用

MAG是一種由施萬細胞和少突膠質(zhì)細胞表達的Ⅰ型跨膜糖蛋白,既能促進胚胎神經(jīng)元軸突生長,也可以抑制成年神經(jīng)元(如背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞、脊髓運動神經(jīng)元、海馬神經(jīng)元、頸上神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元和小腦顆粒神經(jīng)元)的軸突生長[45]。CNS中的MAG對軸突生長的抑制作用需要神經(jīng)營養(yǎng)素受體作為輔助受體與NgR1結(jié)合[46]。與Nogo-A相比,MAG與NgR1的結(jié)合力差距較大,故近年來基于此靶點的研究相對偏少,但仍不能忽視其在抑制軸突生長過程中的重要作用。

髓復(fù)康由生黃芪、葛根、三七、川芎等組成。張平等[47]研究髓復(fù)康對腦缺血模型大鼠腦缺血損傷區(qū)MAG和硫酸軟骨素蛋白多糖的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),髓復(fù)康高、中、低劑量組大鼠腦組織中MAG 和硫酸軟骨素蛋白多糖的表達水平均明顯降低,表明髓復(fù)康能改善腦缺血損傷區(qū)的微環(huán)境,促進軸突再生。另有研究發(fā)現(xiàn),補陽還五湯能抑制脊髓損傷大鼠脊髓組織中MAG的表達,表明補陽還五湯還具有促進脊髓損傷修復(fù)的作用[48]。

5 結(jié)語

目前西醫(yī)方面促神經(jīng)再生的相關(guān)研究仍停留在分子生物學(xué)研究層面,如MAIFs抑制劑、MAIFs抗體、MAIFs基因敲除以及其他可能抑制MAIFs表達的藥物等,且缺少臨床應(yīng)用。中藥復(fù)方雖然單一成分含量偏低,但能通過多靶點、多層次、多途徑在多個環(huán)節(jié)發(fā)揮協(xié)同作用[49],可通過抑制髓鞘相關(guān)抑制因子Nogo-A、OMgp、MAG及其上游通路炎癥級聯(lián)因子,結(jié)合受體PirB/NgR和下游RhoA/ROCK等信號通路相關(guān)因子的表達,發(fā)揮促神經(jīng)再生的作用。但仍存在一些問題值得思考:(1)中藥復(fù)方成分較為復(fù)雜、有效成分不明,多種藥物之間的相互作用機制仍為研究難點。(2)研究靶點多集中在Nogo-A、OMgp等主要靶點上,對其下游信號通路研究較少,且單篇文獻涉及的研究層次相對淺顯。(3)研究方案多為動物模型在體研究,缺少臨床試驗證實。后續(xù)可深入挖掘基于MAIFs促進神經(jīng)再生的中藥復(fù)方或活性成分,以期為促神經(jīng)再生的相關(guān)研究提供參考。

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(收稿日期:2020-03-04 修回日期:2020-04-09)

(編輯:唐曉蓮)

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