三七总皂苷治疗脑卒中机制的研究进展

　　　　　　作者：蒙兰青，黄瑞雅，韦世革

【关键词】 三七总皂苷 脑卒中 作用机制

　　脑卒中是导致人类死亡三大疾病之一，严重威胁人类健康，发病率高，致残严重。脑卒中后脑损伤涉及多种机制，某些中药因具有多治疗靶点而日益受到人们的关注。三七总皂苷（panax notoginseng saponins，PNS）是从著名中药三七中提纯的主要药理活性成分，近年来在脑卒中的研究和治疗方面取得令人鼓舞的成果。本文就三七总皂苷治疗脑卒中机制的研究进展做一综述，旨在为临床三七总皂苷治疗脑卒中提供依据。

　　1.保护血脑屏障，减轻脑水肿

　　脑卒中后脑水肿（brain edema）是导致继发性脑损伤的主要因素，水肿形成后，压迫微循环，使血肿周围组织缺血，同时导致颅内压增高，诱发其他脑区或全脑的供血不足，其致命的后果是脑疝形成危及生命。脑水肿根据血脑屏障(BBB)是否受到损伤可分为血管源性脑水肿、细胞毒性脑水肿和混合性脑水肿。刘建辉等［1］采用四血管阻断(4VO)完全性大鼠脑缺血模型，腹腔注射三七总皂甙治疗，伊文氏蓝含量测定蛋白渗出以推测BBB的损害程度，干湿重法测定脑组织含水量，结果发现用PNS治疗的各组动物伊文氏蓝含量，脑组织含水量均明显减少，提示PNS改善血脑屏障通透性，减轻脑水肿。脑水肿主要的病理生理机制涉及炎性反应，补体激活，自由基损伤等多个环节。韩金安等［2］利用兔脑损伤的模型研究发现，三七总皂苷可通过减少脑损伤后自由基的产生，提高自由基的清除能力，减轻脑水肿的程度。水通道蛋白（aquaporins，AQP）是近年来发现的在水分子的跨膜流动方面起着关键性作用的一种细胞膜通道蛋白，水通道蛋白4（aquaporins4，AQP4）在成熟大脑中含量最高，对脑组织水的转运和平衡调节发挥重要作用，参与脑卒中脑水肿的形成［3，4］。AQP4的发现使得人们能够直接从分子机制上研究脑卒中后脑水肿的影响因素成为可能。蒙兰青等［5］在大鼠脑出血模型上研究发现，PNS可明显减轻脑出血后脑水肿，其机制与抑制AQP4表达有关。此外，作为传统的活血化瘀中药，PNS具有良好的改善微循环作用，能够促进血肿吸收，抑制脑水肿的发生、发展，并可显著缩短水肿带的消失时间［6］。

　　2.抑制细胞内钙超载，保护神经元

　　脑缺血引起中枢神经系统兴奋性氨基酸（EAA）如谷氨酸（Glu）大量释放、重摄取受阻和突触后膜EAA受体过度激活，导致神经元损伤。兴奋毒性学说认为，脑缺血缺氧使能量代谢障碍，直接抑制质膜上Na+K+酶活性，使细胞外K+浓度显著增高，神经元去极化，促使Glu大量释放，过度激活EAA受体，突触后神经元过度兴奋、溃变和坏死［7］。EAAs受体中N甲基D天门冬氨酸(NMDA)受体是介导神经毒性作用的主要受体，而由NMDA受体介导的Glu神经兴奋毒性作用则在缺血性脑损伤的众多环节中起着关键作用［8］。司银楚等［9］研究表明，PNS能抑制NMDA受体中的NR2A和NR2B的表达，挽救受损神经元。另外，由DLα氨基3羟基5甲基4异恶唑丙酸（AMPA）受体在介导兴奋性毒性损伤中也起着重要作用，AMPA受体过度激活促进Na+内流和K+外流，Cl-在静电势能驱动下进入细胞，造成胞内外电解质紊乱，水大量内流，形成渗透性损伤，引起损伤早期神经细胞急性肿胀坏死，内流的Na+引起胞膜持续去极化，启动电压依赖性Ca2+通道(VDCC)开放，导致大量Ca2+内流，造成胞内Ca2+超载［10］。Tanaka等［11］研究证实，AMPA受体Ca2+通透性由其亚基GluR2控制，GluR2比例越高，AMPA受体Ca2+通透性越小。在另外研究中，司银楚等［12］发现PNS对GluR2阳性表达有增强作用，通过抑制Ca2+内流发挥对受损神经元的保护作用。
　　
　　3.减轻炎症反应，抗自由基作用

　　业已证实，炎症反应是脑卒中后的主要病理变化之一。脑卒中可引起炎性细胞反应，多形核中性细胞黏附于内皮细胞，使血脑屏障破坏、血管渗出、组织水肿坏死。巨噬细胞、T细胞、星形细胞和小胶质细胞产生炎性细胞因子（proinflammatory cytokines），与靶细胞特异性受体结合，诱导白细胞黏附于内皮细胞，表达CD11、CD18黏附分子，内皮细胞表达细胞间黏附分子ICAM1。ICAM1是Rothelein等在1986年发现的一种淋巴细胞功能相关抗原1（Lymphocyte assoiated antigen1，LFA1）的配体。ICAM1表达上调，促使中性粒细胞进入缺血区脑组织，引起炎症反应，导致脑水肿和组织坏死［13］。国外研究报道，局灶性脑缺血再灌注损伤后缺血区ICAM1表达增加，抗ICAM1抗体能减轻局灶性脑缺血再灌注后缺血区细胞损害［14］。何蔚利用大鼠局灶性脑缺血再灌注模型研究发现，三七总皂苷可抑制大鼠局灶性脑缺血再灌注后ICAM1表达和中性粒细胞浸润，减轻脑梗死区炎症反应［15］。同样，临床实验亦表明，PNS对急性脑梗死患者血清中异常升高的sICAM1有明显降低作用［16］。炎性细胞因子、肿瘤坏死因子α（TNFα）可使内皮细胞表达血小板活化因子，释放IL1和VIII因子，增加血脑屏障通透性，加重脑缺血损害［17］。临床研究表明，PNS可抑制IL6、TNFα表达，减轻脑梗死后的炎症反应，促进功能恢复［18］。
　　
　　急性脑缺血时Ca2+大量内流激活蛋白激酶，使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，黄嘌呤氧化酶进一步催化黄嘌呤氧化为黄嘌呤，同时产生O2-；Ca2+内流激活磷脂酶A，造成血管内皮细胞和脑细胞膜磷脂降解，花生四稀酸（AA）产生增加和代谢产生自由基。自由基两个重要联系的特征是化学活性强及发生连锁反应，可迅速攻击生物膜脂类、糖、蛋白质和细胞内核酸，使脂质和糖发生过氧化反应，蛋白质变性，酶失活，DNA多核苷酸主链断裂，碱基发生修饰，神经细胞损伤死亡等。体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等可清除正常体内产生的自由基。PNS能升高SOD活性，清除黄嘌呤酶氧化黄嘌呤产生的氧自由基［19］。三七总皂苷抗自由基损伤的可能机制有：①PNS可通过AP2位点激活SOD基因，使SOD生成增加；②降低XOD的活性，减少O2－生成；③直接清除O2-；④提高机体的耐缺氧能力，保护膜系统和线粒体功能，提高溶酶体膜稳定性；阻滞花生四烯酸的降解，从而阻断膜脂质降解的级联反应［2］。

　　4.干预细胞凋亡，促神经再生

　　脑卒中后出现神经细胞损伤，一般认为：坏死与凋亡是受损神经细胞死亡的两大主要机制，当损伤达到一定程度时引起细胞坏死，而低程度的损伤则导致细胞凋亡。凋亡又称程序性细胞死亡，是一个主动的程序化的固定过程。调亡进程可分为3个时相：诱导期、效应期和降解期。在诱导期，细胞接受各种信号从而引发各种不同的效应；进入效应期后，经过一些决定细胞命运(存活／死亡)的分子调控点，细胞进入不可逆的程序化死亡，这些调控分子包括一系列原癌基因和抑制癌基因的产生，其中Bcl2家族起着决定性的作用。Bcl2通过细胞催化抗氧化作用、抑制钙离子跨膜流动、离子通道蛋白和吸附／锚定蛋白、与Bax形成异源二聚体、抑制caspase3的活化等阻断细胞凋亡。顾萍等［20］通过大鼠脑出血模型研究发现，三七总皂甙治疗组1 d、3 d、5 d各时间点末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧三磷酸尿苷缺口末端标记法（TUNEI）显著降低、Bcl2阳性细胞数显著增高，与模型组比较有显著差异，结果提示，三七总皂甙注射液通过增强Bcl2的表达，延长神经细胞的寿命从而抑制细胞凋亡，降低脑组织的损伤程度。在大鼠局灶性脑缺血再灌注模型的实验中，李花等［21］观察到PNS能明显抑制缺血后脑组织中降低凋亡关键性蛋白酶Caspase23的表达与活化，减少再灌注期神经元凋亡的发生。即早基因中cfos和ciun基因是两种重要的转录调节因子，在神经元凋亡中扮演着重要的角色，不仅与DNA损伤及修复有关，且参与细胞周期的调控，诱导神经元凋亡。王东吉等［22］利用三七皂甙单体Rb1做实验，发现皮质、海马cfos和ciun蛋白表达明显受抑制。20世纪80年代，成年哺乳动物中枢神经系统(CNS)损伤后不能再生和恢复的理论受到挑战。这种概念上的突破主要基于两方面的实验事实：①把外周神经节段移植进脊髓，观察到损伤的脊髓神经纤维能够长距离地延伸。这一发现清楚地显示成年哺乳动物的脊髓神经元仍然保持着再生的能力，从根本上改变了人们对整个神经再生领域的认识；②人们注意到CNS内的微环境对受损神经的存活和再生至关重要［23］。许多研究已证实，缺血性脑损伤后出现神经再生。神经再生调控机制有多种，脑室内注射脑源性神经营养因子(brainberived neurotrophic factor，BNDF)或促使脑室区BNDF基因的表达，增加成年鼠一些脑区(RMS、嗅球、纹状体、丘脑和下丘脑)新生神经元的生成［24，25］，提示BNDF可以促进神经再生。闫俊岭［26］在线栓法制备的大脑中动脉脑缺血再灌注损伤模型上研究发现，在脑缺血再灌注后，相同的时间段上(1 d、3 d、5 d时)与不同组相比，三七皂苷Rg1均能增加海马区的BDNFmRNA含量及BDNFmRNA阳性神经元的数量。

　　综上所述，三七总皂苷通过干预脑卒中多个病理过程达到治疗作用，提示三七总皂苷具有多治疗靶点。但目前的研究主要集中在动物研究，且多中心大样本研究不多。下一步需要多中心大样本展开对三七总皂苷的临床研究，以便在临床上推广。

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