河北中醫(yī)學(xué)院 河北省心腦血管病中醫(yī)藥防治研究重點實驗室

趙小月 孫賀辰 周曉紅(石家莊 050200)

提要 以缺血性中風(fēng)為首的腦中風(fēng)(腦缺血)嚴(yán)重威脅人類健康，會造成神經(jīng)元急性壞死并觸發(fā)神經(jīng)元遲發(fā)性凋亡。神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)是具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞能力又能夠自我更新的細(xì)胞。腦缺血時肌體誘導(dǎo)內(nèi)源性NSCs的增殖和分化，或者移植外源性NSCs，對腦缺血的治療和神經(jīng)功能的恢復(fù)都有積極作用。補氣藥黃芪中主要活性成分黃芪甲苷，具有腦損傷保護(hù)和神經(jīng)保護(hù)等多種藥理作用，對內(nèi)、外源性NSCs的增殖分化有一定的影響，在腦缺血治療上扮演著重要角色。

目前，腦中風(fēng)成為世界上第二大威脅生命的疾病，也是危害老年人生命健康的最常見疾病之一，以缺血性中風(fēng)為首。從中醫(yī)角度分析，缺血性中風(fēng)根本原因是氣虛血瘀，氣虛無力帥血，導(dǎo)致血液留滯，血瘀腦脈，形成中風(fēng)。相關(guān)研究表明，補氣藥黃芪中的黃芪甲苷在減少缺血性中風(fēng)造成的腦損傷上具有一定積極作用[1]，可用于治療腦缺血。近年來，國內(nèi)外諸多學(xué)者致力于使用黃芪甲苷(Astragaloside Ⅳ)影響神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)治療腦缺血，并取得一定成果?，F(xiàn)將研究進(jìn)展綜述如下。

1 黃芪甲苷

1.1 黃芪與黃芪甲苷 《中華人民共和國藥典》[2]規(guī)定，正品黃芪為豆科植物蒙古黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao]或膜莢黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.]的干燥根，性甘，味微溫，主歸脾、肺經(jīng)，有補氣升陽、益衛(wèi)固表、生肌養(yǎng)血、行滯通痹等功效。現(xiàn)代藥理研究表明，黃芪甲苷常用作黃芪藥材質(zhì)量監(jiān)控的指標(biāo)性成分，具有改善心腦血管功能、抗炎抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)代謝、調(diào)節(jié)免疫等多種藥理作用[3]。

1.2 黃芪甲苷對腦缺血的保護(hù)作用 中醫(yī)認(rèn)為，缺血性中風(fēng)的根本病因是氣虛血瘀，益氣活血法是治療缺血性中風(fēng)的基本原則。清代醫(yī)家王清任為此專門創(chuàng)制了補陽還五湯，方中重用黃芪大補元氣，體現(xiàn)著氣旺則血行，祛瘀而不傷正的思想。

現(xiàn)代學(xué)者立足于不同角度論述黃芪甲苷對腦缺血具有保護(hù)作用。王氏等[4]的實驗結(jié)果表明，黃芪甲苷能促進(jìn)海馬區(qū)NSCs增殖并誘導(dǎo)其分化為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。曲氏等[5]得出黃芪甲苷可以保護(hù)腦缺血再灌注后血腦屏障的完整性的結(jié)論。也有研究顯示，黃芪甲苷顯著減輕缺血再灌注損傷大鼠的神經(jīng)功能缺損，抑制神經(jīng)元凋亡并降低發(fā)生腦梗死的可能性[6]。黃氏等[7]的研究表明，黃芪甲苷能抑制炎性因子的生成，盡可能避免腦缺血后腦組織發(fā)生繼發(fā)性炎癥反應(yīng)。

從中醫(yī)角度分析，補氣藥黃芪益氣固表，可以用于治療以氣虛血瘀為病因的缺血性中風(fēng)。從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)分析，黃芪甲苷對腦缺血的保護(hù)作用體現(xiàn)在誘導(dǎo)NSCs正常分化、保護(hù)血腦屏障、抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡、抗自由基、抑制炎癥等方面。簡而言之，無論從中醫(yī)領(lǐng)域還是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域探討，都能得出黃芪中有效成分黃芪甲苷可以用于缺血性中風(fēng)的治療這一結(jié)論。

2 NSCs對腦缺血的治療作用

Reynolds等人在1992年最先從成年小鼠的紋狀體和海馬中分離出了能夠進(jìn)行自我更新、繁殖，具有多向分化潛能的細(xì)胞群，即NSCs。NSCs是來源于原始胚胎干細(xì)胞，廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，具有自我更新能力，可以多向且定向分化成為成熟的神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞以及少突膠質(zhì)細(xì)胞的一類多能性干細(xì)胞[8-9]。

腦缺血是由于血栓或栓子阻塞腦內(nèi)動脈從而閉塞血管，腦動脈的血流短暫或持久減少，引起腦組織缺血缺氧、神經(jīng)元受損等病理生理變化的一系列臨床癥狀和體征[10]。神經(jīng)細(xì)胞對缺血缺氧耐受力較差，腦缺血后，神經(jīng)細(xì)胞受損，會出現(xiàn)癱瘓、偏癱、失語等多種嚴(yán)重的神經(jīng)損傷癥狀。

2.1 內(nèi)源性NSCs對腦缺血的作用 腦缺血時，腦內(nèi)以海馬齒狀回顆粒下層(SGZ)與側(cè)腦室下區(qū)(SVZ)這兩部位為主的NSCs被激活，會出現(xiàn)增殖、遷移以及分化的現(xiàn)象。相關(guān)研究表明，腦缺血后，存在于SVZ的NSCs增生，遷移至缺血損傷的紋狀體，分化為神經(jīng)元，新生神經(jīng)元部分替代壞死神經(jīng)元，從而修復(fù)神經(jīng)功能[11]。存在于SGZ的NSCs被激活后原位增殖，大多數(shù)增殖的NSCs可以分化成神經(jīng)元，隨后，增殖的NSCs會遷移至顆粒細(xì)胞層，進(jìn)而分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，新的神經(jīng)元可以參與海馬神經(jīng)元的再生[12-13]。內(nèi)源性NSCs的增殖、遷移和分化會受到例如炎癥、凋亡、低糖、神經(jīng)營養(yǎng)因子、興奮性氨基酸等多種因素的影響，還與肌體年齡等方面有關(guān)。

綜上所述，腦缺血后，內(nèi)源性NSCs在腦缺血的修復(fù)和功能重建中發(fā)揮著積極作用，但也有研究表明，NSCs和新生神經(jīng)元的數(shù)量非常有限，相關(guān)調(diào)節(jié)因子也存在不足。因此，僅僅依靠在腦缺血損傷后激活內(nèi)源性NSCs實現(xiàn)自我修復(fù)是不可能的。如果想達(dá)到治療腦缺血的目的，還需給予外源性調(diào)節(jié)因子以促進(jìn)內(nèi)源性NSCs活化，或移植外源性NSCs以增加NSCs數(shù)量。

2.2 外源性NSCs對腦缺血的作用 腦缺血損傷后，內(nèi)源性NSCs數(shù)量有限且自身修復(fù)過程緩慢，因此可以將外源性NSCs移植到患者或?qū)嶒瀯游锬X內(nèi)，使其向神經(jīng)系統(tǒng)病變部位趨行、聚集、存活、增殖、分化，以促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)系統(tǒng)功能的恢復(fù)[8]。目前被用于腦缺血損傷治療研究的NSCs的獲得途徑有多種，例如骨髓細(xì)胞、胚腦干細(xì)胞，胚腦干細(xì)胞用于治療時常存在社會學(xué)及倫理學(xué)的問題。目前研究較多的是移植骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)。趙氏等[14]的實驗結(jié)果顯示，移植的NSCs對腦缺血大鼠的神經(jīng)功能起到了積極、持續(xù)、穩(wěn)定的恢復(fù)作用，隨著時間的延長，移植的NSCs逐漸向周圍組織遷移、分化，與宿主組織融合；移植的NSCs也可能參與到血管生成過程中。在劉氏等[8]的研究中可以發(fā)現(xiàn)，移植組大鼠的腦梗死體積和神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)明顯低于其他組，表明外源性NSCs對腦缺血大鼠的神經(jīng)具有保護(hù)作用，能夠促進(jìn)其神經(jīng)功能的恢復(fù)。

近年來，基因組學(xué)的深入研究，NSCs的生存環(huán)境逐漸改善，納米技術(shù)磁共振成像的應(yīng)用，使得移植外源性NSCs治療腦缺血逐漸被認(rèn)可[15]。但是就目前來說，腦內(nèi)環(huán)境復(fù)雜且移植技術(shù)不成熟，不同時間窗NSCs定向植入大鼠局灶性腦缺血區(qū)的增殖遷移和分化途徑、對大鼠神經(jīng)功能缺損和梗死面積改善的影響以及可能存在的差異需要進(jìn)一步考證；NSCs定向移植后大鼠安全性及致瘤性也有待進(jìn)一步清晰。

3 黃芪甲苷對NSCs的影響

3.1 黃芪甲苷對內(nèi)源性NSCs的影響 黃芪甲苷可以通過干預(yù)內(nèi)源性NSCs增殖、遷移、分化的影響因素來促進(jìn)內(nèi)源性NSCs治療腦缺血損傷。作為內(nèi)源性NSCs增殖、分化和存活的影響因素之一的神經(jīng)生長因子，能夠修復(fù)損傷的神經(jīng)元、促進(jìn)NSCs分化、保護(hù)新生神經(jīng)元。孫氏等[16]的實驗結(jié)果表明，中、高劑量黃芪甲苷能夠明顯上調(diào)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和VEGF受體2表達(dá)，誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖和遷移，抑制神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，刺激缺血組織中神經(jīng)和血管再生，促進(jìn)恢復(fù)原有神經(jīng)細(xì)胞功能，從而改善大鼠的神經(jīng)行為功能。王氏等[4]的研究結(jié)果顯示，低劑量黃芪甲苷可顯著上調(diào)神經(jīng)生長因子mRNA表達(dá)，從而促進(jìn)海馬區(qū)NSCs的增殖與分化。

炎癥、凋亡和低糖造成了腦缺血后腦組織損傷，但是同時也可以在一定程度上促進(jìn)NSCs的增殖。靳氏等[17]的研究表明，黃芪甲苷可以降低炎癥因子的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)，從而減輕大鼠腦缺血再灌注損傷，改善神經(jīng)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。黃氏等[7]得出黃芪甲苷可以改善腦缺血后腦組織能量代謝的結(jié)論，黃芪甲苷通過提高葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白3的基因表達(dá)，改善腦缺血時腦內(nèi)低糖環(huán)境以對抗腦缺血再灌注損傷。

血腦屏障在穩(wěn)定腦內(nèi)環(huán)境方面起著重要作用，血腦屏障被破壞會導(dǎo)致血管源性腦水腫。曲氏等[5]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷通過顯著下調(diào)缺血再灌注后腦組織基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)蛋白的高表達(dá)，抑制腦缺血再灌注后腦組織中IL-1β含量，保護(hù)血腦屏障，從而達(dá)到保護(hù)神經(jīng)的目的。

綜合以上實驗分析，充分表明黃芪甲苷通過上調(diào)神經(jīng)生長因子表達(dá)、抑制炎癥反應(yīng)、抑制細(xì)胞凋亡、改善低糖環(huán)境、保護(hù)血腦屏障等措施，在內(nèi)源性NSCs增殖、遷移、分化的過程中發(fā)揮促進(jìn)作用，進(jìn)而提高腦缺血治療效果。但黃芪甲苷是否對缺血大鼠海馬神經(jīng)再生修復(fù)存在作用還需進(jìn)一步的實驗證明。

3.2 黃芪甲苷對外源性NSCs的影響 通常用NSCs形成神經(jīng)球的能力來衡量NSCs的增殖能力[17]，在鐘氏等[18]研究中發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷能夠上調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1、Hes1、Hes5的基因表達(dá)，明顯增加神經(jīng)球生成數(shù)，進(jìn)而促進(jìn)胚胎NSCs體外增殖。李氏等[19]發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可以上調(diào)β-catenin蛋白和mRNA表達(dá)，下調(diào)Notch-1蛋白和mRNA表達(dá)，促進(jìn)BMSCs分化為神經(jīng)細(xì)胞。也有相關(guān)研究顯示，黃芪甲苷能有效激活表皮生長因子介導(dǎo)的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，促進(jìn)短暫性腦缺血腦中NSCs增殖和神經(jīng)發(fā)生以改善腦缺血大鼠的神經(jīng)功能修復(fù)[20]。

綜合以上充分表明，黃芪甲苷可以從多種途徑影響外源性NSCs的增殖與分化，促進(jìn)外源性NSCs治療腦缺血損傷。但是黃芪甲苷是否在NSCs定向移植后不同時間窗存在再生修復(fù)作用還需進(jìn)一步研究。

4 展望

綜合以上的闡述，黃芪甲苷可以通過多種方式促進(jìn)內(nèi)、外源性NSCs增殖、分化來治療缺血性腦損傷。筆者認(rèn)為，如果將2種方式結(jié)合在一起使用，利用黃芪甲苷誘導(dǎo)外源性NSCs增殖、分化，并促進(jìn)內(nèi)源性NSCs帶藥效原位增殖、攜藥效遷移和分化，定會對腦缺血的治療產(chǎn)生積極作用。中醫(yī)藥在治療疾病上具有多途徑、多靶點、多效應(yīng)的特點，且中醫(yī)治療中風(fēng)已有上千年的歷史，從古至今，諸多中醫(yī)大家積累了豐富的臨床經(jīng)驗與診療思路，這也為利用黃芪治療缺血性中風(fēng)也就是腦缺血提供了幫助。補氣藥黃芪可以通過促進(jìn)內(nèi)、外源性NSCs的增殖、遷移和分化來治療腦缺血，筆者認(rèn)為，這也為我們提供一個大膽的猜測：其他補氣藥也可以影響內(nèi)、外源性NSCs的增殖、遷移和分化。今后，加強對補氣藥促進(jìn)內(nèi)、外源性NSCs增殖分化的研究，有望為腦缺血的治療帶來新的思路和方法，也可以進(jìn)一步促進(jìn)中醫(yī)藥的開發(fā)利用。