淺析腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡通路及中藥干預(yù)

淺析腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡通路及中藥干預(yù)

【關(guān)鍵詞】腦缺血；細(xì)胞凋亡；凋亡通路；中藥；綜述

腦缺血后經(jīng)一系列生化級聯(lián)反應(yīng)引起神經(jīng)元凋亡,造成腦的相應(yīng)區(qū)域的功能障礙而引發(fā)一系列的缺血癥狀。因此,尋找抑制腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的有效藥物,對改善缺血性腦卒中愈后顯得尤為重要。

1細(xì)胞凋亡的途徑1死亡受體途徑

細(xì)胞表面的死亡受體是腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族成員。主要包括：Fas(CD95)、TNFR-1[1]、DR3(deathreceptor3)、DR4(deathreceptor4)、DR5(deathreceptor5)。目前研究最清楚的是Fas-Fas-L信號傳導(dǎo)途徑。

Fas-L以同源三聚體復(fù)合物形式存在。每一個Fas-L三聚體可結(jié)合三個Fas分子,導(dǎo)致三個Fas分子細(xì)胞內(nèi)的DD(Deathdomain)相互串聯(lián)。串聯(lián)的Fas的DD可以與FADD(Fas-associateddeathdomain)的DD結(jié)合。而這種結(jié)合又導(dǎo)致FADD的DED(Deatheffectdomain)與Caspase-8酶原的DED類似區(qū)域結(jié)合,該區(qū)域是CARD(Caspaserecruitmentdomain)的一種,從而激活Caspase-8,Caspase-8進一步激活下游的Caspase,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

Caspase-蛋白酶(含半胱氨酸的天冬氨酸特異性蛋白酶)家族,目前被認(rèn)為是執(zhí)行細(xì)胞凋亡的中心環(huán)節(jié)。凋亡信號通過激活上游Caspase-進而激活下游Caspase-,在凋亡執(zhí)行階段由下游Caspase-(如Caspase-3)對特定的底物(多為一些關(guān)鍵酶)進行切割,如激活核纖層蛋白、肌動蛋白等的蛋白酶及核酸內(nèi)切酶等,抑制DNA修復(fù)酶,從而破壞細(xì)胞骨架蛋白和核蛋白,使染色體斷裂成小片斷,這些不可逆轉(zhuǎn)的改變導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。2線粒體途徑

當(dāng)細(xì)胞受到各種因素的刺激(如缺血、缺氧等),細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生一系列病理改變,其中之一就是線粒體膜去極化,線粒體膜電位下降,線粒體通透性轉(zhuǎn)變孔(mitochondrialpermeabilitytransitionpore,MPTP)開放,凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis-inducingfactor,AIF)、凋亡蛋白酶活化因子-1(apoptoticprotease-activatingfactor-1,Apaf-1)和細(xì)胞色素C(cytochromeC,CytC)等從線粒體釋放出來。一方面,Apaf-1和CytC在dATP/ATP存在的情況下,形成凋亡體,激活Caspase-9,繼而活化Caspase-3,引起細(xì)胞凋亡；而另一方面,AIF一旦釋放至胞質(zhì)即可直接到達(dá)細(xì)胞核。在細(xì)胞核內(nèi),AIF可通過其DNA結(jié)合區(qū)直接作用于核DNA,也可以和另外一個線粒體蛋白核酸內(nèi)切酶G(EndonucleaseG,EndoG)一起,導(dǎo)致DNA片斷化,引起不依賴Caspase的細(xì)胞凋亡過程。與此同時,胞漿中的AIF能使線粒體釋放

單味中藥或中藥單體

銀杏

張氏等[10]利用大鼠大腦中動脈缺血再灌注模型,觀察銀杏制劑——金納多注射液對大鼠局灶性腦缺血再灌注后神經(jīng)細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果金納多能提高大鼠局灶性腦缺血再灌注后各時點的Bcl-2蛋白表達(dá),降低Bax蛋白表達(dá)。季氏等[11]利用原代培養(yǎng)的大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞,建立缺氧復(fù)氧的神經(jīng)細(xì)胞損傷模型,同樣也觀察到銀杏葉提取物能明顯降低缺氧復(fù)氧損傷的神經(jīng)細(xì)胞Bax蛋白表達(dá)。

三七

李氏等[12]研究三七總皂苷(PNS)對大鼠局灶性腦缺血再灌注后腦組織中Caspase-1、Caspase-3、Caspase-8表達(dá)的影響。采用大鼠大腦中動脈栓塞局灶性腦缺血再灌注模型,觀察到缺血再灌注后,腦組織Caspase-1、Caspase-3表達(dá)增強,PNS能下調(diào)Caspase-1、Caspase-3蛋白的表達(dá),但對Caspase-8的表達(dá)無影響。提示PNS能抑制腦缺血再灌注后Caspase-1、Caspase-3蛋白的表達(dá),這可能是其促進腦缺血后神經(jīng)元存活及損傷后修復(fù)的機制之一。丹參張氏等[13]采用沙土鼠前腦缺血再灌注模型,觀察丹參注射液對腦缺血后的Bcl-2蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果顯示與對照組相比,丹參組Bcl-2的蛋白表達(dá)明顯增加,特別是在海馬CA1區(qū)及大腦皮層區(qū)。提示丹參能上調(diào)腦缺血后Bcl-2表達(dá),從而發(fā)揮其神經(jīng)保護作用。

川芎

曲氏等[14]采用大鼠大腦中動脈栓塞局灶性腦缺血再灌注模型,探討川芎中有效成分川芎嗪對腦缺血再灌注后腦組織Bcl-2蛋白和Fas-L蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果顯示,川芎嗪可上調(diào)腦缺血再灌注后皮質(zhì)神經(jīng)元Bcl-2蛋白,下調(diào)Fas-L蛋白的表達(dá)。這可能是川芎嗪對腦缺血損傷保護作用的機制之一。

人參

樊氏等[15]采用大鼠大腦中動脈栓塞模型,研究人參皂苷Rb1、Rb3、Rg13種單體對Caspase-3蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果表明3種人參皂苷單體均有保護大鼠海馬和皮層神經(jīng)元抗缺血損傷、降低Caspase-3蛋白表達(dá)的作用,其中以Rb3作用最為明顯。胡氏等[16]采用大鼠右側(cè)大腦中動脈阻斷局灶性腦缺血再灌注模型,研究人參皂苷Rg1對大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷時細(xì)胞凋亡以及Caspase-3、Bcl-2的蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果表明,人參皂苷Rg1對大鼠腦缺血再灌注損傷引起細(xì)胞凋亡的保護作用可能與其增加Bcl-2蛋白,降低Caspase-3蛋白表達(dá)有關(guān)。聶氏等[17]利用體外培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞觀察人參皂甙Rb1對新生大鼠大腦皮層神經(jīng)元缺氧損傷及Bcl-2、Bax蛋白的表達(dá)的影響,結(jié)果提示,人參皂甙Rb1可通過提高Bcl-2,降低Bax蛋白的表達(dá),提高Bcl-2/Bax比值來發(fā)揮對神經(jīng)細(xì)胞的保護作用。

當(dāng)歸

楊氏等[18]應(yīng)用大鼠局灶性腦缺血模型觀察當(dāng)歸對腦缺血損傷的作用及對Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸能抑制Bax蛋白的表達(dá),而對Bcl-2蛋白無影響,提示當(dāng)歸可能通過降低Bax蛋白表達(dá),減少腦缺血區(qū)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

黃芪

趙氏等[19]采用大鼠局灶性腦缺血再灌注模型,探討黃芪煎劑對腦缺血再灌注后神經(jīng)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因Bcl-2、Fas-L蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果顯示黃芪可能通過增強Bcl-2蛋白表達(dá),下調(diào)Fas-L蛋白表達(dá),發(fā)揮對腦缺血再灌注損傷的神經(jīng)保護作用。蔣氏等[20]結(jié)扎新生大鼠一側(cè)頸總動脈,觀察到黃芪注射液可能通過減少Caspase-3蛋白的表達(dá)發(fā)揮對新生大鼠未成熟腦組織缺血性損傷的保護作用。聶氏等[21]采用體外培養(yǎng)的新生大鼠大腦皮層細(xì)胞,研究黃芪注射液對神經(jīng)細(xì)胞缺氧性損傷的保護作用,結(jié)果表明,黃芪可能通過提高Bcl-2、降低Bax蛋白的表達(dá)、提高Bcl-2/Bax比值減少腦缺血區(qū)細(xì)胞凋亡。

葛根

陳氏等[22]采用體外培養(yǎng)的鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株N2a細(xì)胞建立缺血再灌注模型,研究中藥葛根的有效成分——葛根素對缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡和Caspase-3酶活性的影響,結(jié)果表明,葛根素能抑制缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡,并能抑制Caspase-3酶的活性。曹氏等[23]采用大鼠急性全腦缺血再灌注模型,探討葛根素對神經(jīng)細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax蛋白表達(dá)的影響,結(jié)果表明葛根素可能通過上調(diào)Bcl-2、下調(diào)Bax蛋白的表達(dá)來抑制缺血后神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。楊氏等[24]采用類似的方法觀察到葛根素能通過抑制P53、Fas蛋白的表達(dá)發(fā)揮抗缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用。

石菖蒲

方氏等[25]觀察石菖蒲不同組分(去油水提液、含油水提液、揮發(fā)油、β-細(xì)辛醚)對大鼠腦缺血再灌注損傷神經(jīng)細(xì)胞凋亡的影響。結(jié)果顯示,石菖蒲內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)β-細(xì)辛醚有明顯抑制大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用。β-細(xì)辛醚能抑制大鼠腦皮質(zhì)和海馬神經(jīng)細(xì)胞Bax基因表達(dá),增強大鼠腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞Bcl-X基因的表達(dá)。提示石菖蒲揮發(fā)油尤其是β-細(xì)辛醚有抑制大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用。

中藥復(fù)方

王氏等[26]采用大鼠腦缺血再灌注模型,研究補陽還五湯對腦缺血再灌注大鼠皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的影響。以電鏡觀察線粒體的變化,免疫組化檢測Bcl-2/Bax的表達(dá)。結(jié)果顯示,腦缺血再灌注后缺血側(cè)皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞凋亡增多,同時Bcl-2表達(dá)減少,Bax表達(dá)增多,Bcl-2/Bax比值下降,線粒體腫脹且大多破裂。補陽還五湯干預(yù)后,細(xì)胞凋亡減少,腦梗死體積減小,Bcl-2/Bax比值上升,線粒體腫脹減輕。提示補陽還五湯可能通過上調(diào)Bcl-2/Bax比值,保護線粒體,防止發(fā)生線粒體通透性轉(zhuǎn)變來阻止缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡。曲氏等[27]對補陽還五湯的一系列的研究認(rèn)為,補陽還五湯能上調(diào)bcl-2基因的表達(dá),下調(diào)P53基因表達(dá),抑制缺血性神經(jīng)細(xì)胞凋亡。唐氏等[28]發(fā)現(xiàn),補陽還五湯中4類物質(zhì)均可抑制Caspase-1的表達(dá),其中生物堿、苷、苷元還可抑制腦組織中不同部位的Caspase-3的表達(dá),4類物質(zhì)對Caspase-8的表達(dá)均無影響,提示Caspase-1和Caspase-3可能是補陽還五湯抗缺氧性腦損傷的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。

陳氏等[29]觀察到清開靈注射液可以通過降低新生大鼠缺血缺氧腦皮質(zhì)的Fas-L蛋白的表達(dá),抑制細(xì)胞凋亡,發(fā)揮對神經(jīng)細(xì)胞的保護作用。

王氏等[30]采用大鼠大腦中動脈缺血再灌注模型,探討復(fù)方丹參對大鼠腦缺血再灌注后海馬和齒狀回神經(jīng)細(xì)胞凋亡及Bcl-2mRNA表達(dá)的影響。結(jié)果顯示,復(fù)方丹參組神經(jīng)細(xì)胞Bcl-2mRNA的表達(dá)明顯強于缺血再灌組,且凋亡神經(jīng)細(xì)胞數(shù)明顯較低。提示復(fù)方丹參可通過上調(diào)神經(jīng)細(xì)胞Bcl-2mRNA的表達(dá),抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡,減輕缺血再灌注對大鼠海馬和齒狀回的損傷。

陳氏等[31]運用大鼠局灶性腦缺血損傷模型,觀察回神顆粒復(fù)方對大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡,以及調(diào)控基因Bcl-2、Bax蛋白的影響。結(jié)果表明,回神顆粒復(fù)方可以通過增加Bcl-2表達(dá),減少Bax表達(dá),上調(diào)Bcl-2/Bax比值來抑制缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡,保護受損傷的神經(jīng)細(xì)胞。

趙氏等[32]研究發(fā)現(xiàn),芪丹通脈片能抑制腦缺血-再灌注大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡,下調(diào)Fas-L、上調(diào)Bcl-2蛋白表達(dá)。并且芪丹通脈片拆方：黃芪組、活血組均能上調(diào)Bcl-2蛋白表達(dá),但作用以總方最強。何氏等[33]對其研究發(fā)現(xiàn),參脈注射液能抑制大鼠腦出血后血腫周圍缺血區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞凋亡,增加Bcl-2基因表達(dá),減少Bax基因表達(dá)。李氏等[34]觀察腦絡(luò)欣通腦缺血再灌注大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡及P53蛋白表達(dá)的影響,發(fā)現(xiàn)腦絡(luò)欣通可明顯抑制腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡和P53蛋白的表達(dá)。而王氏等[35]類似的實驗則表明,腦絡(luò)欣通抗缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用與其能降低Fas及Fas-L蛋白表達(dá)有關(guān)。

3展望

目前,具有抑制腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞凋亡作用的中藥研究,不論是單味藥還是復(fù)方,主要集中在活血化瘀藥,其次為補益藥。并且研究尚存在以下問題,一是研究水平不夠深入,質(zhì)量有待提高。主要是一般藥效觀察比較多,深入探討中藥作用機理的比較少,二是研究檢測的指標(biāo)單一,多是針對通路中一點,少有對整個通路的研究,并且多集中Bcl-2/Bax蛋白家族；三是研究使用的藥物多缺乏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),使得研究很難重復(fù),也難以分析不能重復(fù)的原因。今后應(yīng)加強不同中藥有效成分和治療不同證候群的辨證方劑的抗神經(jīng)細(xì)胞缺氧凋亡的研究,加大抗神經(jīng)細(xì)胞缺氧性凋亡研究的廣度和深度,研究凋亡傳導(dǎo)的各個途徑和每條途徑上的不同物質(zhì),以及不同途徑的相互關(guān)系和不同傳導(dǎo)物質(zhì)間的相互聯(lián)系。要建立統(tǒng)一規(guī)范的腦缺血動物及細(xì)胞模型,以使各結(jié)果間有可比性,減少重復(fù)。為提高中藥研究水平,還應(yīng)當(dāng)建立藥物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),特別是對于中藥復(fù)方的研究,更應(yīng)有中藥復(fù)方的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。要研究

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