中藥單體及有效部位的神經保護作用機制研究進展

關鍵詞:中藥 單體 有效部位 神經保護 作用機制

Advances in the Mechanistic Study on Neuroprotective Actions of the Monomers and Active Components from Chinese Traditional Medicines

Abstract:Advances in the mechanistic study on neuroprotective actions of monomers and active components from Chinese traditional medicines were reviewed, which included free radical scavenging, resistance against glutamate-induced excitotoxicity, inhibition of cellular Ca^2＋ overload and NO production, intervention in cell apoptosis and estrogen-like activity.

Key words:Chinese traditional medicine; Monomer; Active component; Neuroprotective; Mechanism of action

在缺血、缺氧條件下，大腦神經組織會發生一系 列的缺血瀑布級聯反應，如自由基的大量釋放、細胞 內鈣超載、興奮性氨基酸損傷、炎性過程及凋亡等， 它們發生在不同的時段，彼此交叉，相互聯繫。缺血 性腦卒中的神經保護則是對級聯反應的各個環節加 以影響和控制，對受到損傷的神經組織予以積極保 護或修復，避免相鄰正常的神經組織進一步受到損 傷，挽救損傷的神經組織，並使之恢復或部分恢復原 有功能。近年的研究結果表明，從中藥中提取的單 體和有效部位對神經元具有較好的保護作用。

1 清除自由基

腦組織中富含鐵和不飽和脂肪酸，但缺乏抗氧化體系，如過氧化氫酶(CATase)、還原型谷胱甘肽 (GSH)、維生素E等，這決定了其更容易遭受氧自由 基的侵害，導致腦神經細胞損傷。在腦組織缺血過 程中，活性氧簇(RoS，如過氧化物和羥基)和活性氮 簇(RNS，如NO和ONoo一)水平大幅增加，這些自由 基產物導致脂質過氧化，降低了細胞膜的流動性進 而引起細胞損傷。因此，用抗氧化劑和自由基清除 劑抑制自由基的損傷作用，可對缺血後神經損傷起 到很好的干預作用?。黃酮類化合物是一類天然自 由基清除劑，其酚羥基可對自由基起到氫原子供體 的作用，從而形成自由基中間體，阻斷自由基連鎖反 應，進而抑制脂質過氧化，減少脂質過氧化物(LPO) 及代謝產物丙二醛(MDA)的生成。

在對從唇形科植物黃芩(Scutellaria baicalensis Ceorgi)根部提取的4種主要黃酮類單體——黃芩 素(baicalein)、黃芩苷(baiealin)、漢黃芩素(wogonin) 和漢黃芩苷(wogonoside)進行的自由基清除和抗氧 化活性比較中發現，10 tanol／L的黃芩素和黃芩苷能 夠有效抑制 一抗壞血酸、2—2 鹽酸脒基丙烷 (A H)和NADPH誘導的鼠腦皮質線粒體脂質過氧 化，而漢黃芩素和漢黃芩苷只對NADPH誘導的脂質 過氧化有顯著抑制作用。在對人神經母細胞瘤sH— SY5Y細胞株的研究中發現，10 paml／L的黃芩素和 黃芩苷能夠顯著保護細胞免受H O2的損傷。黃芩 素因在A環上具有3個鄰位羥基(5一OH、6一OH和7一 OH)，所以抗氧化作用最強_2 J。黃芩素和黃芩苷可 以在遠低於毒性濃度的條件下表現出明顯的神經保 護作用，黃芩素在H20 損傷模型中顯示出與槲皮素 相近的治療效果。將黃芩素(或黃芩苷)與H2 O2以 1：200的比例相互作用，H20 未見明顯減少，表明此 黃酮類化合物對H2 o2毒性損傷細胞的保護作用並 非來自於直接對H O2的清除，且H2 O2的細胞毒性作 用不能被鐵離子鰲合劑減輕，又排除了黃芩素和黃 芩苷作為鐵離子鰲合劑而發揮作用的說法。那麼此 類黃酮化合物的神經保護作用機制只能有兩種解 釋，一是對H2 O2分解產生的自由基的直接清除作 用，二是作為脂氧合酶和磷脂酶c抑製劑，保護H2 ()』誘導損傷的細胞膜_3 J。在腎上腺嗜鉻細胞瘤 PC12細胞株的缺氧一復氧損傷模型以及NaCN(呼吸 鏈阻斷劑)損傷模型中，預先給予細胞10 tmaoYL黃 芩素亦表現出良好的神經保護和預防損傷的作用。

丹參酮ⅡA(TanshinoneⅡA)是由唇形科植物丹 參(Rad／x Salviae Mihiorrhiza Bge)乾燥根提取而得到 的脂溶性單體。鑒於其溶解特性， n等 用0．1％ 的DMSO將丹參酮ⅡA溶解，再以磷酸緩衝液配成 終濃度為1 rnCL的溶液，給新生5天的乳鼠腹腔注 射10 rug／kg丹參酮ⅡA，每日1次，連續給葯2天，第 3天施行右頸總動脈結紮，伴隨2小時缺氧，然後給 予10 rnCkg丹參酮ⅡA，第4天後每日缺氧2小時後 給葯1次，總共給葯9或16天。結果顯示，與模型 組比較，給予丹參酮ⅡA能顯著減輕腦損傷的嚴重 程度，顯著改善血漿抗氧化容量，保護神經祖細胞 C17．2免遭AAPH所致細胞死亡；並且證明在造成缺血缺氧損傷之前給予丹參酮ⅡA，可有效發揮其 抗氧化活性。

而同屬於黃酮類化合物的槲皮素(quercetin)、二 氫槲皮素和3一甲氧基槲皮素對H 02和黃嘌呤／黃嘌 呤氧化酶引發的原代神經元損傷有明顯的抑製作 用，對二苯代苦昧醯肼(DPPH)自由基均有較強的清 除能力 ]。從植物薑黃(Rhizoma Curcumae longae)中 提取的薑黃素(curcumin)是一種很強的抗氧化劑，黃 芪苷Ⅳ(astragaloside IV)為從豆科植物黃芪(Astraga． 1us lllembranacel$)中提取純化的化合物，而羥基紅花 黃色素A(Hydroxy~tfl_or yellow A，HSYA)是具有單 查爾酮苷類結構的化合物，是紅花(Carthamus tincto— dus L．)最具藥理功效的水溶性部位。相關試驗證 明，這3種植物單體的抗腦缺血以及神經保護作用 部分來自其抗氧化性質 引。Choi等 發現，槲皮素 與大豆苷元單獨或聯合長期給葯，可使大鼠血漿中 MDA濃度顯著降低；且槲皮素單獨給葯還可作為促 氧化劑發揮作用，致使GSH濃度和GSH還原酶的活 性明顯降低，而大豆苷元和槲皮素聯合給葯時，這 種抑制作用得以減弱。

2 對抗谷氨酸毒性

谷氨酸(Glu)是一種興奮性神經遞質，主要通過 谷氨酸受體(GluR)介導而發揮興奮性作用O GluR 活化使細胞去極化，引起Na 、ca2 離子大量內流， 造成ca2 超載，激活蛋白激酶、一氧化氮合酶(NOS) 及磷脂酶，線粒體功能受損傷，產生大量自由基，進 而導致神經元大量損傷。

從銀杏(Ginkgo biloba)提取物EGb 761中分離 得到的白果內酯(bilobalide)對缺血性損傷有顯著的 治療作用。Chandrasekaran等 們考察了白果內酯對 抗Glu所致興奮性神經元死亡的作用時發現，在造 局部腦缺血模型前，給大鼠I：1服3和6 rug／kg兩個劑 量的白果內酯，連續給葯7天，則可保護缺血模型海 馬CA1神經元免受缺血造成的死亡。大鼠小腦神 經元培養試驗顯示，加入白果內酯可劑量依賴性地 抵抗Glu誘導的興奮性神經元死亡，其IC50為5 g／L (12 mol／L)。

人蔘(Panax g／nseng)屬五加科多年生草本植 物，是我國重要特產之一，也是馳名中外的珍貴葯 材，被人們稱為「百草之王」，屬東北「三寶」之一，其根、莖、葉、花及果實富含多種人蔘皂苷，包括多種活 性單體成分，如人蔘皂苷Ra0、Rbl、Rb2、Rb3、Rgl、 Rg3等，它們大多對神經損傷有良好的治療作用。 Bae等¨刈給大鼠口服100 mg／kg或者靜注10 mg／kg 人蔘皂苷Rg3時發現，Rg3具有明顯的保護神經進 而對抗腦缺血的功效。Tian和Jeong等u 。 研究發 現，Rg3能夠促進線粒體能量代謝，對抗由腦缺血引 起的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶 (GRH．px)的活性降低，抑制電壓依賴性C 、K 通 道。

№ 通道阻斷劑顯示出對腦缺血、缺氧和頭部 創傷所引起的神經損傷具有顯著的神經保護作用， Lee等n 在發現人蔘皂苷Rg3能抑制蟾蜍腦內Na 通道活性後，對其作用機制進行了進一步的探討並 發現：①Rg3通過與靜息狀態的快Na 通道相互作 用，產生對快Na 內流的緊張性抑制；②Rg3能夠激 活穩態時的Na 通道使之大幅度去極化平移；③高 頻刺激後Rg3對Na 通道產生了使用依賴性阻斷， 表明Rg3對開放狀態的Na 通道具有抑制作用；④ Rg3對快Na 內向電流的抑制作用取決於控制電 位，表明Rg3可能與去活化狀態的Na 通道有較低 的親和力。

3 降低胞內Ca2』超載

缺氧期間持續的外ca2 內流能嚴重損害神經 細胞，內cd 增加可激活蛋白激酶、磷酸酶及核酸 內切酶，導致膜結構的破壞、DNA損傷、興奮性遞質 釋放等，最終引起神經細胞死亡。因此降低胞內 cd 超載是減輕腦缺血損傷的重要環節。

Ban等l1 用單核細胞直接細胞毒性測定(MTr) 法測得，兒茶素(catechin)和表兒茶素(epicatechin)在 10 tmaol／L濃度下，可通過抑制10 panol／L澱粉樣蛋 白(25—35)誘導細胞內ca2 濃度增加(熒光染色法 測得)而抑制澱粉樣蛋白(25—35)誘導的神經毒性 致鼠腦皮質神經細胞死亡，同時它們能抑制Glu的 釋放、ROS的產生和caspase．3的活化。

三七(Rad／x Notoginseng)是傳統名貴中藥之一， 研究發現，三七總皂苷及其主要成分三七皂苷Rgl、 Rbl等對腦缺血有明顯的改善作用，可降低ca2 離 子水平，其機制與Ca2 離子拮抗劑尼莫地平相似。 三七皂苷具有cd 通道阻斷作用，能阻滯腦損傷後神經細胞內Ca2 超載，阻斷cd 離子的形成，減少 遊離脂肪酸的釋放和氧自由基的產生，降低腦損傷 後血液及腦組織中MDA的含量。

在通過結紮大鼠雙側頸總動脈3O分鐘後恢復 再灌注60分鐘而建立的腦缺血再灌注模型實驗中 發現，紅花黃色素注射液可明顯降低缺血再灌注腦 組織含水量及腦組織內Ca2 、Glu、天冬氨酸(Asp)、 甘氨酸(Gly)、7一氨基丁酸(GABA)、MDA等含量。並 得出結論，紅花黃色素對再灌注大鼠神經損傷的抑 製作用可能與其抑制腦組織內ca2 和興奮性氨基 酸含量以及抗脂質過氧化作用有關。

海風藤酮(kadsurenone)是從海風藤(Caulis Pip． eris Ko~llrtlg)地上部分重分離而得的新木脂素類化 合物，可減輕腦缺血繼發性病理損害，減少自由基， 降低cd 超載，減輕炎性滲出，減少興奮性氨基酸 釋放，改善缺血後神經元超微結構的損害。金絲桃 苷(hyperoside)是黃蜀葵(Abelmoschus manihot)總黃 酮中提取所得單體，結構為3，5，7，3 ，4 ．五羥基黃 酮．3．半乳糖苷，其對抗缺血性損傷的機製為：① 阻 滯ca2 通道，抑制ca2 內流；②清除過量的自由基， 保護內源性抗氧化酶活性；③ 降低由於腦缺血所致 No含量升高。燈盞花素(scutellarin)是從天然植物 燈盞花(Gerbera jamesonii)中提取的黃酮類活性成 分，為燈盞花甲素及乙素的混合物，亦可通過抑制 ca2 超載，抗脂質過氧化，保護線粒體膜結構與功能 的完整性，改善腦能量代謝，而發揮腦神經保護作 用，減少缺血性損傷。

4 抑制NO生成

NO作為一種自由基，能和02作用生成ONOO『， 後者活性很強，還可分解產生OH。和N02，從而發揮 其毒性作用。NO的作用機制大致在於：①作用於鐵 硫蛋白類，如輔酶Q氧化還原酶、輔酶I等，影響細 胞呼吸和能量代謝；② 與 結合產生硝基過氧化 物，產生極大毒性；③通過問接的脫氨基作用，使 DNA鏈斷裂，損傷DNA。

近年來的動物實驗研究揭示，通過給予外源性 精胺，動物體內總NOS水平提高，並伴隨誘導型 NOS(irqos)和精氨酸酶活性降低，可以保護腦神經 免受缺血缺氧所致損傷¨副；神經元型NOS(nNOS)活 性增加具有神經毒性，缺血缺氧模型動物的nNOS蛋白表達增加，而給予表沒食子兒茶素沒食子酸酯 (EGCG)則可直接抑制nNOS基因表達，從而減輕氧 化應激作用 ；而白果內酯則能通過血腦屏障抑制 大鼠神經細胞中NO的產生和iNOS的活性及其 mRNA的表達。

5 干預細胞凋亡

腦缺血2小時後再灌注1小時出現神經細胞凋 亡，並伴隨多種凋亡相關基因和蛋白的表達，其中 Bc1．2基因表達蛋白可阻止多種刺激誘發的凋亡，從 而發揮抗凋亡作用；而BAX基因表達蛋白的作用為 拮抗Bc1．2基因表達蛋白，可促進細胞凋亡。建立 PC12細胞系B澱粉樣蛋白1-42(A~1-42)致損細胞模 型時發現，AG的濃度為50 tnnol／L時，凋亡細胞比例 顯著增加，而用1×10 mol／L的雷公藤單體T．1O 與PC12細胞預孵育48小時後，再加入50 tnnol／L AG 致損48小時，經流式細胞術測定，細胞凋亡明顯減 少。這表明，從植物雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook．f．)中提取的雷公藤單體T．1O能有效拮抗AG 誘導的神經細胞凋亡。

葛根素(puerarin)是豆科植物葛根(Rad／x r． G／』／Q~)乾燥根中提取並分離出來的一種異黃酮類化 合物，具有抗缺血性神經元凋亡的作用。實驗顯示， 100 mg／kg葛根素能顯著減少大鼠大腦中動脈栓塞 (MCAO)模型的腦梗死體積達34％，並且增強此模 型大鼠的神經系統功能，而術後給予100 mg／kg葛根 素可顯著抑制脊外側皮層中細胞凋亡蛋白酶CPP．3 的活性，同時凋亡抑制蛋白(LAPs)明顯上調 ¨。用 葛根素對PC12細胞進行預處理，可減輕1．甲基_4． 苯基吡啶離子(MPP )誘導產生的神經毒性以及降 低凋亡形態學變化和凋亡速度，提高細胞存活率，其 作用機制是抑制線粒體功能障礙和CPP-3的激 活。

以MPP 為誘導劑，建立大鼠小腦顆粒細胞凋 亡模型，以甲基綠一派諾寧染色，經DNA凝膠電泳 和流式細胞術檢測發現，濃度為50／nnol／L的MPP 可使小腦顆粒細胞發生典型凋亡，而肉蓯蓉成分 campneosideⅡ劑量為25 mg／L時具有明顯的保護細 胞、抗凋亡作用。肉蓯蓉成分campneoside工、camp． neosideⅡ和acteoside都是苯乙醇苷類化合物，結構 相似，其中campneosideⅡ作用較強。

天冬氨酸半胱氨酸蛋白酶3是細胞凋亡連鎖反 應中的關鍵效應物質。將黃芪用於未成熟腦細胞缺 血缺氧損傷的治療，結果顯示，黃芪治療組動物腦海 馬CA1區神經細胞凋亡率較之對照組明顯減少，腦 水腫減輕，天冬氨酸半胱氨酸蛋白酶3 mRNA表達 峰值明顯降低，表明黃芪具保護神經細胞作用。

川芎嗪(1igustrazine)是從傘形笠藁本屬物川芎 (L／gust／cure chuanxiong Hort．)根莖中提取分離的生 物鹼單體，現已可人工合成，其化學結構為四甲基吡 嗪。呂少平等 對實驗大鼠於缺血前應用川芎嗪 干預，然後用免疫組化法檢測腦缺血再灌注不同時 間內凋亡相關基因c．1os、bc1．2蛋白表達的變化，結 果顯示，川芎嗪組大鼠腦缺血後的梗死體積顯著減 少，腦缺血再灌注時皮層和基底節區c．fbs的表達明 顯下降，而bc1．2的表達明顯增加，表明川芎嗪可抑 制腦缺血再灌注時細胞凋亡的發生。

6 擬雌激素作用

近年來，雌激素對抗腦缺血的作用機制研究顯 示，雌激素的神經保護機制來自於其抗氧化、抑制 Ⅳ．甲基D．天門冬氨酸受體(NMDAR)和抑制Ca2 超 載等。異黃酮類化合物因其獨特的分子結構使其具 有雌激素樣作用，因而被人們稱之為植物雌激素。 人蔘皂苷Rgl也具有雌激素樣活性 】，另外，槲皮 素的藥理作用與植物雌激素相似，同樣具神經保護 作用。

7 其他

7．1 多靶點作用

多數具有神經保護作用的中藥都具有多環節 (多靶點)控制缺血病情的作用，如人蔘皂苷Rbl能 抑制NOS活性，減少NO的過量生成，同時也能阻滯 ca2 內流，降低神經細胞凋亡率；又如兒茶素具有強 抗氧化作用，能有效清除自由基，抑制Glu釋放、 ROS的產生和caspase．3的活化，對缺血各環節起到 綜合抑制作用。

7．2 協調作用

中醫治療學提倡治療腦缺血採用益氣活血藥物 配伍的治則，黃芪與川芎嗪合用可顯著抑制腦缺血 再灌注後的神經細胞凋亡，效果優於單用黃芪或川 芎嗪；而採用燈盞花素和黃芪總皂苷聯合治療，其療效優於各單獨用藥 。又如參麥和川芎嗪聯用可 減少LPo和自由基的產生，抑制ca2 超載，從而達 到協同治療作用。

8 結語

中藥單體的神經保護作用及其機制的研究發展 迅速，已成為近年來的熱點。相對於西藥來說，中藥 的神經保護作用具有多靶點、毒副作用小、協同效果 好等優勢。而與復方和單味葯相比，從中藥中提取 的單一化學成分和某一類有效化學成分，即單體和 有效部位，則兼具了西藥的某些優勢。從化學結構 看，單體具有確切的結構，藥效明確，有助於其神經 保護作用的機制研究；有效部位往往屬於具有一定 骨架的同類化合物群體，或稱分子群，其藥效較單體 更具多樣性，但不及藥材及總提取物。從現今腦缺 血病理機制的探究已深入到分子和細胞水平的趨勢 上看，對於中藥單體和有效部位的研究必將成為將 來的熱點。相關研究表明，單獨使用單體的臨床效 果未盡如人意。因此，臨床實踐中需要多重治療來 實現有效的神經保護，即通過多種不同作用機制的 藥物在不同時間段的聯合應用，在不同環節、不同層 面阻斷缺血級聯反應，發揮協同作用，最大程度地提 高療效，抑制遲發性細胞凋亡，並可避免單一用藥的 缺陷。進一步深入研究各中藥單體在腦缺血缺氧中 的神經保護作用機制，發揮聯合用藥的優勢，從而全 方位地對腦卒中患者進行及時、合理、科學、有效的 治療，真正起到神經保護作用，將是今後中藥治療腦 缺氧缺血疾患研究的發展方向。