近5年中药治疗脊髓损伤相关机制研究进展

来源:用户上传      作者:孙忠人 徐思禹 李全 田洪昭

　　 摘要：脊髓损伤可导致损伤节段以下肢体严重的功能障碍，严重者可累及呼吸、泌尿系统，甚至危及生命。研究表明，中药治疗脊髓损伤临床疗效显著且不良反应少。本文从抑制炎症反应、促进神经营养因子分泌、抑制脂质过氧化反应、改善微循环、抑制细胞凋亡和促进神经细胞再生等方面对近5年中药治疗脊髓损伤的相关机制研究文献进行归纳和总结，为今后研究提供思路。
　　关键词：中药;脊髓损伤;机制;综述
　　中图分类号：R285    文献标识码：A    文章编号：1005-5304（2019）11-0132-04
　　 Abstract： Spinal cord injury can lead to serious dysfunction of the lower limbs， which can cumulatively affect the respiratory and urinary system， and even endanger life. Studies have shown that TCM is effective in treating spinal cord injury with obvious clinical efficacy and few side effects. This article summarized the mechanism of spinal cord injury treated by TCM in the past five years， including inhibiting inflammation， promoting neurotrophic factor secretion， inhibiting lipid peroxidation， improving microcirculation， inhibiting cell apoptosis， promoting nerve cell regeneration and other mechanisms， in order to provide ideas for future research.
　　Keywords： TCM; spinal cord injury; mechanism; review
　　脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是一种严重的中枢神经系统疾病，具有高致残率、青壮年多发等特点。流行病学资料显示，SCI世界年发病率为每百万人口3.6～195.4例，男女比例为3.8∶1[1]。近年来中药治疗SCI临床应用广泛，其疗效显著且不良反应少，但其分子生物学机制尚未明确。现对近5年来中药治疗SCI机制研究的相关文献进行归纳整理，现综述如下。
　　1  抑制炎症反应神经创伤会导致细胞外谷氨酸水平立即升高，产生兴奋毒性，并促进炎症形成，从而导致神经细胞死亡。因此，减少炎症反应，增加神经元存活和促进突起生长是改善SCI预后的重要因素[2]。SCI后血脊髓屏障破坏，外周血白细胞进入中枢神经系统，与原本定居脊髓组织并在损伤后活化的小胶质细胞和星形胶质细胞共同调控继发炎症反应。这些细胞产生的相关炎症因子主要包括白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）及这些分子的调控者核因子-κB（NF-κB）。研究发现，姜黄素能多靶点地抑制NF-κB信号通路，阻断NF-κB过度活化和减少炎症因子的表达，促进损伤后脊髓功能恢复[3]。朱双龙等[4]观察柴胡皂苷对大鼠急性SCI早期机体免疫炎性水平的影响，将大鼠随机分为假手术组、脊髓损伤组、柴胡皂苷组，结果显示柴胡皂苷组TNF-α、IL-6含量，NF-κB p65、NF-κB p-p65和水通道蛋白4（AQP4）蛋白表达水平均显著低于脊髓损伤组。表明柴胡皂苷通过抑制AQP4蛋白和NF-κB信号通路的表达，减轻急性SCI后机体炎性反应和组织水肿。张男等[5]用川芎嗪治疗SCI大鼠，结果显示与损伤组比较，治疗组脊髓组织炎性因子IL-17和pSTAT3表达水平显著降低，从而证实川芎嗪通过抑制STAT3活性降低IL-17水平，促进SCI大鼠运动功能的恢复。
　　2  促进神经营养因子分泌
　　神经营养因子包括脑源性神经营养因子（BDNF）、胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）等，其中BDNF最为常见，BDNF广泛分布于中枢神经系统内。研究发现，BDNF在中枢神经系统中对神经元的生长、发育、维持和修复方面发挥着重要作用。BDNF能提高受损脊髓内运动和感觉神经元的存活率，促进脊髓内神经元的再生和修復[6]。范筱等[7]研究活血通督汤促进大鼠SCI后肢体运动功能恢复与BDNF、神经营养因子3（NT-3）、神经生长因子（NGF）表达调控的机制。将大鼠随机分为活血通督汤组、假手术组、模型组，结果显示活血通督汤组神经细胞形态较好，瘀血面积较小，神经细胞水肿较轻。这些与活血通督汤增加SCI后脊髓前角部位BDNF、NGF和NT-3阳性细胞数，促进BDNF、NGF和NT-3蛋白表达有关。孙建忠等[8]研究表明，人参皂苷Rg1通过干预BDNF和结合转化生长因子β在分子蛋白水平上的表达量，对损伤的大鼠脊髓组织起到保护作用。Guo等[9]也证实中药脊髓康能长期上调SCI后BDNF和NGF的表达，促进急性SCI的修复。
　　3  抑制脂质过氧化反应
　　脊髓在缺血及缺血再灌注过程中发生了较明显的脂质过氧化反应，再灌注后脂质过氧化反应将进一步加重。张志刚等[10]观察人参对SCI后脊髓组织丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、一氧化氮水平的影响。将大鼠随机分成人参治疗组、脊髓损伤组、假手术组，结果显示人参治疗组对SCI后MDA含量升高有明显抑制作用，而对SOD活性降低有明显提高作用。实验显示人参可减少脊髓组织氧自由基含量，从而对脊髓继发性损伤起抑制作用，其机制为人参能加速自由基类物质转化，改善局部血液循环，促进自由基清除。濮琦琳等[11]观察川芎嗪注射液对急性SCI后脊髓组织MDA和SOD水平的影响，结果与模型组比较，中药组各时间点MDA含量显著降低，SOD活性显著升高，从而证实川芎嗪注射液能提高脊髓组织SOD活性，抑制MDA生成，具有明显抗自由基损伤能力，对大鼠急性SCI早期具有保护作用。Yu等[12]在急性SCI兔蛛网膜下腔注射丹参提取物，治疗后发现SOD活性升高，MDA含量降低，从而证实丹参可通过抑制损伤细胞的氧化损伤，减少脊髓中继发的细胞凋亡。李琴[13]的研究显示人参皂苷Rb1可通过缓解SCI后的氧化应激和炎性损伤，促进大鼠组织损伤修复和神经功能恢复。 　　4  改善微循环
　　SCI后微循环障碍是导致SCI加重的重要原因。SCI时微血管损伤是原发性的，但损伤毛细血管的修复和再生是随着时间推移产生的。微血管内皮细胞的早期恢复可增强神经元的存活能力，而微血管新生可促进受损神经元的再生，因此改善微循环障碍对促进SCI后神经功能恢复有重要意义。张继平等[14]观察补阳还五汤对SCI大鼠脊髓组织病理学结构的影响，实验结果显示，补阳还五汤可减轻SCI大鼠脊髓的继发性损伤，并促进损伤神经细胞的修复，这与其扩张血管、改善微循环、抑制血小板聚集、溶解血栓，改善损伤神经组织细胞缺氧损伤等作用有关。乔若飞等[15]研究显示，补阳还五汤能促进SCI大鼠SCI节段缺氧诱导因子-1α、血管内皮生长因子的表达，改善局部缺血缺氧环境，减轻SCI缺血缺氧对脊髓造成的损伤，从而促进神经功能恢复。也有研究表明补阳还五汤能通过抑制血小板活化因子的表达，促进SCI后运动功能的恢复[16]。
　　5  抑制细胞凋亡
　　Caspase-3在脊髓继发性损伤的细胞凋亡过程中发挥了重要作用，相关研究表明，Caspase-3是细胞凋亡中的关键蛋白酶，控制着凋亡的启动，被称为凋亡的“分子开关”[17]。郝琴等[18]研究姜黄素对大鼠SCI的神经保护作用。将105只大鼠随机分为假手术组、脊髓损伤组、姜黄素组，结果显示姜黄素组Caspase-3和Bax染色明显较脊损伤组减弱，而Bcl-2较脊髓损伤组增强，从而证实姜黄素可通过抑制Bax、Caspase-3的表达和促进Bcl-2的表达抑制细胞凋亡，进而促进大鼠SCI后运动功能的恢复。卢国良等[19]将大鼠随机分为损伤组、假手术组、人参皂苷组，干预14 d，收集损伤部位脊髓组织并检测抗凋亡基因、促凋亡基因、凋亡相关信号通路基因的表达。结果显示，人参皂苷组大鼠脊髓组织NAIP、ERK1/2、p38MAPK、Bcl-2、Survivin、Bcl-xl、STAT3、JNK、STAT5的mRNA表达量均显著高于损伤组，Caspase-3、Bax、Caspase-9、Caspase-12的mRNA表达量均显著低于损伤组。冯仲锴等[20]用芍药苷干预SCI大鼠，与模型组比较，治疗组NF-κB p65、IL-6、IL-1β、TNF-α、iNOS、TLR4、COX-2和Caspase-3的表达均降低，Bcl-2的表达升高，表明芍药苷对SCI大鼠神经保护机制与TLR4/NF-κB信号通路介导的抗凋亡作用相关。
　　脊髓康具有活血化瘀、通络复髓功效。吴毛等[21]研究表明，通过上调损伤脊髓中生长相关蛋白-43的表达，挽救受损的神经细胞，减少SCI后神经细胞凋亡，改善神经恢复的微环境，有利于损伤神经轴突的再生及神经功能重建。齐英娜等[22]研究表明，补阳还五汤对大鼠SCI具有修复作用，其作用机制可能是抑制过度的内质网应激反应，下调Caspase-3、Caspase-9及Caspase-12的表达。侯兆阳等[23]研究也显示补阳还五汤明显减少细胞凋亡，进而促进骨髓功能恢复。
　　6  促进神经细胞再生
　　SCI后中枢神经系统轴突受损，炎症、缺血、脂质过氧化或胶质瘢痕等不良环境导致再生受限[24]。研究发现与SCI后神经再生相关的信号通路主要有细胞凋亡、Janus激酶/信号转导子、MAPK、mTOR、JAK/STAT、Wnt、Notch、Rho-ROCK等信号通路。通过干预这些信号通路，可达到抑制细胞凋亡、促进神经再生的作用[25]。
　　赵然等[26]研究表明，丹参可有效促进SCI后脊髓神经元的修复和再生，其作用机制与激活mTOR的活性有关。mTOR蛋白激活后，可调节性地引起包括PI3K/Akt/mTOR信号转导通路在内的多条信号通路的活性升高，并进一步诱导其下游的其他靶蛋白因子的表达，共同参与脊髓神经功能的恢复。潘娅岚等[27]观察脊髓康对NGF蛋白和mRNA表达水平的影响，分析其改善损伤轴突再生微环境的作用机制。表明脊髓康能有效促进SCI后损伤区NGF的表达，改善轴突再生微环境，从而促进神经功能的恢复。另有研究表明，大鼠SCI后脊髓康能調节Nogo-A及NgR基因表达，激活No-go-NgR信号通路，促进SCI后神经细胞再生[28]。
　　7  其他
　　韦理等[29]研究丹参注射液对急性SCI大鼠脊髓乙酰胆碱（ChAT）的作用机制。将实验大鼠随机分为药物组、对照组及脊髓损伤组，结果显示药物组损伤后3、7 d的ChAT阳性产物吸光度值高于脊髓损伤组且低于对照组，从而证实丹参能使SCI急性期ChAT阳性表达升高，进而促进脊髓运动功能的恢复。
　　修复SCI是一个非常棘手的难题，其中一个重要原因在于脊髓继发基质形成胶质瘢痕。一般认为早期胶质化反应对神经有一定的保护作用，有利于神经元的存活与再生，但持续的胶质化形成坚韧的胶质瘢痕则不利于神经细胞的再生。研究发现川芎嗪能促进SCI后胶质纤维酸性蛋白的表达，它对内源性脊髓神经干细胞的增殖分化可能起到促进作用[30]。田峰等[31]研究显示，葛根素能降低亲代谢型谷氨酸-1 mRNA表达水平，减少谷氨酸释放量，具有降低脊髓缺血/再灌注损伤作用。另有研究显示，姜黄素通过抑制神经胶质细胞活化、抗炎、抑制钙超载、抑制蛋白质聚积，改善脊髓内环境，促进神经系统功能恢复[32]。
　　8  小结
　　综上所述，中药治疗SCI的机制包括抑制炎症反应、促进神经营养因子分泌、抑制脂质过氧化反应、改善微循环、抑制细胞凋亡、促进神经细胞再生等，但以上分子机制不是独立存在的，都是互相联系和影响的，最终目的是促进SCI后神经功能的恢复。目前研究大多停留在动物实验阶段，很少有临床研究，限制了临床疗效的提高。因此，在其作用机理、临床观察及治疗方案的探索方面，仍需进行更深入的全面研究。 　　参考文献：
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