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天麻及其提取物对神经血管单元保护作用的研究进展

发布时间:2014-2-19 16:40:32  浏览数:2667

中图分类号:R392.5 R289.5   文献标识码:A   文章编号:1672—1349(2007)06—0515 03   以往对神经保护的研究主要集中在神经元本身,认为只要阻断导致神经元坏死和凋亡机制中的一个或几个环节便可减轻神经元的进一步损伤。近年的研究发现,任何导致神经元损伤的原因如缺血缺氧、癫痫、感染、外伤、肿瘤、中毒、代谢障碍、退行性变或营养缺乏等都可能同时损伤胶质细胞和血管内皮细胞,后者的病理变化会加剧神经元的进一步损伤。因而提出神经血管单元(neurovascular unit)的概念,认为在神经保护治疗的同时必须兼顾对神经胶质细胞和血管内皮的保护。   天麻(Gastrodia elata B1,GE)为兰科天麻属多年生草本植物,具有熄风定惊、平肝潜阳、益智健脑、延缓衰老之功效。近年的研究显示天麻及其提取物天麻素(Gastrodin)、香草醇(Vanillylalcohol)、香草兰醛(Vanillin)、对羟基苯甲醛(Phydroxybenzol de—hyde)、对羟基苄醇(Phvdroxybenzylalcohol)等在神经损伤的多个环节起作用,同时涉及对胶质细胞和血管内皮细胞的影响。本文就此作一综述。      1 调节递质性氨基酸的浓度      1.1抗兴奋性毒性作用 脑内的兴奋性氨基酸(EEA)主要为谷氨酸(Glu),它最主要的受体是N-甲基D-天冬氨酸(NMDA)受体。正常情况下EEA作为神经递质对中枢神经系统的活动至关重要。当各种原因引起脑损伤时,从神经末梢释放增加而摄取减少,使其在细胞外间隙蓄积,受体过度激活,从而引起兴奋毒性(Excitotoxicity),导致神经元过度兴奋、坏死和凋亡。   陈文东等在人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系培养液中研究天麻素对由氯化钾诱导的神经细胞释放谷氨酸的影响,发现天麻素可以防止神经细胞产生或释放过多的Glu,提示天麻素有可能被用于治疗某些脑内Glu浓度升高或钙离子超载导致的中枢神经系统疾病。薛柳华等进行了天麻素对Glu致培养皮层神经细胞损伤的保护作用的研究,发现天麻素可拮抗兴奋性氨基酸的神经毒性。   李运曼等发现天麻素能明显提高Glu诱导的PCI2细胞还原MTT的能力,抑制细胞乳酸脱氢酶(LDH)的释放;还可抑制兴奋性氨基酸引起的细胞内Ca2 含量的升高;剂量相关性的降低PCL2细胞凋亡百分率;同时可减轻H2O22引起的PCL2细胞损伤,降低静息状态下PC12细胞内过氧化氢的含量。   曹春雨等报道各种剂量的天麻都能使N-甲基D-天冬氨酸受体结合数下降,中剂量和大剂量天麻均能明显降低反复脑缺血再灌小鼠皮层NMDA受体结合数,提示天麻的脑保护机制与降低受体活性,抑制兴奋性氨基酸神经毒性作用有关。   天麻成分香荚兰醛和对羟基苯甲醛可显著的抑制Glu引起的人IMR 32成神经细胞瘤细胞内Ca2 的升高和细胞凋亡。应用小鼠双侧颈总动脉结扎再灌注模型造成兴奋毒性损伤,口服天麻促智颗粒(由天麻钩藤饮化载而成)可以调节模型小鼠脑组织内递质性氨基酸的含量,维持兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸的动态平衡;还能够抑制缺血再灌注损伤引起的大脑皮质、海马两部位NMDA受体活性的增高,从而对抗兴奋毒性。以上研究说明,天麻可以从调节EEA的释放和摄取,抑制NMDA受体活性,防止Ca2 超载等方面对抗兴奋毒性。   1.2对脑内r-氨基丁酸(GABA)的影响 GABA作为脑内最重要的抑制性递质,能拮抗EEA过度表达所产生的兴奋毒性,保护神经元免于损伤。   An等[8]研究了天麻素对癫痫敏感性沙土鼠海马区GABA代谢的影响,发现天麻素在减少痫性发作评分的同时,升高海马区GABA的浓度。通过检测r-氨基丁酸转氨酶(GABAtransaminase,GABA—T)、琥珀酸半醛脱氢酶(succinic semialde—hyde dehydrogenase,SSADH)、琥珀酸半醛还原酶(succinic semi—aldehyde reductase,SSR)等指标观察天麻素对GABA降解影响,发现天麻素能显著减少GABA-T、SSADH和SSR的摄取。Ha等发现羟基苯醛(4-hydroxybenaldehyde)对GABA—T的抑制作用强于氨基烯酸(Vigabatrin)和丙戊酸(Valproic acid)。表明天麻提取物能够通过抑制GABA的降解,有效提高GABA的浓度,减少神经元的损伤。      2对一氧化氮(NO)及一氧化氮合酶(NOS)的影响      铅中毒使脑内NOS活性减少,阻碍小脑长时程抑制(LTD)的形成和维持,进而损害学习记忆。天麻可以拮抗铅中毒引起的大鼠小脑匀浆NO水平的降低和学习记忆损害。胡建军等研究发现天麻素能减轻胶质细丝酸性蛋白(GFAP)纤维素样改变;减少LDH漏出量;抑制NOS活性,从而减轻NO过量产生所引起的细胞毒性作用。   缺血再灌注损伤则引起体外培养星形胶质细胞NOS表达的上调,天麻素和川芎天麻液可对抗这种上调,从而抑制NO本身及由其而产生的一系列氧自由基的毒性。可见,天麻通过对NO的双相调节发挥其益智和神经保护作用。      3抗氧化作用      超氧化物歧化酶(SOD)是组织内重要的抗氧化活性物质,是氧自由基的清除剂,能够有效地清除超氧阴离子自由基(O2-),保护细胞免受损伤。丙二醛(MDA)是氧自由基攻击生物膜结构中的多不饱和脂肪酸后形成的脂质过氧化物,脑组织缺血缺氧后SOD含量下降,氧自由基增加,导致脂质过氧化过程加剧。研究表明,天麻增加脑内SOD含量,降低MDA含量,减少自由基产生,抑制脂质过氧化过程,提高脑细胞的存活率,在海马CA1区尤为显著。   对体外培养的缺血再灌注神经细胞,天麻素能明显地抑制其过氧化脂质(LPO)的增多。荚香兰醇则能够显著的抑制脑内注射氯化铁造成的大鼠癫痫模型皮层内LPO的升高。荚香兰醛和对羟基苄醇均可以抑制大鼠脑匀浆、微粒体、线粒体的脂质过氧化反应[16]。川芎天麻液可提高缺血再灌注损伤大鼠脑内SOD的含量。天智颗粒可在体内和体外显著抑制大鼠脑LPO的生成,使反复缺血再灌注小鼠皮层和海马谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px,GPX)活性增高,但对脑组织SOD的活性未见影响,提示天智颗粒抗氧化作用的机制主要是提高GPX的活性。      4对凋亡相关基因表达的影响      神经细胞凋亡是多种疾病脑损伤的共同过程。Bcl-2,HSP,C-fos等为抑制细胞凋亡基因,而Bax、p53、caspase-3等为促细胞凋亡基因。脑缺血再灌注损伤可引起体外培养海马神经元Bcl-2表达减少和bax表达增加,黄建梅等观察了抗呆I号(有天麻素等中药提取物组成)对体外模拟脑缺血再灌注损 |||   中图分类号:R392.5 R289.5   文献标识码:A   文章编号:1672—1349(2007)06—0515 03   以往对神经保护的研究主要集中在神经元本身,认为只要阻断导致神经元坏死和凋亡机制中的一个或几个环节便可减轻神经元的进一步损伤。近年的研究发现,任何导致神经元损伤的原因如缺血缺氧、癫痫、感染、外伤、肿瘤、中毒、代谢障碍、退行性变或营养缺乏等都可能同时损伤胶质细胞和血管内皮细胞,后者的病理变化会加剧神经元的进一步损伤。因而提出神经血管单元(neurovascular unit)的概念,认为在神经保护治疗的同时必须兼顾对神经胶质细胞和血管内皮的保护。   天麻(Gastrodia elata B1,GE)为兰科天麻属多年生草本植物,具有熄风定惊、平肝潜阳、益智健脑、延缓衰老之功效。近年的研究显示天麻及其提取物天麻素(Gastrodin)、香草醇(Vanillylalcohol)、香草兰醛(Vanillin)、对羟基苯甲醛(Phydroxybenzol de—hyde)、对羟基苄醇(Phvdroxybenzylalcohol)等在神经损伤的多个环节起作用,同时涉及对胶质细胞和血管内皮细胞的影响。本文就此作一综述。      1 调节递质性氨基酸的浓度      1.1抗兴奋性毒性作用 脑内的兴奋性氨基酸(EEA)主要为谷氨酸(Glu),它最主要的受体是N-甲基D-天冬氨酸(NMDA)受体。正常情况下EEA作为神经递质对中枢神经系统的活动至关重要。当各种原因引起脑损伤时,从神经末梢释放增加而摄取减少,使其在细胞外间隙蓄积,受体过度激活,从而引起兴奋毒性(Excitotoxicity),导致神经元过度兴奋、坏死和凋亡。   陈文东等在人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系培养液中研究天麻素对由氯化钾诱导的神经细胞释放谷氨酸的影响,发现天麻素可以防止神经细胞产生或释放过多的Glu,提示天麻素有可能被用于治疗某些脑内Glu浓度升高或钙离子超载导致的中枢神经系统疾病。薛柳华等进行了天麻素对Glu致培养皮层神经细胞损伤的保护作用的研究,发现天麻素可拮抗兴奋性氨基酸的神经毒性。   李运曼等发现天麻素能明显提高Glu诱导的PCI2细胞还原MTT的能力,抑制细胞乳酸脱氢酶(LDH)的释放;还可抑制兴奋性氨基酸引起的细胞内Ca2 含量的升高;剂量相关性的降低PCL2细胞凋亡百分率;同时可减轻H2O22引起的PCL2细胞损伤,降低静息状态下PC12细胞内过氧化氢的含量。   曹春雨等报道各种剂量的天麻都能使N-甲基D-天冬氨酸受体结合数下降,中剂量和大剂量天麻均能明显降低反复脑缺血再灌小鼠皮层NMDA受体结合数,提示天麻的脑保护机制与降低受体活性,抑制兴奋性氨基酸神经毒性作用有关。   天麻成分香荚兰醛和对羟基苯甲醛可显著的抑制Glu引起的人IMR 32成神经细胞瘤细胞内Ca2 的升高和细胞凋亡。应用小鼠双侧颈总动脉结扎再灌注模型造成兴奋毒性损伤,口服天麻促智颗粒(由天麻钩藤饮化载而成)可以调节模型小鼠脑组织内递质性氨基酸的含量,维持兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸的动态平衡;还能够抑制缺血再灌注损伤引起的大脑皮质、海马两部位NMDA受体活性的增高,从而对抗兴奋毒性。以上研究说明,天麻可以从调节EEA的释放和摄取,抑制NMDA受体活性,防止Ca2 超载等方面对抗兴奋毒性。   1.2对脑内r-氨基丁酸(GABA)的影响 GABA作为脑内最重要的抑制性递质,能拮抗EEA过度表达所产生的兴奋毒性,保护神经元免于损伤。   An等[8]研究了天麻素对癫痫敏感性沙土鼠海马区GABA代谢的影响,发现天麻素在减少痫性发作评分的同时,升高海马区GABA的浓度。通过检测r-氨基丁酸转氨酶(GABAtransaminase,GABA—T)、琥珀酸半醛脱氢酶(succinic semialde—hyde dehydrogenase,SSADH)、琥珀酸半醛还原酶(succinic semi—aldehyde reductase,SSR)等指标观察天麻素对GABA降解影响,发现天麻素能显著减少GABA-T、SSADH和SSR的摄取。Ha等发现羟基苯醛(4-hydroxybenaldehyde)对GABA—T的抑制作用强于氨基烯酸(Vigabatrin)和丙戊酸(Valproic acid)。表明天麻提取物能够通过抑制GABA的降解,有效提高GABA的浓度,减少神经元的损伤。      2对一氧化氮(NO)及一氧化氮合酶(NOS)的影响      铅中毒使脑内NOS活性减少,阻碍小脑长时程抑制(LTD)的形成和维持,进而损害学习记忆。天麻可以拮抗铅中毒引起的大鼠小脑匀浆NO水平的降低和学习记忆损害。胡建军等研究发现天麻素能减轻胶质细丝酸性蛋白(GFAP)纤维素样改变;减少LDH漏出量;抑制NOS活性,从而减轻NO过量产生所引起的细胞毒性作用。   缺血再灌注损伤则引起体外培养星形胶质细胞NOS表达的上调,天麻素和川芎天麻液可对抗这种上调,从而抑制NO本身及由其而产生的一系列氧自由基的毒性。可见,天麻通过对NO的双相调节发挥其益智和神经保护作用。      3抗氧化作用      超氧化物歧化酶(SOD)是组织内重要的抗氧化活性物质,是氧自由基的清除剂,能够有效地清除超氧阴离子自由基(O2-),保护细胞免受损伤。丙二醛(MDA)是氧自由基攻击生物膜结构中的多不饱和脂肪酸后形成的脂质过氧化物,脑组织缺血缺氧后SOD含量下降,氧自由基增加,导致脂质过氧化过程加剧。研究表明,天麻增加脑内SOD含量,降低MDA含量,减少自由基产生,抑制脂质过氧化过程,提高脑细胞的存活率,在海马CA1区尤为显著。   对体外培养的缺血再灌注神经细胞,天麻素能明显地抑制其过氧化脂质(LPO)的增多。荚香兰醇则能够显著的抑制脑内注射氯化铁造成的大鼠癫痫模型皮层内LPO的升高。荚香兰醛和对羟基苄醇均可以抑制大鼠脑匀浆、微粒体、线粒体的脂质过氧化反应[16]。川芎天麻液可提高缺血再灌注损伤大鼠脑内SOD的含量。天智颗粒可在体内和体外显著抑制大鼠脑LPO的生成,使反复缺血再灌注小鼠皮层和海马谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px,GPX)活性增高,但对脑组织SOD的活性未见影响,提示天智颗粒抗氧化作用的机制主要是提高GPX的活性。      4对凋亡相关基因表达的影响      神经细胞凋亡是多种疾病脑损伤的共同过程。Bcl-2,HSP,C-fos等为抑制细胞凋亡基因,而Bax、p53、caspase-3等为促细胞凋亡基因。脑缺血再灌注损伤可引起体外培养海马神经元Bcl-2表达减少和bax表达增加,黄建梅等观察了抗呆I号(有天麻素等中药提取物组成)对体外模拟脑缺血再灌注损 |||伤原代培养海马神经元调控基因Bcl-2和Bax表达的影响。发现抗呆I号可通过上调神经元Bcl-2表达、下调Bax的表达对缺血再灌注损伤的神经细胞起到一定的保护作用。徐坚等通过实验研究证明,天麻可上调神经元Bcl-2的表达和下调Bax和p53基因的表达,从而起到对缺血再灌注脑组织神经元的保护作用。   胡俊峰等[19]观察醋酸铅染毒对大鼠海马和小脑C-fos基因表达及学习记忆功能的影响,同时观察阿胶、天麻的拮抗作用。发现亚慢性铅染毒造成大鼠学习记忆障碍的同时,导致C-los基因表达水平的下调,而天麻、阿胶可通过不同途径拮抗其对C—fos基因表达及学习记忆能力的影响。      5稳定细胞膜作用      在神经细胞损伤过程中,细胞膜状态是其损伤从可逆向不可逆转变的重要环节。膜流动性主要取决于磷脂,它可以敏感的反映细胞膜的状态。由于缺氧与兴奋性损伤,体外培养神经细胞缺血5h后即观察到膜流动性的下降,再灌后膜流动性继续下降。天麻素具有维持神经细胞膜流动性的作用,其机制可能是抑制磷脂酶的激活而阻止磷脂的降解。细胞膜受损达一定程度,膜的通透性增大,使生理情况下很少漏出的LDH大量漏出,细胞外LDH的浓度可以反映细胞膜损伤的程度。缺血再灌注以及谷氨酸的兴奋毒性使培养神经细胞膜和胶质细胞膜损伤,LDH大量漏出,表现为培养液中的LDH含量增高;天麻及其有效成分天麻素可以显著的减少上述损伤造成的LDH的漏出,并能显著地降低自由基的生成,表明天麻素有清除过多的自由基作用和细胞膜保护作用。天麻也可以通过保护脑细胞膜ATP酶的活性,改善离子转运,防止脑缺血缺氧后脑水肿的形成。      6对胶质细胞的影响      胶质细胞可分泌多种细胞因子和神经营养因子,在联系和维持神经元生存微环境中起着重要作用。生理情况下,胶质细胞数量的增多对活跃神经元起到更好的支持作用,对大脑的学习记忆功能有益。口服天麻可以明显使大鼠大脑胶质细胞增生,胶质细胞群面积增大,胶质细胞数量增多,这是天麻益智作用的机理之一。当多种原因引起脑损伤时,胶质细胞过度增生,增生的胶质细胞一方面产生和释放肿瘤坏死因子和NO等神经毒物质,促进损伤的发展;另一方面产生神经营养因子,有利于轴突的再生和修复。体外培养的星形胶质细胞在缺血再灌注损伤后胶原纤维酸性蛋白,星形胶质细胞的特异性标志物的阳性计数较正常组显著增高,且胶质细胞发生纤维样变,天麻素可以明显地抑制GFAP的增多,即通过抑制胶质细胞的过度增生以减弱其对神经细胞的进一步损伤,还能够减弱胶质细胞纤维样改变的程度。      7对血管的影响      天麻能抑制醋酸所致的小鼠腹腔毛细血管通透性增加,抑制5-羟色胺(5-HT)、PGF4所致大鼠皮肤毛细血管通透性增加,说明天麻对炎症早期的渗出有抑制作用,并能明显抑制多种炎症的肿胀。   孟云辉等观察天麻钩藤饮对血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)致人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤的保护作用。发现天麻钩藤饮含药血清可抑制AngⅡ导致的细胞损伤,减少TNF-α的分泌,升高PPAR-rmRNA的表达。提示天麻钩藤饮可对抗AngⅡ所致的HUVECs损伤,保护血管内皮细胞功能。      8问题与展望      神经血管单元是由微血管内皮、神经元和星形胶质细胞共同组成的。血管系统为脑细胞提供氧气、葡萄糖和各种激素,并引导细胞对局部环境做出恰当的应答;反过来,脑细胞,尤其是胶质细胞能调节血管的功能以适应局部的需求。这种神经血管协调的关系可能因为脑部的各种炎性相关疾病如感染性疾病、脑卒中、血管性痴呆、癫痫和多发性硬化而崩溃。这些伤害性病因引起的脑部炎性反应激活血管内皮细胞和小胶质细胞,而后者受细胞因子和他们自身分泌的一些物质的调节,产生一系列病理性变化,导致神经元的进一步损伤。   因此,新的治疗策略既要重视神经血管单元中因离子失衡、兴奋毒性、氧自由基生成引起的伤害;又要注意对血管内皮完整性的保护。有关天麻及其提取物的众多研究表明:天麻制剂能作用于神经元凋亡和坏死机制中的多个环节,展示出良好的药用前景。然而,有关天麻制剂对神经胶质细胞和血过内皮细胞影响的研究才刚刚起步,有待更深入细致的研究。 天麻及其提取物对神经血管单元保护作用的研究进展 张 涛 曹晓岚

 

 

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