白藜芦醇对脑缺血损伤的保护作用及机制研究进展.docx

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1、白藜芦醇对脑缺血损伤的保护作用及机制研究进展脑卒中是导致全球人口死亡和残疾最常见原因之一，且 发病率逐年攀升。其由于脑组织缺血、缺氧及再灌注损伤造 成一系列级联反应，如线粒体能量代谢异常、兴奋性氨基酸 毒性、氧化应激、炎症反应、细胞凋亡、血脑屏障破坏等引 发的神经功能损伤。目前，溶栓药物是唯一批准的治疗脑卒 中的药物，但由于有限的时间窗口及出血风险，其临床应用 也非常受限。传统中药具有良好的安全性，也是新药开发的 有利资源。而部分中药有效成分能够针对脑卒中发展的病理 生理过程，所以从中药中提取开发高效能、低毒性、安全和 廉价的活性物质对改善脑卒中症状的治疗替代方案具有重 要意义。白藜芦醇是一种

2、天然多酚类化合物，主要来源于虎杖、 决明子、藜芦、花生、葡萄、桑桃等多种植物，具有抗炎、 抗氧化、抗凋亡、抗动脉粥样硬化和提高免疫力等作用，在 治疗神经系统疾病及心脑血管疾病方面具有独特优势。本文 就近10年白藜芦醇抗脑缺血损伤的药理作用机制进行综述, 讨论其药动学、药物递送研究及安全性评价，为白藜芦醇的 临床应用及开发提供新的思路。1防治脑缺血损伤作用1.1 保护血脑屏障血脑屏障是外周循环和中枢神经系统 间的调节基站，可维持组织稳态并调节脑内物质交换，由脑 血管内皮细胞(brain endothelial cells, BVECs)、神经胶质 细胞、周细胞、基底膜等成分构成，其中BVECS是

3、构成血 脑屏障的基本单位，在生理状态下，BVECS与多种紧密连接 蛋白如闭合蛋白(OCCIUdin)、跨膜连接蛋白和闭锁小带蛋白 连接，形成血液和大脑间的界面，因此紧密连接蛋白被认为 是血脑屏障功能紊乱的敏感指标。脑缺血后，在持续缺氧与能量耗尽的情况下，大量坏死 细胞激活白细胞介素-IB (interleukin-1 0 , IL-IB)、IL-6 及肿瘤坏死因子- (tumor necrosis factor- , TNF- a )等促 炎因子，导致脑血管基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)、内皮细胞间黏附分子-1 (intercellular cel

4、l adhesion molecule-1, ICAM-I)及血管细胞黏附分子-1 (vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-I)异常升高，使紧密连接蛋白 与胞外基质降解，血脑屏障结构破坏，造成大量神经元死亡 与一系列继发性损伤。研究发现白藜芦醇可使大脑中动脉闭 塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)大鼠脑梗死体 积显著降低，脑组织含水量减少，微血管形态改善，同时 Occludin和claudin-5的表达上调。提示白藜芦醇可维持血脑 屏障的完整性及通透性，具有改善缺血后脑损伤的作用。张 晋霞等发现白藜芦醇可显

5、著改善MCAO大鼠大脑水肿,修复 基底膜与内皮细胞间大片状断裂，减少线粒体、核糖体、内 质网等细胞器的溶解或破坏，下调ICAM-I和VCAM-I的表 达，参与调节白细胞和BVECs间的相互作用，降低白细胞 浸润程度，改善血脑屏障通透性及超微结构。细胞外MMP9 在血脑屏障破坏中具有关键作用，研究揭示脑缺血能迅速诱 导MMP9上调，导致紧密连接蛋白破坏，血脑屏障损伤。大 量研究表明白藜芦醇可下调MMP9的表达，保护血脑屏障功 能，减轻缺血再灌注损伤。金属蛋白酶组织抑制因子-1作为 血脑屏障的重要调节因子，可降低脑缺血后血脑屏障的通透 性，同时也是MMP9的抑制剂。白藜芦醇可通过调节 TIMP-1

6、/MMP9平衡，上调TIMP-I以抵抗 MMP9的表达， 维持内皮细胞的紧密连接结构，减少血脑屏障的损伤。内皮 型一氧化氮合酶是内皮依赖性舒张功能因子，可合成一氧化 氮，促进血管平滑肌松弛，增加脑血流量。血管内皮生长因 子可诱导体内新生血管生成，同时一氧化氮可调节VEGF促 血管内皮细胞增殖和迁移的功能19。李杏芮等20发现白藜 芦醇能上调脑缺血再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)大鼠 大脑缺血区eNOS、VEGF表达，促进脑内再生，保护血管 内皮及血脑屏障。Wnt/B-连环蛋白(B-Catenin)信号通路 参与血脑屏障的形成，其转导对维持脑缺血后血脑屏障的完 整性至

7、关重要。神经元特异性的糖原合成激酶-3B )是Wnt/ B-Catenin信号通路下游抑制剂，参与多种病理生理信号的调 控。在一项MCAo大鼠实验中，白藜芦醇通过激活Wnt/B -catenin信号通路,上调Wnt3a与B -catenin蛋白表达，抑制 GSK-3 B磷酸化水平，增加OCCIUdin和claudin-5的表达，改 善脑缺血大鼠血脑屏障的破坏，进而减轻脑水肿。1.2 抗氧化应激氧化应激被认为是脑缺血损伤的核心环 节之一，是由机体产生的活性氧过度激活与自由基异常增多 介导的氧化与抗氧化作用失衡，导致组织受损的过程23。 超氧化物歧化酶(SUPerOXide dismutase,

8、SOD)是一种自由 基清除剂，能将O催化成02和毒性较低的H2O2,经过氧 化氢酶(catalase, CAT)等将H2O2还原为氧分子和水，抑 制氧化反应。丙二醛是脂质过氧化物的有毒产物，其水平直 接反映清除自由基的能力，是氧化应激的标志之一。另外，核因子E2相关因子2 (nuclear factor E2 related factor2, Nrf2)是抗氧化防御的主要调节因子，能与抗氧化 反应元件(antioxidant response element, ARE)结合，协同 参与血红素加氧酶-1 (heme oxygenase-1, HO-I)、苯醛氧 化还原酶(NADPH quinon

9、e Oxidoreductase-1, NQO-D SODl 及CAT的表达,有效改善氧化应激反应25-26。乔会敏等27 发现ip白藜芦醇50 mg/kg可促进脑梗死大鼠的神经功能恢 复，降低患侧脑组织含水量及梗死体积，增加SOD、CAT、 Nrf2和HO-I的表达，下调活性氧水平及丙二醛含量，改善 机体氧化应激反应。白藜芦醇通过介导Nrf2与ARE的结合， 启动NQo-I转录,增强SOD的表达，降低乳酸脱氢酶活性， 改善缺血缺氧再灌注神经损伤。热休克蛋白70 (heat shock proteins70, HSP70)作为应激蛋白，可在大脑缺血梗死区域 中被显著诱导，其过度表达能够提高组织

10、细胞对缺血缺氧的 耐受性，同时清除氧自由基和脂质过氧化物，减少氧化应激 细胞损伤，恢复神经功能。张小良等发现在脑I/R时，白藜芦醇可诱导HSP70的表 达，增加内源性SoD活性，减轻机体氧化应激，起到神经保 护作用。神经系统性疾病音猬因子(SOniChedgehog, shh) 信号通路由Shh蛋白、Shh蛋白受体(Ptched, Ptch)及Gli 蛋白家族等成员构成，其作为细胞内重要的抗氧化机制，可 诱导多种抗氧化酶激活，发挥细胞保护作用32。GiIl是Shh 信号通路的执行者，可诱导PtChl表达33。研究发现白藜芦 醇能上调GilE Ptehl表达，激活Shh信号通路，进而增加病变侧大

11、脑SOD的表达，以抗氧化方式发挥神经保护的作用 1.3 减轻炎症反应炎症在缺血性脑卒中的病程进展中发 挥重要作用。研究发现，脑缺血后可见受损区域大量炎症因 子的浸润，其过度表达使神经细胞进一步损坏。白细胞、小 胶质细胞和星形胶质细胞是主要的效应器，通过释放IL-6、 IL-IB、TNF-等诱发炎症反。此外，脑缺血及再灌注损伤发生的本质是促炎和抗炎反 应的动态平衡被破坏，因此激活抗炎因子的释放也不容忽视。 多项研究表明白藜芦醇可有效减少炎症因子的含量，显著改 善机体炎症反应。石锋等9发现白藜芦醇可抑制脑缺血后星 形胶质细胞的过度激活，减少IL-I 、IL-6和TNF-炎性 因子的释放，保护神经元

12、免受炎性损伤。此外，研究者还发 现白藜芦醇不仅可抑制促炎因子表达，还能增加抗炎因子 IL-10、IFN-B的表达，从而抑制炎症级联反应。髓过氧化 物酶(myeloperoxidase, MPO)作为炎症的介质能够推动机 体参与炎症反应，其释放量与脑缺血的发生发展密切相关。 Fang等46在MCAO小鼠模型中发现，白藜芦醇可显著降低 小鼠脑组织中MPO的活性及TNF-的含量，抑制中性粒细 胞浸润，减轻缺血后脑组织炎症反应。CD147为细胞外基质 金属蛋白酶诱导因子，能诱导MMP9的表达和活化，促进炎 性因子IL-6、IL-IB的释放，加重炎症反应。以往的研究揭示CD147/MMP9通路参与脑血管

13、疾病的 发生发展48。白藜芦醇能抑制0GD/R小胶质细胞的刺激和 炎症因子的释放，通过抑制CD147的表达下调MMP9的含 量，进而降低促炎小胶质细胞标志物(CDnb、CD16)的激 活与IL-6、IL-IB及TNF-的释放，防止炎症反应对脑缺血 带来的更大损伤49。微小RNA (microRNA, miRNA)是 一种非编码RNA,可通过抑制靶mRNA的表达来调节生物 活性。miR-155的表达和功能变化与各种中枢神经系统病理 有关，其在脑缺血损伤后呈上调，转录因子CCAAT/增强剂 结合蛋白 B (CCAAT/enhancer binding proteins, C/EBPB ) 作为炎症

14、中关键基因表达的调节剂，参与小胶质细胞极化过 程，研究发现miR-155可介导C/EBP B的转录，进一步影响 抗炎因子的分泌。Ma等发现白藜芦醇通过抑制miR-155的表达，以激活 C/EBP B促进小胶质细胞M2极化，增加抗炎因子IL-4 JL-IO 的释放，减少缺血后的神经炎症损伤。核因子-KB (nuclear factor- B, NF- B)是炎症反应信号通路的关键因子52, 脑缺血时NF-KB活化，诱导小胶质细胞活化为Ml表型， 即促进IL-I B、TNF-CI及活性氧的释放，导致炎症级联反应 发生，加重脑组织损伤。以往研究表明白藜芦醇可通过介导NF-KB上游蛋白的 表达，抑制N

15、F-B的活化，减少炎症反应的发生。Toll样 受体4(Toll-Iikereceptor4, TLR4)是TLR家族的主要成员， 在脑内小胶质细胞广泛表达，NF-KB是其下游基因，白藜 芦醇能通过抑制TLR4NF- K B通路的激活，下调NF-KB二 聚体p65的表达，减少TNF-和IL-IB的释放，显著改善缺 血后炎性损伤12。NOtCh信号通路参与炎症细胞的分化、形 成与功能的调节，NOtChl能调下游基因NF-KB的转录，减 少下游促炎因子的释放54。江海洋等55发现白藜芦醇可有 效降低缺血性脑卒中大鼠脑组织Notchl和NF- B表达，下 调炎症因子的释放，抑制炎症反应。沉默调节蛋白1

16、 (SirtUin 1, SIRTD是一种依赖NAD+的去乙酰化酶，既往研究表明 SIRTl可抑制炎性反应，减轻脑缺血再灌注损伤，促进神经 恢复56。实验通过尾iv白藜芦醇干预MCAO大鼠，发现其 能激活SIRTl的表达，抑制p65与NF-KB启动子的结合， 减少下游TNF- JL-IB及IL-6的表达,减轻炎症损伤57。此外，有研究发现白藜芦醇参与调节SIRTlNF-B信 号通路，除了能引起上述炎症因子的释放之外，还能增加 ICAM-I含量，不仅能减少炎症细胞向脑组织黏附、浸润， 还能抑制一系列炎症级联反应的发生。1.4 抑制细胞凋亡细胞凋亡在脑缺血后数小时开始，主 要见于缺血半暗带。缺血性神经元凋亡主要是由B淋巴细胞 瘤-2 (B-cell lymphoma-2, Bcl-2)家族基因、半胱氨酸夭冬 氨酸蛋白酶(cystein-asparate protease, Caspase )家族基因参 与