中药芍药苷神经保护作用机制.docx

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1、中药芍药昔神经保护作用机制芍药普(PaeOnifIOrin,PF)来源于毛葭科植物芍药根、牡丹根、紫牡丹根，是中药白芍的单裕类成分中含量最高的。既往研究证实，PF有抗自由基损伤、抑制细胞内钙超载和抗神经毒性等活性，体内实验证明其有降低血液黏度、抗血小板聚集、扩张血管、改善微循环、抗炎、抗氧化、抗惊厥等作用。PF的神经保护作用在近几年研究较广泛。目前有关PF对中枢系统的作用及机制主要来自对神经细胞(如原代皮层及海马神经元细胞、PC12细胞、小胶质细胞)的体内和体外实验。研究证实，PF可以通过血脑屏障，具有明确的神经保护作用。且进一步发现，PF的作用机制与抗神经细胞氧化、抑制神经细胞凋亡、促进神经

2、生长等有关。本文就PF神经元保护作用的研究进展作一综述，以期为进一步研究其神经保护作用机制提供依据。Ol抗神经细胞氧化作用1.1降低氧自由基水平超氧化物歧化酶(SoD)在组织中的活性常作为清除氧自由基能力的主要指标。丙二醛(malonaldehyde,MDA)水平反映体内氧自由基的生成水平。大量的MDA可使脑组织生物膜结构与功能受到损伤，蛋白质变性失活。谷胱甘肽(glutathione,GSH)是一种小分子抗氧化物质，它在还原态硫的储存和转运、蛋白质和核酸的合成、酶活性的调节、组织抗氧化特性的维持以及对氧化还原敏感的信号传导的调节中起着重要作用。过氧化氢酶(CatalaSe,CAT)是一类广泛

3、存在于动物、植物和微生物体内的氧化酶，其功能是催化细胞内过氧化氢分解，防止氧化。近年来研究发现，在皮质酮诱导的PC12细胞损伤模型中，SOD表达降低而MDA增高，PF干预可显著降低损伤细胞中MDA含量，增力口S0D、GSH.CAT活性，且呈剂量依赖方式。体内实验表明，经ABI-42处理的大鼠脑胆碱能神经损伤模型中，PF长期治疗可增强其在MorriS水迷宫试验的认知性能，恢复SoD和CAT水平，降低MDA水平，改善空间学习和记忆障碍。1.2调节一氧化氮(NO)及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)含量NO在中枢神经系统中具有多方面的影响，它影响大脑功能和传入信号的集成。在中枢神经系统中，过量的NO具有

4、神经毒性。高水平的NO与衰老相关疾病的病理过程有关。NOS在体内产生NO并催化大量神经毒性NO分子的产生,导致神经元细胞缺氧、水肿和细胞凋亡。单个-淀粒样蛋白(amyloid-protein,AB)可以诱导大鼠海马组织增加NOS活性和NO水平，PF对其诱导的神经毒性有预防作用。NO可能会破坏DNA,并且不可逆地修饰蛋白质，如酪氨酸硝化或硫醇氧化，这是几种常见的神经退行性疾病的致病机制。另一方面，NO来源于过氧亚硝酸盐，可能对线粒体造成不可逆的伤害，导致ATP形成减少，诱导线粒体渗透性转换孔的开放，释放细胞色素c和Caspase的激活。在大鼠急性脊髓损伤模型中，PF(20mgkg)处理可下调iN

5、OS表达，并增加急性脊髓损伤模型中神经元的存活率。1.3活化腺昔Al受体腺昔在中枢神经系统中是一种内源性神经保护因子，可通过激活突触前Al受体抑制兴奋氨基酸的释放起到缓解细胞兴奋毒性及Ca2+超负荷作用，从而保护细胞。Zhong等在大脑皮层神经元细胞氧糖剥夺实验中发现,低浓度PF（IonmoI/L1molL）对Akt和ERK1/2的激活依赖腺昔Al受体转移激活EGFR（表皮生长因子受体），进而发挥其抗氧糖缺乏的神经细胞保护作用。而AlR激动剂治疗脑缺血的可能存在争议，因为AlR激动剂可导致几种严重的心血管副作用。在大鼠短暂和永久性局灶性缺血模型（缺血15min和6h）中，观察皮下注射PF（2.

6、5mgkg和5mgkg）对梗塞体积以及神经损伤的影响,发现PF以剂量依赖方式降低短暂脑缺血模型中皮质、皮质下核及总梗死面积，对短暂性闭塞模型的神经保护作用优于永久性闭塞模型。PF的神经保护作用可以通过DPCPX（一种选择性Al拮抗剂，0.25mgkg）的预处理来消除,这表明PF可能通过激活AlR对脑缺血具有神经保护作用，而心血管副作用较小或没有，PF可能具有作为抗中风药物的潜在价值。02防止线粒体损伤线粒体是细胞内产生能量的重要细胞器，线粒体的功能变化在细胞凋亡中起着重要作用。线粒体的损伤主要有BCl-2家族蛋白变化、内质网应激和溶酶体引起线粒体膜通透性改变，线粒体膜通透性转运孔道开放并释放大

7、量小分子化学物质，如细胞色素C等。研究表明，PF可升高AB25-35诱导的SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍模型的线粒体膜电位水平，同时降低Bax/Bcl-2的比率，因此PF的抗凋亡作用有可能是介导线粒体途径实现的。Wang等研究结果发现，PF可显著减弱链腺佐菌素（STZ）诱导的认知功能缺陷体内动物模型的线粒体功能障碍，表现为细胞色素c氧化酶活性和ATP合成显著升高，且与STZ组相比，海马和皮质中的线粒体膜电位(MMP)恢复o03调节MAPK、PI3KAkt.Nrf2ARE信号转导通路3.1对MAPK信号通路的影响丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路是生物体内重要的信号转导系统，介导细胞的生长

8、、发育、分化和凋亡等多种生理及病理过程，MAPK亚族主要有ERK、JNK.p38o在神经系统中，ERK活性增加多数介导神经元细胞的增殖与分化，活化的ERK具有抗凋亡活性，JNK与p38的激活主要反映在星形胶质细胞和小胶质细胞中，是氧化应激和细胞凋亡必须的，激活具有促凋亡作用，从而影响下级级联信号因子BCI-2、Bax、Caspase-9、CaSPaSe-3的表达，介导细胞凋亡及炎症反应。研究表明，PF干预可免受TNF-诱导的细胞凋亡和神经元缺失，PF的这种保护作用可能是通过抑制MAPK/NF-B介导的缺血损伤引起的周围和脑炎症反应实现的。ZhOU等发现,PF(20、40、60mgkg)可显著降

9、低神经性疼痛大鼠模型p-p38及p-JNK蛋白水平的表达，同时降低炎症因子IL-1和TNF-Q水平，推断这种作用可能是通过抑制上游信号ASKl表达进而抑制p38和JNK实现的。Zhong等发现,PF(30mgkg和60mgkg)可增加慢性不可预测应激障碍大鼠模型P-ERK蛋白水平的表达，表明PF可通过调节ERK信号传导途径发挥神经保护作用。3.2对PI3KAkt信号通路的影响PI3KAkt信号通路介导细胞生殖、分化、凋亡等反应，其有许多下游效应因子，其中Akt是该信号转导的中心环节。Akt激活作用于下游Bcl-2家族、CaSPaSe家族、NF-B家族等，PI3KAkt信号通路激活能使抗凋亡蛋白

10、Bcl-2表达增加，促凋亡蛋白CaSPaSe及BaX表达降低。有研究表明，PF可能通过激活PI3KAkt通路而上调Bcl-2,下调CaSPaSe-9、Caspase-3和Bax的蛋白表达水平，从而保护神经细胞免受凋亡。PF(50400mgL)预处理可增加II202诱导损伤的神经祖细胞p-PI3K和p-Akt-1蛋白水平，而PF的这种作用可被PI3K抑制剂LY294002消除，说明PF介导的对H202损伤的神经保护作用依赖于PI3KAkt-l途径的激活实现的。3.3激活Nrf2/ARE信号通路氧化应激是许多神经退行性疾病起始和发展的重要因素，Nrf2/ARE信号通路是细胞氧化应激反应中的关键通路

11、。当氧化应激发生时，Nrf2从Keapl解离，转移到细胞核中，并与抗氧化反应元件(ARE)结合，促进解毒酶和抗氧化酶的基因表达，在细胞防御保护中发挥重要作用。Nrf2在维持大脑正常生理过程中起着至关重要的作用。小鼠中的Nrf2敲除可导致蛋白酶体功能障碍、神经细胞凋亡、年龄相关的前脑萎缩和神经行为缺陷。PF(10、50、100molL)可促进脑缺血再灌注损伤大鼠脑组织中的Nrf2蛋白表达，此外，还以剂量依赖性方式促进Nrf2从PC12细胞中的细胞质向细胞核的转移。通过SiRNA敲低Nrf2,减弱PC12细胞中PF的保护作用，发现其抗氧化及抗炎活性减弱，提示PF可能通过促进Nrf2表达和激活来调节

12、抗氧化反应元件相关基因表达，从而在脑缺血再灌注损伤后发挥抗氧化和抗炎作用。04防止钙离子内流钙离子是机体各种生理活动必不可少的离子，可以维持细胞膜两侧的生物电位，维持正常的神经传导功能。钙离子大量内流可导致神经元中Ca2+浓度升高，进而破坏细胞内外离子平衡，引起神经细胞损伤。在N-甲基-D-天冬氨酸诱导的原代海马神经元中的兴奋性毒性模型中，Ca2+大量内流导致神经元细胞损伤，PF(IOOUnIO1/L和200molL)干预能提高细胞生存力，并抑制细胞内Ca2+浓度。Wang等研究结果提示，PF可抑制谷氨酸诱导的PC12细胞损伤模型胞内Ca2+超载和钙调蛋白激酶(CaMKII)的表达,在加入Ca

13、MKn的抑制剂KN93后改善细胞损伤，表明PF介导的神经保护作用主要通过防止Ca2+内流和抑制CaMKII的过度表达实现。05调节自噬自噬(autophagy)是真核细胞中一种普遍而又重要的生命现象，当细胞受到内部因素或外界刺激后，自噬能够去除损坏的胞内异常物质，并利用降解产物提供能量和重建细胞结构，维持细胞稳态和细胞生命活动。在帕金森病中，酸敏感离子通道ASlC的病理活化会导致多巴胺能神经元变性。GU等发现，PF可下调6-羟基多巴胺诱导的帕金森病动物模型ASlCla的表达，降低帕金森病特殊标记a-突触核蛋白(a-SYN)水平，减少多巴胺及其代谢物，改善自噬功能，延迟多巴胺能神经元变性及丢失。

14、同时在细胞实验中也证明了PF可增强SYN的自噬降解。Ma等研究结果显示，PF可通过降低冈田酸诱导的SH-SY5Y细胞自噬体数量来发挥神经保护作用。06抑制神经炎症PF有抗炎活性，能对抗神经炎症反应从而发挥神经保护作用。如在神经退行性病变中，大脑内AB寡聚体富集，通过刺激小胶质细胞过度活化产生持续神经炎症反应，进而加速神经退行性疾病的发展。有研究发现，PF预处理可减少ABl-42诱导的AD动物模型TNF-a、IL-I、IL-6产生，抑制NF-B磷酸化，从而抑制小胶质细胞过度活化，抑制神经炎症反应。在神经炎症的体外实验中，有研究表明，PF能显著阻断LPS诱导的海马细胞死亡，同时抑制NO、TNF-和IL-1B水平，这种阻断作用也是通过减少小胶质细胞活化从而减少炎症因子释放实现的。综上所述，PF作为一种神经保护剂被广泛用于神经退行性疾病的研究中。PF作用于神经系统发挥其神经保护作用是否有其专一的作用靶点，目前尚不完全清楚。中药是神经保护药物及其先导化合物的来源，寻找小分子化合物能够模拟神经保护因子的作用，从而激活机体内源性保护机制,促进神经元生长及存活，对阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的治疗有重要意义。有关PF的神经保护机制有待实验进一步研究。