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摘要:缺血性脑卒中是危害人类健康和生命安全的难治性疾病,注射用丹参多酚酸主要用于缺血性脑卒中的治疗,能显著改善神经功能缺损症状,临床疗效显著且安全性高。近年来围绕注射用丹参多酚酸治疗缺血性脑卒中开展了大量研究,对其改善脑部循环、保护神经、抗血栓形成、保护血脑屏障和改善脑功能障碍5方面的药理作用及作用机制进行归纳总结,以期为该制剂的进一步深入研究与开发提供新的思路,为临床治疗缺血性脑卒中提供理论依据。
脑卒中是指由于脑部血管突然破裂或血管阻塞,造成血液循环障碍,引起脑组织损伤,是世界范围内导致死亡和严重残疾的重要疾病之一,分为缺血性脑卒中和出血性脑卒中[1]。缺血性脑卒中(又称脑梗死)占卒中患者总数的60%~70%,具有高发病率、高致残率、高死亡率和高复发率的特点[2-3]。缺血性脑卒中是在动脉粥样硬化基础上发生的局部脑组织缺血性坏死,由于脑动脉具有一定程度的自我代偿功能,因此在长期脑动脉粥样硬化斑块形成中,并无明显的临床表现[4]。
组织纤溶酶原激活物(tPA)是目前唯一经美国食品药品监督管理局正式批准的用于治疗急性缺血性卒中的有效药物,但由于其仅用于发病后3~4.5h的狭窄治疗时间窗内的患者,临床应用受到很大限制[5]。中华医学会神经病学分会《中国急性期缺血性脑卒中诊治指南》对急性缺血性脑卒中治疗建议为应用溶栓、抗血小板、抗凝、降纤、扩容等多种措施改善脑循环[6]。
注射用丹参多酚酸(SalvianolicAcidsforInjection,SAFI)为天津天士力之骄药业有限公司于年获批的5类新药,是以丹参为原料,以丹参中水溶性酚酸类为有效成分,采用现代工艺制备而成的中药粉针注射剂[7]。SAFI含有的主要化学成分为丹酚酸类、迷迭香酸、紫草酸、丹参素、原儿茶酸、咖啡酸等,其中酚酸类主要包括丹酚酸A、丹酚酸B、丹酚酸D、丹酚酸和丹酚酸Y等[8]。相关研究表明丹酚酸B、丹酚酸D、迷迭香酸和紫草酸的含量占SAFI总量的70%以上[9-10]。SAFI在临床上主要用于缺血性脑卒中,症见半身不遂,口舌歪斜,偏身麻木等症状[11]。在缺血性脑卒中患者的治疗中能够改善患者神经功能评分,提高患者日常生活能力,极大提高患者的生活质量[12]。本文对SAFI及其主要成分改善脑循环、保护神经、抗血栓、保护血脑屏障和改善脑功能障碍等5方面的药理作用及作用机制进行综述,为SAFI在临床中治疗缺血性脑卒中的提供理论依据。
1 改善脑部循环
脑局部供血障碍是造成脑梗死的主要原因,改善脑局部供血是防治脑梗死发生的根本,而改善脑局部微循环应是改善脑局部缺血的重要手段[13]。缺血性脑血管病后脑循环功能与结构的重建、血管再生是脑部神经功能和网络结构重建的重要前提,缺血性脑血管病后的血管重建通过血管内皮祖细胞(endothelialprogenitorcells,EPCs)增殖、迁移、分化形成新生血管,从而促进缺血脑组织的血管再生[14-15]。新生血管增加了脑组织血液灌注,改善缺血区域局部代谢,为受损神经元提供充足的氧气和供血,从而促进神经修复。
SAFI及其有效成分可以增加急性脑梗死患者血管内皮祖细胞EPCs的动员,促进侧支循环的建立,进而改善缺血区供血,降低缺血体积,同时通过降低血管通透性等途径发挥其改善脑部微循环的药效作用。
1.1SAFI改善脑部循环
SAFI具有改善脑部微循环,促进血管内皮祖细胞存活及血管新生的作用。唐浩等[16]采用正置微循环观察系统,观察SAFI给药后,大脑中动脉缺血再灌注模型大鼠软脑膜静脉中过氧化物产生,白细胞黏附及白蛋白渗出情况,结果显示SAFI可减轻大鼠大脑中动脉缺血再灌注引起的脑微循环障碍和神经元损伤。
Tang等[17]应用大鼠局灶脑缺血-再灌注模型,再灌注前经股静脉注射SAFI1.67mg/kg,再灌注24h后观察白细胞黏附及白细胞渗漏率,评估其神经功能评分、TTC染色和脑水肿等指标,通过蛋白质印迹法检测相关蛋白对其机制进行研究,结果表明SAFI改善脑微循环障碍和神经元损伤的作用机制可能与还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的失活和AMPK/Akt/PKC信号通路的调节相关。有关SAFI对人外周血EPCs的研究结果显示,SAFI孵育EPCs后,EPCs数量增加,24h后最多为5mg/L(P<0.01)。认为SAFI主要通过调节EPCs的增殖、黏附和NO分泌活性,促进血管内皮祖细胞存活及血管新生[18]。
同时有研究报道SAFI通过激活JAK2/STAT3信号通路调控缺血性脑卒中小鼠的脑血管再生及神经恢复作用[19]。李耀汝[20]应用小鼠大脑中动脉栓塞(MCAO)模型,连续给予SAFI治疗14d,观察其脑缺血后的血管生成情况及作用机制,结果发现SAFI能够调节血管生长因子(VEGF),血管生成素-1(Ang-1)及Ang-2的表达从而调节新血管生成、重塑和成熟,其作用机制可能与JAK2/STAT3通路有关。
1.2SAFI主要成分改善脑部循环
SAFI多种有效成分均具有改善缺血脑组织供血,降低血管通透性及促血管新生等作用。
有关丹酚酸B促进内皮祖细胞动员和黏附的作用研究表明,g/L丹酚酸B可以提高体内内皮祖细胞骨髓动员的效率,促进内皮祖细胞黏附于胶原表面,同时上调基质细胞衍生因子-1(SDF-1)和白细胞介素-8(IL-8)细胞活性因子水平,这些细胞因子可以帮助内皮祖细胞黏附于受损部位并改善组织供血,促进侧支循环的形成[21]。潘春水等[22]研究表明丹酚酸B通过抑制血管内皮细胞黏附分子(CAM)、小窝蛋白-1(caveollin-1)、血管内皮细胞钙黏连蛋白(VE-cadherin)的表达和小窝蛋白-1、钙黏连蛋白的磷酸化等途径,改善脂多糖(LPS)引起的大鼠肠系膜细静脉微血管通透性的变化。陈波等[23]研究表明静脉滴注丹酚酸B5mg/(kg·h)前给药和后给药均可明显抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)介导的软脑膜微静脉通透性升高和白细胞滚动增多。Chen等[24]比较开颅模型和骨磨模型对脑微循环的影响,分别在肿瘤坏死因子-α(TNF-α)经肝给药前20min和经肝给药后20miniv5mg/(kg·h)丹酚酸B,结果表明丹酚酸B通过抑制TNF-α诱导的白细胞的CD11b/CD18、CD62L和血管内皮细胞E-选择素(E-selectin)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的表达,降低脑血管的通透性,减少血管源性水肿。
有关丹参众多活性成分研究表明,丹参酮IIA、丹酚酸B、二氢丹参酮I、隐丹参酮均能促进或抑制血管新生。主要体现在在调节VEGF、碱性成纤维生长因子(bFGF)等促血管新生因子、低氧诱导因子-α(HIF-α)、MMPs和PI3K/AKT/eNOS通路等几方面,同时丹酚酸B和丹参酮IIA对血管新生的调节具有双向性[25]。
李玉娟等[26]采用鸡胚绒毛尿囊膜模型,研究丹酚酸A对血管新生作用的影响,研究发现5.56、16.67、50mg/L剂量组丹酚酸A对促进CAM血管生成有明显作用。Li等[27]利用冠状动脉结扎心肌梗死模型,研究丹酚酸A10、5、2.5mg/(kg·d)能促进缺血大鼠心肌新生血管的形成和内皮祖细胞的功能,结果表明丹酚酸A可增强缺血诱导的新生血管形成,这可能与VEGF、血管内皮细胞生长因子受体-2(VEGFR-2)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的形成增加,以及EPCs数量的增加和功能的增强有关。
2 神经保护作用
目前缺血性脑血管疾病严重危害生命健康,其病理生理基础为缺血再灌注损伤。丹参多酚酸是丹参中的主要水溶性成分,包括丹酚酸A、丹酚酸B、丹酚酸D、丹酚酸Y、原儿茶酸、丹参素、咖啡酸、迷迭香酸等化合物[28]。研究报道丹参水溶性成分具有保护脑组织神经细胞的作用。
2.1 抗炎、抗氧化作用
炎症级联反应是脑梗死缺血再灌注损伤的重要表现,炎症反应释放和聚集的多种炎性介质在缺血再灌注损伤动物模型的神经功能损伤及修复过程中发挥重要作用。脑组织缺血及再灌注过程会产生大量的氧自由基,能直接或间接引起蛋白质、脂质、核酸及生物膜等过氧化,破坏其正常结构和功能,从而引起一系列的病理变化[29]。大量文献报道显示SAFI及其有效成分通过抗炎、抗氧化途径发挥对神经细胞的保护作用。
2.1.1SAFI具有多种活性成分的SAFI能够明显提高机体中两种超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,通过清除自由基损伤,提高机体抗氧化损伤的能力,从而发挥脑保护作用[30-32]。Tang等[17]研究发现SAFI1.67mg/kg治疗卒中的抗氧化活性很可能是通过抑制NADPH氧化酶活性来实现的,其信号通路涉及AMPK/Akt/PKC。史银铃[33]建立大鼠MCAO模型,分别在术后2、24、48h腹腔注射SAFI30mg/kg,结果发现SAFI对脑缺血的抗炎作用可能是通过上调免疫抑制因子IL-10的含量及下调炎性细胞因子TNF-α的含量来实现的。
Zhuang等[34]在体外LPS激活BV-2小胶质细胞损伤以及大鼠MCAO模型研究中发现,静脉注射SAFI23mg/kg或46mg/kg能够抑制活化的小胶质细胞的炎性反应,SAFI通过抑制TLR4-NF-κB信号通路以减少炎症因子IL-1β,IL-6和TNF-α的表达。
2.1.2SAFI主要成分SAFI的多种有效成分均能通过抗炎、抗氧化途径发挥对神经细胞的保护作用。
丹酚酸B可以抑制活化的小胶质细胞介导的神经细胞炎性反应,发挥其对神经细胞的保护作用。有研究表明丹酚酸Bmg和丹参酮IIA混合物组与丹参酮ΙΙA组、模型组比较,大鼠皮质区神经细胞坏死较轻,大鼠脑内损伤区周围脑组织炎性因子ICAM-1和MMP-9均显著降低(P<0.01),提示神经保护作用与减少炎症因子生成有关[35]。
Lee等[36]用小鼠右侧脑室注射β淀粉样肽的方法建立了阿尔梅茨海默病模型,模型建立后给予丹酚酸B连续1周,结果发现10mg/kg给药组小鼠的记忆功能得到了显著改善,还明显减少了参与炎症反应的小胶质细胞及星形胶质细胞的数目;蛋白质印迹法证明丹酚酸B可以显著减少诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶-2(Cox-2)、硫代巴比妥酸反应物质的生成,促进胆碱乙酰转移酶、脑源性神经营养因子蛋白的生成。
Wang等[37]用LPS刺激小胶质细胞,结果发现丹酚酸B可以抑制小胶质细胞iNOSmRNA、IL-1βmRNA和TNF-αmRNA的表达,减少小胶质细胞NO的产生、IL-1β的释放和活性氧化物(ROS)的生成。因此,丹酚酸B是通过抗炎及抗氧化作用发挥了对神经细胞的保护作用。
内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的解偶联会加重氧化应激损伤,Mahmood等[38]发现丹酚酸A能够抑制eNOS的解偶联并且能够抑制过氧亚硝基阴离子(ONOOˉ)生成。ONOOˉ的增加会促进核因子-κB(NF-κB)介导的促炎作用[39]。Zhang等[40]建立大鼠MCAO缺血再灌注模型,探讨丹酚酸A对大鼠缺血再灌注损伤的脑保护作用,丹酚酸A静脉注射剂量为5、10、20mg/kg,结果表明丹酚酸A能够显著减少NF-κBp65的活化(P<0.),降低炎症因子如IL-6、IL-1β和TNF-α的水平,达到抗炎作用。Jiang等[41]研究表明丹酚酸A可减少缺氧复氧处理后的新生大鼠脑微血管内皮细胞(BMEC)中细胞间黏附分子-1(ICAM-1)表达,减少粒细胞黏附作用,从而发挥脑保护作用。
张秀丽等[42]通过腹腔注射鱼藤酮1mg/(kg·d)建立小鼠帕金森模型,之后连续14d注射原儿茶酸5mg/(kg·d),研究其对帕金森小鼠脑组织中相关抗氧化酶活性的影响,结果表明原儿茶酸可提高鱼藤酮诱导的帕金森模型小鼠中脑和纹状体中SOD、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等抗氧化酶的的活力,降低MDA的含量,减少自由基的产生,从而起到神经保护作用。
淀粉样蛋白1-40(Aβ1-40)是阿尔茨海默病患者脑内老年斑的主要组成部分之一,Aβ25-35是Aβ1-40的主要有害片段。有研究表明0.25mg/kg迷迭香酸能抑制Aβ25-35导致的海马体中蛋白质的硝化,0.25mg/kg迷迭香酸能对Aβ25-35引起的神经损害有保护作用,这一作用是通过捕获ONOOˉ而实现的[43]。
2.2 对神经系统细胞的保护作用
神经系统细胞包括神经细胞(神经元)和神经胶质细胞。星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞均属于中枢神经系统,对神经元支持、营养和保护中发挥着重要作用。脑源性神经营养因子(BDNF)和胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)均属于神经营养因子家族,对神经元的生存、分化及生长起着重要的作用。SAFI及有效成分通过相关信号通路的调节,维持神经元和神经胶质细胞的正常结构,发挥其神经保护的作用。
2.2.1SAFI大量研究证实SAFI具有维持神经元和神经胶质细胞的正常结构的作用,并通过多种途径的调节发挥神经保护的作用。
袁庆等[44]研究发现SAFI处理的小鼠脑胶质细胞C8-D1A培养液中BDNF和GDNF表达均有上升,且10μg/mLSAFI处理后的胶质细胞培养液可以明显提高缺氧神经元Neuro-2A细胞的活力(P<0.05)。Zhang等[45]发现C57小鼠通过MCAO卒中后,连续14d注射SAFI,大脑功能得到显著改善,BDNF和神经生长因子(NGF)大量分泌,促进神经前体细胞(NPCs)增殖以及新生神经元在脑室下区(SVZ)的长期存活。这种神经保护作用可能与Sonichedgehog(Shh)信号通路的激活有关。
缝隙连接实现了细胞群信息传递、代谢底物交换和离子平衡上的同步化,并且在神经元兴奋性、血管舒缩及内环境稳态的调节中发挥了重要作用。神经系统中占比最大星形胶质细胞也表达以Cx43为主的缝隙连接蛋白[46]。侯帅[47]用无糖DMEM/F12培养基、0.1%O2和5%CO2环境建立了糖氧剥夺的大鼠原代星形胶质细胞模型,8μg/mLSAFI能够有效起到细胞保护作用;同时,在MCAO大鼠脑梗模型中,10mg/kgSAFI能够显著上调脑组织中线粒体Cx43的表达(P<0.05),证明SAFI对脑组织的保护作用有Cx43的参与。
2.2.2SAFI主要成分SAFI的有效成分丹酚酸B、丹酚酸A、原儿茶酸、迷迭香酸和丹参素等通过促进骨髓来源的神经干细胞(BM-NSCs)增殖、调节神经生长因子的释放和分泌以及调节ROS系统等机制,维持神经元和神经胶质细胞的正常结构,发挥神经保护的作用。
Zhang等[48]采用BrdU免疫组化学法证实丹酚酸B可以促进BM-NSCs增殖,并且有浓度相关性;体外实验研究表明,BDNF可以促进骨髓间充质细胞分化成为神经元样细胞。郭国庆等[49]研究表明20、40μg/mL丹酚酸B对神经干细胞增殖均有促进作用,丹酚酸B促进神经干细胞增殖作用是通过促进Akt磷酸化实现的,P13K/Akt抑制剂(ly)可以抑制这一作用[50]。石少明等[51]研究丹酚酸B对大鼠脑缺血再灌注后缺血侧纹状体氨基酸类神经递质的影响,造模第1天开始,分别ip丹酚酸B(1、10mg/kg),1次/d,连续28d,结果表明丹酚酸B(1、10mg/kg)均能降低脑缺血后纹状体谷氨酸、γ-氨基丁酸水平,保持兴奋-抑制的平衡,进而抑制脑缺血造成的神经元坏死,改善脑缺血损伤。
Zhang等[40]发现与MCAO模型大鼠相比,丹酚酸A能够维持神经元的正常结构,增加神经元的数量。商洪才[52]的研究表明丹酚酸A对星形胶质细胞具有明显的保护作用,且在2.5mg/kg效果较好,说明丹酚酸A可促进神经生长因子的释放,抑制致炎因子的分泌,通过影响星形胶质细胞发挥其神经保护的作用。
薛小燕[53]、关水等[54]研究表明0.06mmol/L原儿茶酸与1%胎牛血清联合应用时,能够有效地提高神经元细胞的分化率,促进细胞成熟及轴突伸长;同时还能激活细胞内源性的抗氧化酶系统。李智勇等[55]用原代培养的新生大鼠脑皮质神经元制备了缺血缺氧细胞模型,分别给予1、10、μmol/L的原儿茶酸干预,结果显示细胞的存活率均升高且呈现浓度相关(均P<0.05);细胞乳酸脱氢酶(LDH)的泄漏率减少,Notch1及NF-κBp65的表达受到了抑制,这可能是其保护神经元作用的机制之一。
在鱼藤酮处理的SH-SY5Y细胞帕金森模型上,贾文婷[56]研究发现0.、10μmol/L迷迭香酸预处理可以明显降低鱼藤酮诱导的ROS生成,与模型组相比有显著性差异(P<0.);在该预处理条件下,迷迭香酸还能够抑制鱼藤酮诱导的SOD表达下降,与模型组相比有统计学意义(P<0.01)。
孙超等[57]用人工无糖培养基、1.5%O2和5%CO2环境建立了低氧低糖损伤的人拟神经元细胞(SH-SY5Y)模型,用丹参素干预后,与模型组相比明显著降低了细胞内MDA的含量以及LDH的漏出率,增加了SOD的活性,尤以终浓度为20、10μg/mL的丹参素作用最为显著,说明其对低氧低糖损伤SH-SY5Y有一定的保护作用。
2.3 抑制细胞凋亡
神经元坏死和凋亡可在脑组织局部缺血区同时并见,细胞凋亡可能出现在脑细胞坏死前,凋亡在整个缺血再灌注过程中有重要意义,涉及一系列基因的激活、表达及调控等作用[29]。SAFI及其主要成分均能通过相关信号通路调控细胞凋亡,发挥其神经保护作用。
SAFI能够通过抑制细胞凋亡来保护缺血缺氧损伤的脑组织。Tang等[17]研究表明SAFI能显著抑制Bcl-2/Bax比值降低和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)的升高,发挥抑制细胞凋亡的作用,从而减轻脑缺血再灌注造成的损伤。李蒙[58]研究表明SAFI能够降低MCAO大鼠脑组织中凋亡相关蛋白Caspase-2、t-BID、细胞色素C、Caspase-3的表达,这种脑损伤改善作用可能与抑制PIDD信号通路有关。
丹酚酸B可以减少损伤细胞ROS的生成;此外,丹酚酸B还可以显著降低损伤后神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)细胞膜电位水平,下调Bax的表达,由于对照组、模型组、给药组bcl-2的表达均相同,最终使Bax与Bcl-2的比值减小,提高细胞的存活率;同时丹酚酸B还可以显著减少活化Caspase-3蛋白的表达,以及细胞色素C的释放,丹酚酸B通过以上途径对1-甲基-4-苯基吡啶损伤后的SH-SY5Y细胞起到了保护作用[59]。β淀粉样肽(Aβ)是阿尔梅茨海默病发生时神经元凋亡启动者,可以造成DNA损伤,产生凋亡小体,下调Bcl-2的表达上调Bax的表达,为Caspase-3提供了底物,激活Caspase-3酶级联反应的发生,产生促进细胞凋亡的作用[60]。Durairajan等[61]用硫磺素T荧光免疫法及Aβ聚合免疫法证实,丹酚酸B可以抑制SH-SY5中Aβ1-40蛋白纤维的聚集,并破坏已经形成的Aβ1-40蛋白纤维。
Song等[62]用糖氧剥夺/复氧建立SH-SY5Y细胞缺血再灌注损伤模型,综合蛋白质印迹法、MTT等实验结果,证明丹酚酸A能够通过Akt途径激活FOXO3a磷酸化,进而抑制Bcl样蛋白11(BIM)和分解的Caspase-3表达,调控细胞凋亡,保护缺血再灌注后的神经细胞。
Zeng等[59]用1-甲基-4-苯基吡啶建立细胞损伤模型后,用MTT法验证迷迭香酸可以减轻由H2O2诱导的SH-SY5Y的凋亡,其机制与调节Bcl-xl和Bax这两个基因的表达有关,还与上调血红素氧化酶-1(HO-1)的表达有关,HO-1为PKA/PI3K信号途径相关酶[63]。PC12细胞为大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤,其特点是具有典型的神经细胞特性,广泛用于神经元保护作用等的研究。颜涛等[64]研究表明迷迭香酸可以抗谷氨酸诱导的PC12细胞损伤,μmol/L迷迭香酸预处理1h后,PC12细胞的凋亡率由21.11%降至3.24%,迷迭香酸可有效改善PC12细胞的存活率,这一作用可能与调节Bcl-xl和Bax这两个与细胞凋亡相关基因的表达有关。李莲[65]研究表明迷迭香酸具有抗谷氨酸诱导的PC12细胞凋亡作用,结果显示30μmol/L迷迭香酸组和60μmol/L迷迭香酸组细胞存活率随迷迭香酸浓度增加明显升高,同时迷迭香酸可以减少IκBα降解,抑制NF-κBp65蛋白活化入细胞核,表明迷迭香酸也可能通过抑制NF-κB活化发挥神经细胞保护作用。
Lin等[66]在1-甲基-4-苯基吡啶诱导神经毒性的ICR小鼠模型和小鼠多巴胺能神经元细胞系(CATH.a)模型上发现,紫草酸能够特异性抑制1-甲基-4-苯基吡啶诱导的Caspase-3和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)的活化,从而抑制神经元的凋亡。朱小琴等[67]研究紫草酸对LPS诱导的H9C2心肌细胞损伤模型的保护作用,脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)染色结果显示紫草酸(5、10、20μmol/L)能够有效改善心肌细胞的凋亡,蛋白质印迹法结果显示紫草酸能够降低凋亡相关蛋白Caspase-3的表达。
2.4 维持细胞内钙离子稳态及稳定线粒体膜电位
大脑缺血缺氧发生时,细胞内ATP合成减少,尤其在再灌注发生时,大量ROS产生,破坏线粒体结构,加重细胞内ATP的缺乏。李富强等[68-69]研究发现SAFI能够提高线粒体Na+/K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性,通过维持线粒体离子平衡,维持线粒体膜稳态而发挥神经保护作用。
丹酚酸B对缺糖缺氧损伤的大鼠皮层神经元有保护作用,这一作用是通过维持细胞内钙离子稳态以及稳定线粒体膜电位而实现的。汪云[70]研究了丹酚酸B对大鼠皮层神经元缺糖缺氧损伤的影响,结果显示在神经元缺氧缺糖4h后,丹酚酸B组与模型组相比较细胞活性、存活率均增高;LDH漏出率下降;细胞内钙离子荧光强度、细胞凋亡率下降。
庞鹤等[71]、张文生等[72]研究表明丹参素可以抑制缺氧缺糖损伤SH-SY5Y细胞胞内钙超载的情况,稳定线粒体膜电位,从而抑制细胞凋亡的发生。郭国庆等[49]研究表明丹参素可以促进胎鼠脑神经干细胞迁移,促进室管膜下神经干细胞向其他脑区迁移。
Zhang等[73]研究表明丹酚酸A能够增加过氧化氢损伤SH-SY5Y细胞的线粒体膜电位,提高细胞内ATP水平,增强细胞的氧化应激耐受能力。
迷迭香酸对星形胶质细胞也有保护作用,其机制为增加线粒体膜势能和抑制Caspase-3活性[74]。
3 抗血栓形成
临床上急性脑梗死的抗血栓治疗可以通过限制栓子向缺血半暗带扩展和维持这个区域血流而减少梗死体积,使预后改善,降低病死率和致残率。而血栓的形成与凝血、抗凝和纤溶系统功能有直接的关系,止血、凝血作用时,钙离子起着不可忽视的作用,钙离子是凝血系统中的重要离子,其对内源性、外源性凝血系统和血小板有激活作用,使纤维蛋白原转化为纤维蛋白,使血小板聚集。
3.1SAFI抗血栓形成
王洁等[75]通过大鼠右侧颈总动脉和左侧颈外静脉引管实验测定血栓湿质量,研究SAFI对血栓形成的影响,结果表明SAFIip给药25、12.5mg/kg可明显抑制血栓形成。华晓东等[76]采用生物标志物检测法评价SAFI对血小板活性的影响,结果表明在体内和体外模型中,SAFI可明显抑制血小板上由二磷酸腺苷(ADP)激活的P-选择素(CD62p)高表达,血小板的活化受到抑制。有关SAFI抗脑缺血与抗血栓的关系研究中,测定大鼠中脑动脉闭塞后血浆中6-酮-前列腺素1a(6-keto-PGF1a)、血栓素2(TXB2)和内皮素的含量,结果显示SAFI对6-keto-PGF1a无影响,但可降低TXB2水平,使PGI2/TXA2比值增大,降低血栓形成几。SAFI12.5~25mg/kg可明显抑制脑缺血致血中内皮素含量的升高,降低血栓形成。上述结果表明SAFI通过抑制了TXA2合成酶和降低缺血后内皮素的升高,发挥抗血栓的功效[75]。
3.2 丹酚酸A抗血栓形成
杜冠华等[77]采用体外和体内实验研究丹酚酸A对胶原、ADP、花生四烯酸诱导的血小板聚集功能的影响。结果表明体外给予1μmol/L丹酚酸A可抑制胶原、ADP和花生四烯酸诱导的血小板聚集;体内给药6mg/kg丹酚酸A可完全抑制胶原诱导的血小板聚集,10mg/kg酚酸A可显著抑制ADP诱导的血小板聚集。
范华英[78]体外实验研究表明丹酚酸A对ADP和凝血酶诱导的血小板聚集具有明显抑制作用,而对花生四烯酸诱导的血小板聚集抑制作用相对较弱;体内实验表明,丹酚酸A可在抑制ADP诱导的血小板聚集作用的同时,可显著增加血小板中环-磷酸腺苷(cAMP)含量,说明丹酚酸A抗血栓及抗血小板作用机制可能与升高cAMP含量有关。
丹酚酸A可以有效抑制3羧基磷脂酞肌醇激酶(PI3K)下游分子的磷酸化,而对类固醇受体共激活子家族(Src)和p48的激活却没有影响,说明丹酚酸A通过抑制PI3K途径降低血小板激活和体内动脉血栓的形成[79]。Liu等[80]研究结果表明丹酚酸B可通过体外抑制激动剂P2Y12受体和PDE抑制剂,从而抑制血小板激活。
4 血脑屏障保护作用
血脑屏障指在血管和脑之间有一种选择性地阻止某些物质由血进入脑的“屏障”,在维持脑的内环境稳定中发挥重要作用,其严格控制血与脑之间物质的交换,对血液中的物质进入脑内有一定的选择和限制。因此,药物通过血脑屏障进入脑脊液,对脑梗死的治疗将起到积极的作用[81-82]。韩秀娟等[83]通过建立模拟体内血脑屏障模型,从丹酚酸组分中筛选出丹参素、原儿茶酸、咖啡酸、异阿魏酸、紫草酸、迷迭香酸等至少6个成分能够穿越血脑屏障。
4.1SAFI
Wu等[84]利用大鼠自发性高血压模型研究SAFI对血脑屏障通透性和大脑微血管周细胞凋亡的影响,结果显示SAFI能够降低大鼠自发高血压模型的血脑屏障通透性,可能与通过激活Ras/Raf/MEK/ERK通路抑制Ang-2诱导的周细胞凋亡相关。SAFI能够通过抗机体自由基氧化损伤,上调SOD的活性,减少MDA含量,从而减少MMP-9的表达,增加紧密连接蛋白和连接蛋白-5的表达量,而减少了紧密连接蛋白的降解,降低血脑屏障的通透性,保护血脑屏障,减轻脑水肿,保护脑组织[32]。
4.2 丹酚酸B和丹酚酸A
丹酚酸B对脑缺血引起的血脑屏障损伤有保护作用,有关丹酚酸B对脑缺血再灌注损伤大鼠血脑屏障的影响的作用机制的研究表明,丹酚酸B(1、10mg/kg)能够明显改善缺血再灌注引起的IgG渗出的增加,抑制MMP-9和(NOS2表达,同时丹酚酸B(1、10mg/kg)可明显降低p-p38和p-ERK1/2蛋白的含量,因此丹酚酸B通过抑制MMP-9激活和抑制丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路发挥血脑屏障的保护作用[85]。
有关丹酚酸A减轻大鼠脑缺血再灌注损伤的机制研究表明,丹酚酸A能够通过减少受损脑区MMP-9的表达和活化,抑制闭锁连接蛋白-1(ZO-1)、紧密连接蛋白和连接蛋白-5的降解,从而维持血脑屏障的完整性[86]。
刘成娣等[87]比较阿司匹和丹酚酸A预防给药对脑缺血模型血脑屏障的保护作用,连续5d分别ig给予0.5%羧甲基纤维素钠,10mg/kg丹酚酸A和mg/kg阿司匹林,结果显示10mg/kg丹酚酸A能够显著增加紧密连接蛋白的表达,而mg/kg阿司匹林无明显作用,说明预防给药对于大鼠自身电凝血栓移位脑缺血模型血脑屏障具有保护作用,且优于阿司匹林预防给药。
Wen等[40]研究丹酚酸A对大鼠MCAO模型的脑保护作用,采用脑中动脉闭塞法建立局灶性脑缺血再灌注模型于1.5h再灌注,丹酚酸A静脉注射剂量为5、10和20mg/kg,可显著降低梗死体积和神经缺陷评分;同时结果显示丹酚酸A通过下调基质金属蛋白酶MMP-9和上调金属蛋白酶抑制剂TIMP-1的水平,减轻血脑屏障的损伤。
5 改善脑功能障碍
SAFI及主要成分能够促进脑缺血恢复期神经功能的恢复和神经再生,增加海马区域新生神经元数目,改善脑缺血学习记忆功能。
5.1SAFI
张晔[88]通过构建实验性缺血小鼠,研究SAFI对神经功能和神经再生的影响,各组小鼠分别于造模后24h开始ip不同剂量的SAFI(15、30mg/kg),连续14d。相关研究表明结果表明延迟性SAFI治疗可显著改善脑缺血小鼠的神经功能,同时可促进梗死侧SVZ区神经前体细胞的增殖、分化、迁移及少突胶质前体细胞的增殖及分化,其机制是通过激活shh信号通路,上调BDNF、NGF的表达从而诱导神经再生。
李琦[89]通过构建MicroRNA-30e海马过表达模型大鼠,研究SAFI对大鼠学习记忆功能的影响及作用机制,造模2周后SAFI高剂量组和SAFI低剂量组分别尾静脉iv浓度为2、1mg/mL的SAFI10mL/kg,结果表明MicroRNA-30e过表达可能降低了海马局部一致性及与扣带回的功能连接,进而损伤大鼠认知功能,而SAFI可明显提高海马的局部一致性,增强海马与扣带回的功能连接,发挥改善大鼠认知功能的功效。
沈莉[90]研究显示SAFI30、60mg/kg通过保护APP/PS1小鼠海马的组织结构,降低APP/PS1小鼠海马组织淀粉样蛋白的表达,降低炎细胞-小胶质细胞的密度,保护APP/PS1小鼠与记忆相关的海马CA1区神经元细胞,血管内皮细胞的超微结构,从而调节血浆及海马组织代谢物质,进而提高APP/PS1小鼠的学习和记忆能力。
5.2 丹酚酸A和丹酚酸B
丹酚酸对小鼠记忆获得功能障碍具有明显的改善作用,丹酚酸A和丹酚酸B可以提高小鼠的学习成绩,减少训练中的错误次数,延长潜伏期,改善记忆获得功能[91]。
有关丹酚酸B鼻腔给药对脑缺血损伤大鼠学习记忆能力及神经再生的影响的研究表明,丹酚酸B鼻腔给药可在海马组织有一定的药物分布,可以明显改善脑缺血损伤导致的学习记忆能力,这种作用可能与直接促进海马神经干细胞增殖有关[92]。丹酚酸B(每天ip丹酚酸B22.5mg/kg,连续6周)可能通过清除衰老过程中不断增加的自由基、降低脑组织mtDNA含量,抑制脑组织脂质过氧化反应,延缓衰老引起的脑组织生理生化功能的改变,从而改善衰老所致的学习记忆功能障碍[93]。
杜冠华等[94]体内实验表明10mg/kg丹酚酸A可以减轻脑缺血再灌注导致的小鼠学习记忆功能障碍状态,并使小鼠脑缺血再灌注后脑组织中脂质过氧化产物MDA含量明显降低;体外实验表明0.1、0.01μmol/L丹酚酸A可以抑制大鼠脑组织匀浆脂质过氧化反应和羟自由基的生成,因此说明丹酚酸A可有效清除脑缺血再灌注中的自由基,抑制脑组织脂质过氧化,减轻缺血再灌注引起的脑组织损伤,从而改善脑缺血后形成的学习记忆功能障碍。丹酚酸A改善记忆的机制可能与影响脑内单胺类递质和Ca2+代谢,调控cAMP水平、PKC活性及蛋白磷酸化,诱导c-fos基因的表达有关[95]。
6 结语
目前针对脑缺血的复杂病理机制,研究开发了大量的化学合成新药,但这些药物的治疗效果并不理想或尚未得到临床循证验证,且部分产品毒副作用大。在缺血性脑卒中或脑梗死的治疗过程中,中医药补充了现代医药的不足,且取得了良好的疗效。中药具有多成分、多靶点的特点,通过多种机制发挥协同作用,在缺血性脑卒中或脑梗死的治疗过程中发挥了更好的疗效[96]。
SAFI是由丹参的水溶性酚酸类有效部位制成的冻干粉针,历时二十余年研发和十余年改进工艺倾力打造,根据脑梗死的全病理过程设计研发,应用均匀设计-高通量筛选方法筛选确认,符合抗中风药物的多种要件[97]。同时SAFI的多种有效成分交织成一个网络系统,相互作用和影响,可快速改善脑缺血,全面保护脑神经,明显提升脑梗患者的生存质量[11]。
结合近年来的研究成果,本文对SAFI及主要成分改善脑部循环、保护神经、抗血栓形成、保护血脑屏障和改善脑功能障碍5个方面的药理作用及作用机制进行了归纳总结。其中围绕SAFI的保护神经和抑制细胞凋亡机制、抗血栓机制、保护血脑屏障方面均开展了大量实验,并分别明确了其药效和作用机制。但在改善脑部循环和改善脑功能障碍两方面的研究应开展进一步的探索:(1)在改善脑部循环方面,围绕微循环和血管新生开展了部分实验,但其改善侧枝循环的药效及作用机制的资料较少,改善侧枝循环是治疗心脑血管疾病发展的新方向,深入开展其药效及作用机制的研究将有助于SAFI的临床的推广;(2)在改善脑功能障碍方面,多集中于动物实验,其动物模型的选择具有一定的局限性,应结合临床实际情况,选择与临床适应症锲合度较高的模型进行机制的深入研究。
本文通过对SAFI的药效及作用机制进行综述,以期为SAFI进一步深入研究开发提供参考,为临床治疗缺血性脑卒中提供理论依据。
参考文献(略)
来源:张燕欣,梁佳威,万梅绪,李智,宋美珍,苏智刚,李德坤,鞠爱春.注射用丹参多酚酸治疗缺血性脑卒中的药理作用及机制研究概述[J].药物评价研究,,43(8):-.
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