丹参及其药效物质基础在脑缺血再灌注损伤中的研究进展.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：丁福林(2002)，男，汉族，浙江宁波人，本科在读，医学影像学。-9-丹参及其药效物质基础在脑缺血再灌注损伤中的研究进展 丁福林 史卓璐 赵 语 许垚琦 杨淑悦 浙江中医药大学第一临床医学院，浙江 杭州 310000 摘要：摘要：缺血性脑卒中是目前全球高发且致死率高的疾病之一，其缺血区恢复血流供应后的脑缺血再灌注损伤是导致脑神经功能损伤的重要因素，极大威胁人类生命健康。其涉及炎症反应、氧化应激、线粒体损伤、钙离子超载等多种发生机制，是一个复杂的病理生理过程。目前，中药及其有效成分在缺血性脑血管疾病的治疗中正逐渐受到重视，以丹参为主要成分的中药制剂被广泛用于治疗心脑血管疾病。其中，丹参及其药效物质基础通过作用于不同信号通路，调节相关蛋白表达水平，发挥抗炎、抗氧化的作用，对脑缺血再灌注损伤具有一定的治疗效果。目前，国内外学者通过深入探讨脑缺血再灌注损伤的各种发病机理，对丹参中有效成分在脑缺血再灌注后脑神经保护作用进行了大量研究。本文围绕脑缺血再灌注损伤的相关作用机制，就丹参及其药效物质基础对于缺血后再灌注的脑神经保护作用及相关机理进行了分析研究。关键词：关键词：丹参；脑缺血再灌注损伤；有效成分；抗氧化 中图分类号：中图分类号：R285 0 引言 脑卒中作为临床常见脑损伤疾病，是由于大脑血流中断，导致脑组织缺血缺氧，难以满足代谢需求，进而产生一系列神经功能障碍和组织损伤的急性脑血管病。主要包括缺血性和出血性，前者约占 87%，是目前世界范围内致死率和残疾率最高的疾病之一1。当恢复缺血区血流供应，脑损伤不但没有恢复反而加剧，出现了更为严重的继发性损伤，称为脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI）。CIRI 涉及氧化应激、钙离子超载、炎症反应等众多病理机制，且彼此重叠，相互联系，对卒中后神经修复和功能重建危害极大。故如何干预 CIRI 引发的一系列病理级联反应，有效进行脑血管及神经元保护是现代脑血管疾病研究的重要方向。丹参是唇形科植物丹参（Salvia miltiorrhiza Bge.）的根茎或干燥根，在神农本草经中记载有“祛瘀止痛，活血凉血，安神除烦”之功效，数千年来被广泛使用。丹参及其药效物质基础包括丹参素、丹参酮、丹参酸 A、丹酚酸 B 等。其中，丹参酮是目前公认的含量最高的成分2。研究显示，丹参具有抗炎、抗自由基、降低细胞内钙超载等功效，对 CIRI 具有一定的治疗效果，但目前对于其具体作用机制尚未可知3。据此本文将简要阐述CIRI相关的病理级联反应及丹参的药效物质基础在治疗 CIRI 中的药理作用，旨在寻找治疗再灌注损伤的潜在靶点，并为丹参的临床应用提供依据。1 CIRI 的相关作用机制 1.1 炎症反应 CIRI 过程中炎症介质水平不断升高，激活机体免疫细胞，在中枢神经系统中发生炎症反应4。当 CIRI发生后，小胶质细胞迅速聚集于大脑缺血部位，通过转化脑内凋亡细胞发挥细胞毒性作用，诱导炎症介质释放。星形胶质细胞不仅促进小胶质细胞的增殖，其激活后数量的增加还会间接诱使炎症介质水平上升。由于缺血时血流流速慢，中性粒细胞黏附于血管，并在缺血部位大量集聚，加剧脑损伤5。CIRI 后炎性细胞因子（IL-1、TNF-）、趋化因子（MIP-1、MCP-1）、黏附分子（ICAM-1、CD62P）等多种炎症介质含量显著增高。这些炎症介质表达增多，一方面通过增加血脑屏障（BBB）通透性，加重脑组织水肿；另一方面通过提高免疫细胞粘附性，加重炎症反应5。1.2 氧化应激 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-10-氧化应激(oxidative stress，OS)，是指在机体受到外界的有害物质刺激时，体内会产生大量活性氧(ROS)，引发体内氧化与抗氧化作用之间的失衡，致使ROS 蓄积，从而造成细胞氧化损伤的过程。ROS 是包括氧自由基、超氧阴离子(O2-)和羟基自由基(OH)等在内的 O2 衍生的自由基。主要的细胞来源是线粒体，当其在体内积聚时，会分解膜蛋白，致使线粒体功能不全最终导致细胞裂解坏死。1.3 细胞凋亡 坏死和凋亡是CIRI导致神经元死亡的两种主要形式。细胞凋亡是一种特殊的细胞死亡类型，其机制大致可分为三大类：一类是以半胱氨酸蛋白水解酶（aspartate-specific cysteine proteases，caspases）为基础，可通过内质网应激途径、线粒体途径和死亡受体途径激活 caspase 酶类家族，触发级联反应，引起细胞凋亡；一类是涉及转录介导因子癌基因(Bcl-2)和肿瘤抑制基因(p53)的转录机制，Bcl-2 在促凋亡基因占优势时凋亡，p53 可通过直接或间接途径导致细胞凋亡；还有一类是以线粒体产物为基础，由线粒体通透性转运孔导致的膜内细胞凋亡相关因子、caspase 活化物和黄素蛋白（AIF）的异常释放来驱使凋亡6。1.4 线粒体损伤 人体器官中，大脑的耗氧量最大，其主要依靠神经元和神经胶质细胞的线粒体活性提供能量。发生氧化应激时，会造成线粒体内 ROS 积聚，蛋白质和脂质等被氧化。有研究表明，ROS 与自噬体产生和降解过程的信息传递有关7。因此，氧化应激也会通过提高自噬水平，致使线粒体受损的加剧，导致恶性循环。此外，线粒体中能量代谢的途径电子传递链受阻也会引发线粒体损伤。研究发现8，线粒体复合物的损伤会造成线粒体内 ATP 数量减少，影响细胞能量代谢。而Pink1/Parkin 介导的有丝分裂和 PGC-1介导的线粒体生物发生，可以有效减少线粒体受损，并能对脑组织起到一定的保护作用。前者通过减少脑内受损线粒体的积累，后者减少脑内 ROS，减弱氧化应激的损害9。1.5 钙离子超载 细胞内钙离子大部分都储存在内质网与线粒体中，调节细胞基本功能。脑缺血时细胞内 ATP 含量减少和H+生成增多，Na+/Ca2+交换蛋白的活性受到抑制，影响 Na+、Ca2+等的流动。恢复血液再灌注时，缺血细胞内 Na+含量增加并且细胞内外形成 H+浓度差，直接或间接地促进 Na+/Ca2+交换蛋白的反向转运，吸收胞外Ca2+导致钙超载10。钙超载导致 CIRI 加重的作用途径主要是通过钙依赖性磷脂酶的活化作用完成，该类酶能够分解膜磷脂，引起胞内膜性结构的破坏，分解产生的前列腺素及游离脂肪酸会对细胞造成一定的毒性；钙进入细胞后与磷酸根结合成磷酸钙，该物质过度沉积会影响线粒体进行氧化磷酸化，使得胞内 ATP 数量减少，造成线粒体损伤11。图 1 CIRI 相关作用机制 2 中医药在 CIRI 中的治疗与应用 CIRI 在传统中医学中俗称“中风”。中风在症因脉治有记载：“半身不遂之因，或气凝血滞，脉痹不行，或胃热生痰，流入经遂。”认为中风的病机为气虚难以统血、脑窍阻塞、经脉不通，而肾虚、血滞为其病因12。对于 CIRI 的复杂机制而言，单一途径作为治疗靶点往往难以取得成效。而中医药在治疗脑缺血方面历史悠久，单味药和复方制剂在预防和治疗 CIRI 中都获得了令人满意的效果，具有多途径、多环节、多靶点等治疗特点。传统治疗“中风”的中药制剂主要有补益类、活血类和平肝类，通过活血化瘀、化痰通腑、补肾益气等方式发挥疗效。相比于临床用药，中药及其复方由于其包含多种化学成分，能以多种受体、多条通路整体对 CIRI 发挥治疗作用，较单味药的单纯叠加有更好的治疗效果，具有得天独厚的优势，使得有关中药治疗 CIRI 的深入研究越来越被学术界所关注。中药及其有效成分通过调节信号通路中有关蛋白基因表达，缓解炎症反应与氧化应激、减轻能量代谢障碍、抑制神经元凋亡，从而发挥神经保护作用12。3 丹参及其药效物质基础在 CIRI 中的治疗现状 中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-11-3.1 丹参的临床应用 丹参主要用于治疗冠心病、心绞痛、胸闷等症状，随着其药理研究的不断深入，发现其对脑、肝、肾等部位的疾病均具有良好的治疗效果，临床上还可用于器官移植术后恢复。丹参注射液是一种从丹参中提取的药物制剂，已经在干预治疗脑缺血性疾病方面展现出卓越的疗效13。一项临床研究表明，在常规治疗上加用丹参注射液静脉滴注，能提高冠心病伴心绞痛患者治疗总有效率，抑制心室重构此外，其他制剂如复方丹参饮、丹参滴丸等也在治疗冠心病方面具有显著效果。近年来的研究还表明，丹参制剂对于糖尿病患者的肾部微炎症状态有一定的缓解作用，并可以延缓肾病的进展14。3.2 丹参的有效成分及其临床应用 丹参总酚酸提取物（DF），通过水提醇沉法或水煎法制备，包含丹酚酸 A-C、丹参素、迷迭香酸及其甲脂等水溶性成分。主要剂型为丹参注射液;主要中药复方制剂包括丹参素注射液、丹红注射液、复方丹参膏、丹参黄芪注射液等15。丹参总酮提取物（DST），采用醇提工艺制备15，包含丹参酮A，丹参酮，隐丹参酮等脂溶性成分。丹参酮胶囊、丹参酮片等品种对痤疮、蜂窝组织炎等化脓性感染性疾病有较好的疗效;丹参酮A 磺酸钠注射液、丹参舒心胶囊等品种主要用于治疗心脑血管疾病。丹参总酚酸合用总酮提取物（DF+DST）多应用于复方制剂15，对心脑血管疾病有良好疗效。主要品种包括冠心静片、丹七片、复方丹参片、冠心丹参片等。3.3 丹参中有效成分在治疗 CIRI 中的作用 3.3.1 丹酚酸 A 丹酚酸 A（SalA）在抗肝损伤及心脑血管保护等方面效果良好，能缓解细胞内钙超载现象，起到保护器官的作用，并且降低体内氧自由基数量，发挥抗氧化作用。有学者发现，发生 CIRI 时，SalA 能够抑制细胞凋亡，是通过介导 Akt 信号通路，降低脑组织中 cPLA2表达 实 现的。少量 对 照 实验 显示 SalA 实验 组ICAM-1mRNA 表达水平显著低于对照组，推测 SalA 抗CIRI 的机制可能与下调 ICAM-1mRNA 表达有关。SalA 以清除自由基为特征，发挥抗氧化作用。研究发现，SalA 能激活 Nrf2/HO-1 信号途径，促进抗氧化因子的表达，增加细胞存活率。还有研究指出 SalA通过抑制紧密连接蛋白的降解，抑制 NF-B 活化，达到抗氧化保护细胞的作用。同时也有较多学者开展了对SalA保护小鼠的认知学习功能的研究。杜冠华等发现，SalA 可通过降低脑组织脂质过氧化物 MDA 含量，减轻 CIRI 导致的小鼠学习记忆功能障碍。此外，SalA 还可通过抑制大鼠体内炎症因子的表达，缓解大鼠认知功能损伤。3.3.2 丹酚酸 B 丹酚酸 B（SalB）具有抗氧化、改善能量代谢障碍、改善学习记忆功能并且抑制细胞凋亡等作用，对 CIRI起到一定保护作用。目前神经血管单元在脑缺血治疗中的作用引起较多学者关注，证实 SalB 可能通过多种机制发挥 BBB 的保护作用。李琴等发现 SalB 能够阻遏 p-ERK 和 p-p38的磷酸化，通过介导调节 MAPK 信号通路，发挥对 BBB的保护作用。也有相关研究发现 SalB 可以维持血管活性物质平衡并降低血管内皮细胞黏附分子表达。SalB 能够减少缺血区神经元细胞的凋亡，促进机体功能恢复。目前有多项研究得出结论，SalB 通过减少 Bax 表达，增加 Bci-2 表达，调节其促凋亡和抗凋亡作用，发挥 CIRI 后的神经保护作用。钟静等还发现SalB 可以促进缺血性脑损伤大鼠脑内 SGZ 和 SVZ 的神经发生过程，促进肢体功能恢复。同时，研究发现 SalB 能够抑制缺血区炎症反应。SalB 通过显著降低神经系统中 GFAP，IL-1，IL-6，TNF-等多种炎症因子的表达，发挥神经保护作用。方蕾等研究显示 SalB 可以降低 TXB2 含量，减少TXB2/6-keto-PGF1和黏附分子的表达，抑制炎症反应。3.3.3 丹参素 丹参素（DSS）作为丹参的主要成分之一，证实能够缓解大鼠心肌缺血再灌注损伤，但对于 CIRI 保护作用研究较少。DSS 可减轻大鼠海马区神经元凋亡，改善缺血区域病理形态变化。研究发现 DSS 作用于 PI3K/Akt 信号通路，提高细胞内 Bcl-2/Bax 水平，从而发挥抑制凋亡的作用。一项随机对照试验证实 DSS 通过抑制受损组织中的 TLR4/NF-B/Nrf2/HO-1 通路，从而提高脑细胞内抗氧化因子活性，抑制炎症反应，减少 MDA 等氧中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-12-化物质含量从而实现神经系统的保护作用。DSS 的研究常与羟基红花黄色素 A（HSYA）合用探讨其对 CIRI 的保护作用，许航在对照研究中发现HSYA-DSS 配伍具有协同效果，通过上调 Nrf2/HO-1 水平并下调 TLR4/NF-B 水平，减轻缺血区炎症反应和氧化应激。同期研究中，夏颖发现 NLRP3-caspase-1信号转导途径可能与 HSYA-DSS 的神经保护作用有关，其作用机制是通过抑制 NLRP3 激活来降低 caspase-1、IL-18 等炎症因子的表达。3.3.4 丹参酮 IIA 丹参酮 IIA(TSA)在预防缺血损伤模型和治疗脑血管疾病中发挥抗肿瘤，抗细菌，抗炎症，抗氧化和抗凋亡等作用。TSA 已被证实具有降低自由基损伤的作用。研究发现 TSA 可通过抑制细胞内过氧化反应、增加内源性抗氧化活性等多种途径实现对CIRI的保护作用。TSA 在脑缺血区的抗凋亡作用中可能与以下几方面因素有关：（1）抑制 CIRI 后 NF-Bp65 的水平，调节相关凋亡蛋白，延缓凋亡。（2）通过调节 Bcl-2水平，降低 caspase-3 水平，从而使 Bcl-2 表达具有抑制细胞凋亡的作用（3）诱导 TORC1 核转位以及上调TORC1、pCREB 和 BDNF 的表达，减少细胞凋亡。目前，TSA 对 BBB 具体作用机制尚未明确。研究证明，TSA 可能是通过下调 RAGE 和 TLR4，上调 claudin-5的表达来改善 BBB 通透性和内皮细胞功能。TSA 还可能通过抑制 ICAM-1、MMP-9 的表达，抑制 ZO-1 和闭塞素的降解，降低 BBB 通透性，减少大鼠脑缺血损伤后损伤部位水肿的形成。4 问题与展望 目前对于丹参的研究视角局限于单一活性成分如SalA、SalB 以及 DSS 等药效学研究且研究工作存在大量重复。同时，丹参虽已被证实可用于治疗临床心血管疾病，但 SalB 与 TSA 的抗凋亡机制以及 DSS 激活PI3K/Akt 等抑制凋亡的信号通路等等药理作用机制未清，临床应用上也未制定统一的应用标准。因此，研究丹参及其药效物质基础在CIRI中的作用特点在临床合理用药中具有重要现实意义。参考文献 1Virani SS,Alonso A,Aparicio HJ,et al.Heart Disease and Stroke Statistics-2021 Update A Report From the American Heart Association.CIRCULATION,2021.143(8):p.e254-e743.Zhou L,Zuo Z,Chow MS.Danshen:an overview of its chemistry,pharmacology,pharmacokinetics,and clinical use.J Clin Pharmacol.2005;45(12):1345-1359.2胡霞敏,周密妹,胡先敏等.丹参酮A 预防性给药对脑缺血/再灌注损伤炎症反应的影响J.中国药理学通报,2006,(04):436-440.3李力仙,戴黎萌.脑缺血再灌注相关的免疫细胞和细胞因子J.国外医学(免疫学分册),2000,(03):140-142.4陈玉敏,陈涛平,冯浩楼.脑缺血再灌注损伤机制与治疗现状J.医学研究与教育,2012,29(06):47-54.5邓银侠,高俊玲.脑缺血再灌注后细胞凋亡基因的研究进展J.中国现代医药杂志,2009,11(04):134-136.6MAZQ,XINZL,DiW,etal.Melatonin and mitochondrial function during ischemia/reperfusion injuryJ.Cell Mol Life Sci,2017,74(21):3989-3998.7GALKINA.Brainischemia/reperfusion injury and mitochondrial 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