羥基紅花黃色素A對繼發(fā)性腦損傷治療機制的研究進展

趙彩霞，劉曉雷，齊洪武

創(chuàng)傷性腦損傷根據(jù)致病因素和病理過程可分為原發(fā)性腦損傷(primary brain injury, PBI)和繼發(fā)性腦損傷(secondary brain injury, SBI)[1]。SBI是在PBI的基礎(chǔ)上，多種因素導(dǎo)致腦血流量改變，不能適應(yīng)腦組織氧代謝需求的病理改變。其發(fā)病機制較為復(fù)雜，包括氧化應(yīng)激反應(yīng)、神經(jīng)炎癥反應(yīng)、血腦屏障破壞、鈣離子超載、興奮性氨基酸中毒等[2-4]。這些繼發(fā)性病理變化相互作用，造成腦組織發(fā)生水腫、缺血缺氧、顱內(nèi)壓增高，導(dǎo)致神經(jīng)細胞的凋亡，使創(chuàng)傷性腦損傷患者的神經(jīng)功能損傷更加嚴(yán)重[5]。合并低血壓或高熱等加重SBI危險因素創(chuàng)傷性腦損傷患者的病死率和致殘率顯著高于單純創(chuàng)傷性腦損傷患者[6]。紅花黃色素是紅花中的主要化學(xué)成分，羥基紅花黃色素A(hydroxysafflor yellow A, HSYA)是紅花黃色素中含量最高，且藥理作用最強的水溶性成分，是一種醌式查爾酮苷類結(jié)構(gòu)化合物[7]。近年來研究表明，HSYA在治療SBI中表現(xiàn)出良好的臨床效果，具有抗氧化應(yīng)激反應(yīng)、抗神經(jīng)炎癥、抗興奮性氨基酸毒性、改善血腦屏障功能、改善血液流變學(xué)等藥理作用，能夠有效治療SBI。本文根據(jù)相關(guān)文獻資料進行分析、整理和歸納，對HSYA治療SBI藥理機制的研究進展作一綜述。

1 HSYA治療SBI的藥代動力學(xué)基礎(chǔ)

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，消化道吸收的HSYA可在20～50 min達到最高血藥濃度，但絕對生物利用度僅為1.2%，且生物利用度受胃腸道穩(wěn)定性、胃腸道蠕動速度、吸收部位等因素影響[8]。HSYA口服給藥時具有一定的膽汁外排效應(yīng)，因此，其在臨床上應(yīng)用以靜脈給藥為主。有研究發(fā)現(xiàn)，HSYA在3～12 mg/kg劑量范圍內(nèi)靜脈注射有明顯的線性藥代動力學(xué)特征[9]。復(fù)方配伍后HSYA的生物利用度也有所提高。施笑暉等[10]比較了雄性大鼠分別經(jīng)尾靜脈給予谷紅注射液、注射用HSYA單體溶液后HSYA的藥代動力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)與HSYA單體給藥組比較，谷紅注射液組血藥濃度-時間曲線下面積明顯升高，并且能明顯降低清除率，延長消除半衰期。藥物對SBI發(fā)揮保護作用的前提和基礎(chǔ)是透過血腦屏障入腦。動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，將紅花凍干粉經(jīng)正常小鼠尾靜脈注射后，在小鼠腦組織中未檢出HSYA，推測原因可能為HSYA極性較大難以透過血腦屏障[11]。靜脈注射HSYA的創(chuàng)傷性腦損傷大鼠模型在腦組織中檢測到HSYA，其機制可能是大鼠腦損傷后血腦屏障被破壞導(dǎo)致通透性增加，使HSYA容易通過[12]。

2 HSYA治療SBI的藥理作用

2.1抗氧化應(yīng)激反應(yīng) 近年來，氧化應(yīng)激反應(yīng)被認為是SBI的核心病理生理環(huán)節(jié)[13]。創(chuàng)傷性腦損傷后在金屬離子的作用下，形成大量自由基而加重腦損傷。局部區(qū)域的腦血流減少，組織細胞內(nèi)ATP產(chǎn)生障礙，也造成腦組織自身清除氧自由基的能力變差。由于腦組織的氧代謝率高，抗氧化能力弱，脂質(zhì)含量高，極易受到氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響，使顱內(nèi)氧化應(yīng)激與抗氧化應(yīng)激的平衡狀態(tài)被打破，從而繼發(fā)腦組織氧化應(yīng)激損傷。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，HSYA能夠增強過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的活性，提高還原型谷胱甘肽與氧化型谷胱甘肽的比例，同時降低體內(nèi)丙二醛的水平[14]。曾瓊瑤等[15]在創(chuàng)傷性腦損傷研究中應(yīng)用HSYA作為抗氧化應(yīng)激的有效靶成分，通過與丹川紅母方進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HSYA能顯著提高創(chuàng)傷性腦損傷后腦組織的活性，而且在創(chuàng)傷性腦損傷后第12小時對超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活力的影響最為明顯。張歡和張立偉[16]的研究發(fā)現(xiàn)，紅花抗氧化作用的兩種主要有效成分是HSYA及紅花黃色素B，抑制羥基自由基介導(dǎo)的2-脫氧核糖氧化降解、清除1,1-二苯基-2-苦肼基自由基是這兩種成分抗氧化作用的基本途徑。調(diào)節(jié)細胞內(nèi)氧化還原平衡的重要轉(zhuǎn)錄因子核因子-E2-相關(guān)因子2(nuclear factor E2-related factor 2, Nrf2)，可在全身各器官中表達[17]。袁丹等[18]研究發(fā)現(xiàn)，谷紅注射液能夠通過激活ERK/Nrf2/HO-1信號通路，促進p-ERK、Nrf2、HO-1蛋白表達，降低腦組織氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而對新生大鼠的腦組織發(fā)揮保護作用。Chen等[5]研究發(fā)現(xiàn)，紅花黃色素和HSYA能顯著增強過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α和Nrf2的表達，以及抗氧化酶超氧化物歧化酶的活性。

2.2抗神經(jīng)炎癥反應(yīng) 創(chuàng)傷性腦損傷后受損神經(jīng)元釋放的趨化因子可募集中樞免疫細胞[19]。其分泌的促炎細胞因子可引起SBI的發(fā)生，主要是通過促進小膠質(zhì)細胞向M1表型分化、促使炎性細胞產(chǎn)生大量的炎性細胞因子、增加下游信號分子的表達、產(chǎn)生炎癥反應(yīng)、形成炎癥軸、增加急性期蛋白的產(chǎn)生、破壞血腦屏障、加重腦水腫、促進細胞凋亡，從而引起和加重SBI[20]。抑制活化的小膠質(zhì)細胞分泌炎性細胞因子或抑制小膠質(zhì)細胞向M1表型分化均可有效減輕炎癥反應(yīng)，起到腦保護作用[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，HSYA能有效抑制脂多糖刺激而引起的炎癥信號通路及其下游炎性介質(zhì)的釋放，包括Toll樣受體4/核因子-κB(Toll like receptor 4/nuclear factor-κB, TLR4/NF-κB)、核因子-κB/絲裂原活化蛋白激酶(nuclear factor-κB/mitogen activated protein kinase, NF-κB/MAPK)信號通路和下游環(huán)氧化酶-2、白細胞介素-1β、白細胞介素-6及腫瘤壞死因子-α等炎性介質(zhì)，同時HSYA還可以介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞由M1表型向M2表型轉(zhuǎn)化，促進組織損傷修復(fù)[22]。MAPK是調(diào)控炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子，能夠調(diào)節(jié)炎性細胞因子和轉(zhuǎn)錄因子，并促進白細胞聚集活化[23]。趙紅領(lǐng)等[24]研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)紅花黃色素濃度升高后，能通過阻斷p38/MAPK信號通路，降低p-p38的蛋白表達量，從而促進星形膠質(zhì)細胞增殖。另外的研究發(fā)現(xiàn)，紅花黃色素可從炎性信號級聯(lián)反應(yīng)的源頭TLR4發(fā)揮作用，有效而系統(tǒng)地抑制糖氧剝奪/復(fù)氧導(dǎo)致的BV2小膠質(zhì)細胞炎癥反應(yīng)，發(fā)揮其抗炎作用[25]。

2.3抗興奮性氨基酸毒性 谷氨酸的病理性升高是創(chuàng)傷性腦損傷初始神經(jīng)元凋亡的主要因素，谷氨酸的興奮性毒性導(dǎo)致鈣離子快速進入細胞內(nèi)，引起鈣過載，進而激活一系列的信號級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細胞凋亡[26]。也有研究認為，創(chuàng)傷性腦損傷會改變N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid, NMDA)受體的功能，并影響其他離子通道，引發(fā)興奮性毒性[27]。NMDA受體所造成的神經(jīng)元損傷，可以通過阻斷NMDA受體、α-氨基-3羥基-5甲基-4異惡唑受體和其他谷氨酸受體的激活，阻斷谷氨酸的合成并減少釋放，減少鈣離子內(nèi)流，從而達到預(yù)防的目的[28]。HSYA能夠通過增高Bcl-2/Bax蛋白的表達比例，對NMDA受體的過度激活進行抑制，降低其興奮性，減輕興奮性氨基酸神經(jīng)毒性損傷，對谷氨酸及NMDA誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷起到保護作用[29]。HSYA還能直接抑制谷氨酸的釋放，從而間接抑制突觸后膜的NMDA受體過度激活，而且與既往發(fā)現(xiàn)的NMDA受體抑制劑不同，HSYA通過抑制NMDA受體發(fā)揮神經(jīng)保護作用的同時對神經(jīng)細胞沒有毒性，這就驗證了HSYA在臨床應(yīng)用中的安全性[30]。潘璐佳等[31]研究發(fā)現(xiàn)，谷紅注射液的主要成分乙酰谷酰胺和HSYA對維持腦缺血大鼠海馬區(qū)興奮-抑制性氨基酸神經(jīng)遞質(zhì)的平衡具有一定協(xié)同作用。

2.4改善血腦屏障功能和血液流變學(xué) 創(chuàng)傷性腦損傷發(fā)生后，血腦屏障的結(jié)構(gòu)與功能損傷是血管源性腦水腫形成的病理基礎(chǔ)。腦水腫引起局部顱內(nèi)壓增高進一步導(dǎo)致腦血流量減少[32]。腦血流量減少導(dǎo)致腦細胞壞死和腦組織缺血缺氧加重，引發(fā)SBI，又進一步加重血腦屏障的破壞，如此形成惡性循環(huán)導(dǎo)致病情逐漸加重。緊密連接相關(guān)蛋白是組成緊密連接的主要結(jié)構(gòu)蛋白，在維持血腦屏障功能的過程中起重要作用[33-34]。付龍生等[35]研究發(fā)現(xiàn)，HSYA可以提高咬合蛋白和緊密連接相關(guān)蛋白-5的表達，抑制Wnt/β-catenin通路，進而改善血腦屏障的穩(wěn)定性。臨床研究顯示，HSYA可改善外傷性顱內(nèi)血腫患者血液流變學(xué)，提高格拉斯哥預(yù)后量表評分，促進顱內(nèi)血腫吸收[36]。還有實驗研究顯示，HSYA能夠緩解血液高凝狀態(tài)、降低血液黏度，減少血小板聚集，增加血流灌注量，改善大鼠腦組織細胞的供血供氧狀態(tài)[37-38]。HSYA能夠使急性腦梗死患者血液中紅細胞變形能力及紅細胞聚集能力等血液流變學(xué)指標(biāo)得到明顯改善，能顯著增加凝血酶原時間，降低纖維蛋白原水平[39]，對內(nèi)源性及外源性凝血功能均有顯著的抑制作用[40]。

3 結(jié)論與展望

體內(nèi)代謝研究表明，HSYA符合一級動力學(xué)變化，靜脈給藥是HSYA的主要應(yīng)用方式。HSYA治療SBI的機制明確，能顯著改善神經(jīng)功能損傷情況。目前，HSYA聯(lián)合其他藥物對SBI的治療效果已得到初步證實，具體的協(xié)同機制仍在探索，需要多中心、大樣本、隨機雙盲對照的臨床試驗予以分析，另外對HSYA的應(yīng)用時機、療程等亦有待進一步研究。