燈盞花乙素靶向調(diào)控NOX2-ROS-CX43信號(hào)通路治療腦缺血再灌注損傷的作用機(jī)制研探索

1、綜述燈盞花乙素靶向調(diào)控NOX2-ROS-CX43信號(hào)通路治療腦缺血再灌注損傷的作用機(jī)制研探索摘要：在大腦缺血再灌注的損傷中，其中氧化反應(yīng)是引發(fā)損傷的重要機(jī)制，活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的清除是腦損傷治療的研究重點(diǎn)，而腦血管ROS的主要來(lái)源為NADPH酶（NOX），在腦缺血損傷中最相關(guān)的是NOX2，抑制NOX2可明顯減少腦缺血損傷。臨床發(fā)現(xiàn)燈盞花乙素（Scutellarin）來(lái)源于燈盞花素，能夠?qū)棺杂苫纳颇X缺血-再灌注的損傷，改善神經(jīng)功能評(píng)分，減少腦梗死面積和腦水腫，而CX43在此通路中是一個(gè)重要的傳遞因子，在腦血管損傷中，CX43的表達(dá)增加。對(duì)此，本

2、文就燈盞花乙素清除自由基-NOX2下調(diào)-ROS減少-CX43增加，從而改善腦缺血再灌注損傷的機(jī)制做一個(gè)綜述。關(guān)鍵詞：腦缺血再灌注；燈盞花乙素；NADPH氧化酶；活性氧研究意義： 世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)中風(fēng)的患病率達(dá)1500/年，死亡率高達(dá)550萬(wàn)/年，永久致殘率達(dá)500萬(wàn)/年【1,2】我國(guó)中風(fēng)的發(fā)病率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西方國(guó)家，并且呈現(xiàn)出高死亡率、高復(fù)發(fā)率、高致殘率的特點(diǎn)，成為嚴(yán)重威脅我國(guó)國(guó)民生命健康的重大社會(huì)問(wèn)題3。而目前大量臨床資料顯示，腦栓塞后4.5小時(shí)內(nèi)唯一有效的治療方法便是使用tPA（絲氨酸蛋白酶組織型纖溶酶溶栓激活劑），但該方法仍有缺點(diǎn)，一是治療時(shí)間窗短，二是引起溶栓后大腦的再灌注損傷。不幸的是，

3、這些臨床患者的療效效果仍然不佳?！?】因此，研究局灶性腦缺血后神經(jīng)元死亡的有效藥物及機(jī)制，為闡明腦缺血損傷的重要機(jī)制及研發(fā)理想的神經(jīng)保護(hù)干預(yù)策略提供了最根本的理論基礎(chǔ)。腦缺血再灌注的損傷機(jī)制中，是一個(gè)多環(huán)節(jié)，多因素，多途徑損傷的酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，過(guò)程復(fù)雜，往往單一機(jī)制的研究是不能達(dá)到滿意的效果，而中藥，在大量臨床及研究表明，可以通過(guò)多途徑作用于多環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)治療的效果，并且取得了一定的成效，但其中進(jìn)一步生物機(jī)制仍不明確。燈盞生脈膠囊是臨床上大量用于治療腦梗等缺血性腦損傷疾病的中成藥，臨床燈盞花含黃酮，可擴(kuò)張血管，對(duì)抗垂體后葉素所致缺血、缺氧作用，且能抗凝、改善微循環(huán)、降低血黏度；具有較強(qiáng)的活血化瘀、

4、散寒、舒筋、止痛等功效。同時(shí)，治療后腦梗死體積明顯縮小，提示燈盞花素具有縮小梗死灶面積?！?】而其中最主要的成分是燈盞細(xì)辛，而燈盞花乙素（Scutellarin）是從燈盞細(xì)辛中提取的主要黃酮類活性成分之一。【6】近年來(lái)研究表明燈盞花乙素對(duì)腦血管的損傷具有保護(hù)作用。【7-12】它能增加局部的血液灌注，在心腦血管，從而改善供血，減緩損傷。因此，我們認(rèn)為“燈盞花乙素-清除自由基-NOX2下調(diào)-ROS減少”，從而保護(hù)及改善腦缺血損傷這一理論機(jī)制，一方面，有利于探索腦缺血發(fā)病機(jī)制的探索和更好的為臨床服務(wù)，另一方面，可以為其他黃酮類化合物在腦保護(hù)作用研究方面，提供重要參考。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析：急性缺血性

5、腦卒中后，部分腦血管缺血，該血管供應(yīng)的組織缺血缺氧，損傷，這時(shí)，通過(guò)溶栓藥物或機(jī)械取栓的干預(yù)措施，引起溶栓血管的出血和水腫，稱為“再灌注損傷”。13目前臨床上主要的治療策略是溶栓藥物或機(jī)械性取栓【14】，其最大的副作用損傷就是再灌注損傷。因此，減少再灌注損傷，會(huì)使更多的患者獲利。研究表明，劉宏等通過(guò)化學(xué)發(fā)光檢測(cè)結(jié)構(gòu)顯示燈盞花乙素對(duì)羥自由基，超氧陰離子和過(guò)氧化氫均有良好的清除作用，且呈現(xiàn)明顯的量效關(guān)系，提示其治療缺血性心腦血管疾病的機(jī)制之一是活性氧ROX（Reactive oxygen special）清除作用【11】；盧曉梅等研究發(fā)現(xiàn)燈盞花素對(duì)缺血再灌注小鼠-有顯著的抑制作用并降低血腦屏障的通

6、透性,其機(jī)制可能為燈盞花素是 的抑制劑、轉(zhuǎn)錄因子如等由活化后激活，從而調(diào)控與膠原合成降解有關(guān)的 的表達(dá)降低 s和血腦屏障通透性，減輕對(duì)腦組織的損傷【12】；也有學(xué)者提出燈盞花乙素能明顯減少腦缺血再灌注后梗死面積，其保護(hù)作用可能和Cx43相關(guān)。但氧自由基被認(rèn)為是這種損傷的主導(dǎo)因素，生物體在進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的過(guò)程中伴有ROS的產(chǎn)生，正常生理?xiàng)l件下ROS的生成與清除處于一種動(dòng)態(tài)平衡，一定量的自由基水平有利于維持生物體正常功能。但在腦缺血再灌注時(shí)，通過(guò)磷脂酶的鈣激活、黃嘌呤氧化酶、Fenton和Haber-Wei反應(yīng)等途徑產(chǎn)生過(guò)多的活性氧，如果細(xì)胞內(nèi)的氧清除能力不足則會(huì)因蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA分子的過(guò)氧

7、化反應(yīng)而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和功能的破壞，從而造成細(xì)胞、組織的病理改變15。此外，浸潤(rùn)缺血組織或進(jìn)入缺血血管的免疫細(xì)胞通過(guò)各種酶系統(tǒng)也可以產(chǎn)生活性物質(zhì)，活性氧在腦缺血再灌注造成腦損傷、腦水腫及細(xì)胞死亡等病理過(guò)程中起著重要的作用16?；钚匝跻鸬倪^(guò)氧化反應(yīng)是缺血性腦損傷發(fā)生的重要機(jī)制,抗氧化治療一直是中風(fēng)治療的研究重點(diǎn)，但是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)開(kāi)始靶向ROS的來(lái)源，而不是ROS本身17。無(wú)論是生理?xiàng)l件下還是在缺血再灌注的病理?xiàng)l件下，腦血管ROS的主要來(lái)源為NADPH氧化酶（NOX）17。NOX，經(jīng)典地被認(rèn)為僅僅是一種外周吞噬酶，參與殺死細(xì)菌，真菌，微生物，目前被看做是中樞神經(jīng)系統(tǒng)絕大多數(shù)疾病ROS的主要來(lái)源,

8、 NOX有七種同系物，Nox15以及雙氧化酶Duox1，Duox2，分別按它們膜結(jié)合的催化亞基來(lái)命名。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)抑制NADPH氧化酶或基因敲除NADPH氧化酶的亞型減少了再灌注過(guò)程中產(chǎn)生的超氧化物的量，減少了再灌注損傷，這種干預(yù)方式不僅可以治療腦缺血，而且與溶栓劑或機(jī)械溶栓相結(jié)合可以減少血管再通治療的并發(fā)癥17。NOX2，又名GP91PHOX（糖蛋白91的吞噬氧化酶），研究證明在體外培養(yǎng)海馬神經(jīng)元缺糖缺氧模型，抑制NOX2明顯減少了ROS的產(chǎn)物18。體內(nèi)也有研究證實(shí)通過(guò)NOX2藥理抑制劑對(duì)缺血性腦損傷起保護(hù)作用19-25。燈盞花素，主要成分是燈盞花乙素，化學(xué)名為4，5，6三羥基黃酮-葡萄糖醛

9、酸苷，結(jié)構(gòu)如下：黃酮類化合物清除ROS的活性基團(tuán)是酚羥基，其主要機(jī)理是其酚羥基通過(guò)提供氫原子，與ROS發(fā)生氧化還原反應(yīng)而發(fā)揮作用。燈盞花乙素C環(huán)的C2、C3的雙鍵能與C4的羰基形成共軛，這種共軛的形成有利于穩(wěn)定燈盞花乙素與ROS反應(yīng)生成的酚自由基，從而增強(qiáng)其抗氧化活性，C2、C3雙鍵的飽和將會(huì)導(dǎo)致抗氧化活性的下降26。黃酮類化合物A、B環(huán)上取代羥基的數(shù)量與其抗氧化活性成正相關(guān)，燈盞花乙素在A、B環(huán)上共有三個(gè)取代羥基，且在A環(huán)的G和C6為鄰二酚羥基結(jié)構(gòu)，這種鄰二酚的結(jié)構(gòu)同樣能使其所形成的自由基共振形成鄰苯醌，兩種因素均有利于穩(wěn)定燈盞花乙索與ROS反應(yīng)所形成的自由基27。Guo研究認(rèn)為-淀粉肽神經(jīng)

10、毒性導(dǎo)致大鼠腦的過(guò)氧化應(yīng)激，炎癥及凋亡能夠被燈盞花乙素所減弱8，該課題組的研究還證實(shí)燈盞花乙素能夠保護(hù)缺血缺氧引起的腦損傷是通過(guò)增強(qiáng)抗過(guò)氧化防御能力來(lái)實(shí)現(xiàn)的9。Zhang的研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)燈盞花乙素對(duì)缺血損傷所誘導(dǎo)凋亡的保護(hù)作用可能與PARP所依賴的線粒體功能障礙以及隨后的AIF的易位有關(guān)系10。由此，由過(guò)氧化刺激而引發(fā)得一系列的腦缺血再灌注損傷，NOX是過(guò)氧化損傷ROS的主要來(lái)源，抑制NOX，尤其是NOX2亞型明顯減少了腦缺血損傷，燈盞花乙素結(jié)構(gòu)具有對(duì)抗自由基的作用，因此，NOX2-ROS是燈盞花乙素靶向缺血再灌注損傷神經(jīng)治療的關(guān)鍵機(jī)制。其中，縫隙連接蛋白Cx（connexins），連接參與諸多

11、病理過(guò)程包括過(guò)氧化激酶，目前有研究證實(shí)NOX與Cx43存在相關(guān)性。【28】Upham BL研究證實(shí)抑制NOX和ROS調(diào)控了Cx43的表達(dá)和功能28。在心力衰竭的兔子模型也證實(shí)NOX參與了Cx43的下調(diào)29。而在神經(jīng)損傷領(lǐng)域，NOX與Cx43的關(guān)聯(lián)性及其上下游調(diào)控的關(guān)系尚未見(jiàn)報(bào)道。而NOX2又是導(dǎo)致腦缺血再灌注過(guò)氧化損傷的主要來(lái)源。那么，我們是否可以假想：燈盞花乙素治療心腦血管栓塞再灌注損傷的機(jī)制是通過(guò)抑制NOX2的表達(dá)，而減少自由基，上調(diào)Cx43，從而調(diào)控缺血再灌注損傷神經(jīng)元存活。NOX2-ROS-Cx43通路參與燈盞花乙素對(duì)缺血再灌注損傷神經(jīng)元的保護(hù)作用。存在的問(wèn)題及思考：上述研究表明，燈盞

12、花乙素作為我國(guó)的傳統(tǒng)藥物，在心腦血管缺血性疾病中有很好的療效，并起到了改善和保護(hù)損傷后神經(jīng)元的作用，但其主要的發(fā)病機(jī)制目前仍不明確。鑒于此，我們認(rèn)為：燈盞花乙素很可能會(huì)靶向調(diào)控NOX2的表達(dá)，同時(shí)，是否存在這樣一條通路：“NOX-ROS-Cx43”參與燈盞花乙素治療腦缺血再灌注后神經(jīng)元損傷的作用機(jī)制，即：燈盞花乙素-清除自由基-NOX2下調(diào)-ROS減少-Cx43增加-神經(jīng)損傷保護(hù)。該假說(shuō)是否成立，及其損傷及保護(hù)機(jī)制，有待進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)：1 Roger VL, Go AS, Lloyd-Jones DM et al. Heart disease and stroke statistics2

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