黃酮類中藥干預程序性細胞死亡在緩解腦缺血再灌注損傷中的研究進展

余松祚

（貴港市人民醫院神經外科，廣西 貴港 537100）

中風（stroke）是世界范圍內第二大死因，也是導致寰球人類死亡及傷殘的主要緣由之一。發展中國家的發病率不斷升高，其中大多數中風是由于血液凝塊滯留在大腦的一條動脈上，造成大腦動脈阻塞引起的缺血性中風[1，2]。缺血性中風目前最有效的治療手段是早期溶栓治療和經皮血管內介入治療。然而，盡管再灌注恢復氧氣供應具有有益效果，但快速再灌注對腦功能依然造成有害影響，也會加重神經細胞的損傷，顯著惡化中風的功能結果，即腦缺血再灌注損傷（cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI）[3]。越來越多的實驗證據表明[4-6]，CIRI 涉及一個動態復雜的病理生理過程，包括：能量代謝障礙、鈣超載、線粒體功能障礙、興奮性氨基酸毒性、氧化應激損傷、免疫炎癥、硝化應激損傷、自噬和細胞焦亡等，且其致殘率和死亡率高。因此，亟待發現預防及治療CIRI的新藥物。

中藥用于治療缺血性腦卒的歷史悠長，可通過多種途徑、多個作用靶點改善神經功能缺損發揮神經保護作用；另外，中藥所含的多種活性成分可從多靶點阻斷CIRI 的級聯反應[7]。隨著高通量篩選技術的快速發展，具有多靶點藥理活性的天然產物作為潛在的新藥引起了公眾的關注，特別是黃酮類中藥具有突出的藥理作用。黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、異黃酮類、黃烷酮類等黃酮類中藥均對血管內皮細胞有不同程度的保護作用。此外，黃酮類中藥具有多種生物活性物質屬于多元酚物質，有抑制神經元凋亡、抑制鐵死亡、增強抗氧化酶活性、免疫調節以及抗氧化損傷等效果[8-10]。程序性細胞死亡（programmed cell death，PCD）從根本上來說是所有細胞活動中不可或缺的過程，包括細胞發育、傷口愈合和腫瘤的免疫監視等。迄今為止，已經發現了多個PCD 過程，包括細胞凋亡和非凋亡形式的細胞死亡（鐵死亡、自噬、細胞焦亡、壞死性凋亡），在后生動物體內維持平衡中起著至關重要的作用[11]。現將黃酮類中藥干預CIRI 程序性細胞死亡作用機制進行綜述，以期為進一步開發黃酮類中藥的潛在治療價值提供參考。

1 黃酮類中藥干預鐵死亡對CIRI 的防治

鐵死亡是一種新進發現的熱門新型PCD，其特征是過度依賴鐵的脂質過氧化，已被證明與多種人類疾病有關，最顯著的是組織缺血再灌注損傷、神經變性和癌癥等[12]。缺血再灌注是一種病理過程，發生在許多器官和疾病中，可導致細胞損傷和死亡。大腦是最容易迸發缺血再灌注的器官之一，腦水腫和腦壞死是CIRI 的主要表現[13]。大腦特別容易受到富含多不飽和脂肪酸和鐵的脂質過氧化損傷，因為鐵主要以二價鐵和三價鐵形式存在，氧化還原活性和這兩種狀態之間的循環導致通過芬頓反應產生活性氧。在缺血腦組織中，再灌注后活性氧升高，抗氧化系統的防御能力減弱，可誘導鐵死亡并導致神經退行性疾病中的神經元死亡[14]。

與鐵死亡相關的機制很復雜，主要包括3 個因素：鐵、氨基酸和脂質代謝。谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）是鐵死亡的關鍵調節因子，在將脂質過氧化氫轉化為無毒脂質中起著至關重要的作用。此外，谷胱甘肽是GPX4 的重要輔助因子，GPX4 的失活或谷胱甘肽的消耗會導致脂質氫過氧化物的積累，最終誘導鐵死亡。

山奈酚是一種主要的生物類黃酮，存在于許多蔬菜、水果和藥用植物中。有研究發現[15]，山奈酚部分通過激活Nrf2/SLC7A11/GPX4 信號通路抑制鐵死亡，從而保護神經元。高良姜素也是一種黃酮類化合物，主要從中草藥中提取。高良姜素通過激活SLC7A11/GPX4 軸抑制鐵死亡，并對CIRI 后沙鼠的海馬神經元具有保護作用[9]。

紅花黃色素是一種從紅花中提取的類黃酮化合物，Guo H 等[16]使用腦動脈閉塞模型大鼠研究了紅花黃色素對缺血性中風的預防作用，結果表明經過2 周紅花黃色素的治療減弱了神經功能缺損評分、腦含水量和梗塞面積。此外，紅花黃色素還抑制了Fe2+和活性氧物質的積累，并逆轉酰基輔酶A 合成酶長鏈家族成員4、轉鐵蛋白受體1、GPX4 和鐵蛋白重鏈1 蛋白在大腦中的表達水平。血清中谷胱甘肽、超氧化物歧化酶和丙二醛的水平也被紅花黃色素處理逆轉。相關研究說明類黃酮化合物紅花黃色素可以通過減輕大鼠炎癥和鐵死亡而改善腦缺血再灌注損傷。

另外，Guan X 等[17]發現天然產物香芹酚可以通過降低缺血性沙鼠腦組織中脂質過氧化物的水平，增加GPX4 的表達來抑制鐵死亡，從而對暴露于缺血/再灌注的沙鼠的認知功能障礙發揮保護作用，但香芹酚的血腦滲透性以及脂質過氧化介導鐵死亡的具體機制尚不清楚。

綜上所述，目前山奈酚、高良姜素、紅花黃色及香芹酚等黃酮類中藥干預鐵死亡防治CIRI 涉及的機制主要是通過上調GPX4 水平和抑制脂質過氧化。此外，有研究發現[18]，黃芩素/黃芩苷在生理條件下是一種強鐵螯合劑，但是目前的研究僅僅只報道了黃芩苷可通過抑制脂質過氧化，減少鐵過載，抑制細胞鐵死亡改善腦出血，尚無研究證實黃芩苷是否可以通過螯合鐵減少鐵過載來改善CIRI。

2 黃酮類中藥干預自噬

黃酮類中藥干預自噬對CIRI 的防治細胞自噬是細胞內溶酶體降解受損細胞器和大分子的過程，屬于PCD，在細胞存活、分化和發育中發揮重要的穩態作用，以維持體內平衡。自噬主要有3 個關鍵蛋白：LC3、Beclin1 和p62。p62 和LC3 共同融合分解自噬來維持穩態，Beclin1 是PI3K/Akt/mTOR 自噬通路蛋白，可促進LC3Ⅱ誘導自噬。細胞自噬與細胞凋亡往往同時發生在組織損傷性疾病中，細胞自噬與腦缺血再灌注后繼發性腦組織損傷關系密切[19]。進一步來說，在再灌注早期，自噬可以通過清除受損的細胞器和蛋白質起到保護作用；但在再灌注后期，過度自噬導致自噬細胞死亡，導致隨后的細胞和組織損傷。因此，通過調節自噬以防治CIRI 是一個潛在的新療法[20]。

近年來，越來越多的中藥被證明具有調節腦神經元自噬水平，減輕CIRI 的作用。松柏素是蜂膠中含量最高的天然黃酮類化合物，Tao J 等[21]將松柏素單獨或與自噬誘導劑雷帕霉素聯合給予CIRI 大鼠，結果顯示松柏素可以顯著減輕CIRI 大鼠海馬CA1錐體神經元的損傷。此外，松柏素不僅降低了CIRI大鼠海馬CA1 中LC3II 和Beclin1 的表達并增加了p62 的水平，還減少了CIRI 大鼠自噬誘導劑雷帕霉素誘導的神經元損傷和自噬的過度激活。可見，黃酮類中藥松柏素可通過抑制自噬改善CIRI。同樣，Yang S 等[22]的研究也發現，黃酮類中藥黃芩素可增加Bcl-2/Bax 比率，并降低caspase-3 表達，以減少神經元凋亡和改善神經元丟失。

此外，黃芩素還降低了LC3-II/LC3-I 比率并促進了PI3K/Akt/mTOR 信號通路的磷酸化，這意味著黃芩素也可以通過抑制自噬來改善CIRI。Feng J 等[23]也發現一種雙氫黃酮類化合物柚皮苷擁有強大的清除過氧亞硝酸鹽能力并抑制CIRI 條件下超氧化物和一氧化氮的產生。此外，柚皮苷減少了3-硝基酪氨酸的形成，降低了線粒體部分中LC3-II 與LC3-I 的比例，提示柚皮苷可通過抑制過氧亞硝酸鹽介導的線粒體自噬激活減輕腦缺血再灌注損傷。

3 黃酮類中藥干預細胞焦亡

細胞焦亡是一種受調節的細胞死亡的促炎形式，是近年來發現的新PCD。細胞焦亡主要分為依賴caspase-1 的經典途徑和依賴caspase-4/5/11 的非經典途徑兩種[24,25]。在經典途徑中，炎癥小體可以通過模式識別受體識別病原體相關分子模式、危險相關分子模式以及改變穩態的分子過程。之后模式識別受體被激活并招募半胱天冬酶募集結構域，進一步促進模式識別受體與caspase-1 前體結合，形成成熟的caspase-1，接著激活炎癥小體和Gasdermin D 促進IL-1β 和IL-18 的釋放，導致細胞腫脹和破裂，最終導致細胞焦亡。而在非經典途徑中則是通過脂多糖直接與caspase-11/4/5 結合并激活，然后裂解Gasdermin D，誘導膜孔形成，最終觸發激活NLRP3 炎癥小體[26]。

細胞焦亡與許多疾病如心腦血管疾病、腫瘤和缺血再灌注損傷的發生和發展密切相關。在中樞神經系統中，急性CIRI 可引發神經炎癥，從而激活先天免疫反應和一系列炎癥級聯反應。而NLRP3 炎癥小體參與炎癥級聯反應的調節，可同時導致CIRI 中Gasdermin D 執行細胞焦亡[27]。目前關于黃酮類中藥通過干預焦亡以改善CIRI 的研究比較鮮見，只有Huang L 等[28]采用胎鼠大腦皮層神經元氧-葡萄糖剝奪模型和大鼠大腦中動脈閉塞模型分別在體外和體內模擬腦缺血再灌注損傷，研究結果表明姜黃素對神經元增殖有促進作用，對神經元細胞焦亡有抑制作用。其作用機制可能是通過抑制p38 MAPK 通路有效抑制NLRP1依賴性神經元焦亡，從而對腦缺血再灌注損傷發揮神經保護作用。

黃酮類中藥具有多種生物活性，包括抗炎抗氧化等，并且在許多研究中已經發現黃酮類中藥，如高良姜素[29]、二氫楊梅素[30]、異甘草苷[31]、黃芩素[32]等可通過不同機制干預焦亡以改善各類疾病，所以進一步研究黃酮類中藥通過干預焦亡以改善CIRI也不免為另一種策略。

4 黃酮類中藥干預壞死性凋亡

壞死性凋亡，也稱為調節性壞死或者程序性壞死，由特定死亡受體檢測到的細胞外或細胞內微環境擾動引發，是一種不同于凋亡和壞死的新型細胞死亡形式。近年來，不少研究發現CIRI 中存在壞死性凋亡[33-36]。壞死性凋亡的機制是由炎癥受體的激活引發的，包括腫瘤壞死因子、TOLL 樣受體和FAS配體。這些信號激活受體相互作用蛋白激酶（RIPK）1、3 和混合譜系激酶結構域樣假激酶（MLKL）以引發壞死性凋亡[37]。女貞苷是一種黃酮類中藥，具有抗炎和補體抑制作用。有研究發現[38，39]，女貞苷通過靶向RIPK1/RIPK3/MLKL 通路減少CIRI 大鼠腦的壞死性凋亡，從而保護大鼠腦免受缺血再灌注損傷。另外，研究報道稱，柚皮油對CIRI 具有神經保護作用，可能是通過調節腫瘤壞死因子誘導的壞死性凋亡實現的[40，41]。

5 總結與展望

CIRI 是一個復雜且多環節的病理生理過程。心肺復蘇患者功能喪失和死亡最重要的原因就是CIRI 引起的神經功能喪失。而中醫藥作為我國獨特的瑰寶，在治療疾病方面具有多通路、多靶點、毒副作用小且經濟成本低等優勢，尤其是黃酮類中藥。黃酮類中藥由一類來自藥用植物的次生代謝物組成，具有許多藥理活性，包括心臟保護、神經保護和抗炎等。大量證據表明，黃酮類中藥在體外和體內缺血模型中均具有強大的神經保護特性。黃酮類中藥通過啟動各種潛在的信號通路，干預PCD，對中樞神經系統缺血后損傷發揮抑制鐵死亡、自噬、細胞焦亡和壞死性凋亡作用，從而改善CIRI。從目前的研究來看，黃酮類中藥通干預細胞焦亡和壞死性的凋亡來改善CIRI 方面的作用機制研究還比較缺乏。因此，未來的研究可聚焦于這一方向，以期為CIRI患者提供新的治療方法。