活血通督促進血脊髓屏障緊密連接修復脊髓損傷的機制研究*

張炳強 張 俐

脊髓損傷(Spinal Cord Injury, SCI)造成損傷節段以下出現運動、感覺功能障礙導致截癱等，是臨床棘手的世界難題。脊髓損傷破壞微血管，繼而影響血脊髓屏障(Blood Spinal Cord Barrier， BSCB) 的形態和功能。血脊髓屏障是脊髓組織微血管水平特有的組織結構。它是外周血管與中樞神經之間的天然屏障，主要調節血液與神經系統之間的物質交換，并且能夠選擇性地抑制外周血液有害物質進入脊髓，維持脊髓微環境的穩定性。BSCB功能受血管內皮細胞因子、炎性介質、局部化學因素、神經調節等因素調節[1-4]。研究表明，脊髓損傷通過血脊髓屏障緊密連接破壞，通透性增高，致使炎癥因子、基質金屬蛋白酶等進入脊髓微環境，進一步損傷脊髓，是繼發性脊髓損傷的主要誘因[5]。國內外學者發現中藥單方、單體及復方通過恢復受破壞的緊密連接，使其相關蛋白表達增加，能緩解繼發性脊髓損傷[4]。本文就此加以論述，為新藥開發及臨床治療提供新的思路。

1 血-脊髓屏障緊密連接的結構與功能與脊髓損傷

中醫注重整體觀念，辨證施治，形成了獨特的優勢。《靈樞經·寒熱病》及《素問·痿論》記載了“體墮”和“痿病”，其癥狀分別與現代醫學中急性脊髓損傷引起的排便失禁，行動不便等癥狀和脊髓損傷后產生的肌肉萎縮類似[6]。脊髓損傷傷及督脈，造成督脈失司、瘀血阻滯、經脈失調，則見肌肉無力、機體運動和感覺功能下降[7]。臨床上，督脈的上端異常，則引起頭痛頭暈。督脈中部受損，脊柱疼痛、行動不靈便，督脈下端受損引發大小便異常。這些證候與脊柱的骨骼、肌肉、神經、血管等功能或結構異常有關。現代研究證明，脊髓的解剖定位和生理功能與督脈類似。督脈起自胞中，出于會陰，沿脊柱正中上行，至頸項風府穴入顱內，下行至鼻柱到上唇，直至上唇系帶處，與任脈相交會。督脈的功能以“總督諸陽經”，稱為“陽脈之海”。足三陽經和督脈均有交會，所以督脈可以總督周身陽氣，由此看出督脈和腦及脊髓有密切關系[8]。緊密連接是一種連接相鄰細胞的復合體，主要由跨膜蛋白和胞漿蛋白構成，形成常見的內皮細胞-TJ蛋白-內皮細胞的環狀結構[9]。跨膜蛋白主要位于細胞側膜外表面，與鄰近的細胞跨膜蛋白彼此融合,使細胞間縫隙更加緊密，形成具有選擇通透性的生物屏障。跨膜蛋白和細胞骨架蛋白通過胞漿蛋白進行聯合，構成完整的血-脊髓屏障[10]。不斷解析與鑒別出多種緊密連接蛋白的結構及種類[11]。緊密連接廣泛存在于機體各部位，是體內各種生物屏障的組成結構之一，維持屏障所在部位微環境穩態及細胞極性的作用[12]。

2 促進血-脊髓屏障緊密連接是脊髓損傷修復的關鍵

脊髓損傷的神經元功能障礙較難治愈[13]。尤其繼發性脊髓損傷導致血-脊髓屏障結構損壞，通透性增高，使微血管中的一些毒性因子進入脊髓微環境中，造成更嚴重的脊髓損傷[14]。血-脊髓屏障由多種不同細胞組成，緊密連接起到連接相鄰血管內皮細胞的作用，形成血脊髓屏障的基本結構[15]。曹敏[9]證實,大鼠的脊髓血管內皮細胞間緊密連接呈鉚釘狀結構，構成相對封閉的血管管腔。急性脊髓損傷后，細胞間緊密連接開放，第3天時細胞間隙增寬最為顯著，第7天仍未達到正常水平。緊密連接使血管內皮細胞相互連接，形成生物屏障，從而屏蔽有害物質進入脊髓神經，增強血脊髓屏障選擇性通透的作用。緊密連接蛋白表達水平正常是血脊髓屏障發揮維持脊髓微環境穩態的基礎。脊髓損傷后血脊髓屏障中血管內皮破壞、緊密連接蛋白表達降低致使血脊髓屏障通透性增高，血管外的炎癥因子以級聯形式侵入脊髓實質，同時出現中性粒細胞和巨噬細胞等炎癥細胞浸潤，產生神經毒性產物，致使脊髓神經元死亡，進一步加重脊髓損傷[16-18]。曾日祥等[19]發現脊髓損傷的患者體內炎癥細胞因子的含量高于健康人。巨噬細胞作為脊髓損傷后炎癥反應中的一種關鍵細胞， M1型巨噬細胞能夠吞噬異物并通過激活一系列信號通路，從而活化并釋放炎癥因子，使損傷部位周圍細胞發生凋亡；M2型巨噬細胞主要發揮抗炎效應，但M1型細胞在脊髓損傷中發揮更大的影響[20]。炎癥反應是繼發性脊髓損傷主要的誘因之一，也是最關鍵的，降低原發性脊髓損傷后促炎因子等進入脊髓，能極大程度降低對脊髓的進一步損傷，因此采用各種手段促進緊密連接蛋白表達和血脊髓屏障恢復，有望成為治療脊髓損傷的主要環節[17]。

3 活血通督調控血脊髓屏障損傷緊密連接的作用機制

活血通督中藥主要是通過調節信號通路、內質網應激、基質金屬蛋白酶的表達及對細胞因子的影響等途徑[4]發揮作用。①促進HO-1等介導緊密連接蛋白表達。表達缺失在血脊髓屏障中表現為屏障功能受損致通透性增加，進而造成繼發性損傷，YU等[21]發現脊髓損傷后姜黃素誘導HO-1的表達和脊髓損傷后occludin和ZO-1的表達減少恢復，降低了血脊髓屏障通透性，推測姜黃素能通過HO-1/ROS信號通路增加緊密連接蛋白表達。FAN等[22]證實丹酚酸B能通過介導HO-1的水平來提高ZO-1的表達，使用抑制劑抑制HO-1，能減弱HO-1對脊髓損傷后血-脊髓屏障通透性的修復。YU等[23]觀察到丹酚酸A也能對脊髓損傷后ZO-1和Claudin-5的表達進行上調，同時HO-1特異性抑制劑ZnPP可阻斷這一作用，表明丹酚酸A通過對HO-1介導緊密連接蛋白表達。劉婭妮等[24]研究發現大豆甙能夠通過抑制過激的內質網應激反應，使相關蛋白ATF6等表達降低，從而增加Claudin-5的表達。②降低基質金屬蛋白酶的表達。基質金屬蛋白酶在機體內大量表達時，會破壞組織學屏障中的緊密連接蛋白等結構，使屏障通透性增高，造成所在部位微環境紊亂[25]。經證實能顯著降解機體內多種蛋白，參與各種炎癥的發生及對各種組織學屏障中緊密連接造成損壞[26,27]。此外，某些中藥提取物能夠有效降低MMP-9的表達，使血脊髓屏障或血腦屏障的通透性加強，具有治療脊髓損傷的前景。通過研究發現沒食子酸能抑制Jmid3的生成對脊髓內神經起到一定的保護，并且因Jmid3的下調，使其介導的MMP-9的表達也下降，從而對緊密連接蛋白的降解減弱，對繼發性脊髓損傷有一定療效[28，29]。LEE等[30]認為蟲草素是發揮降低基質金屬蛋白酶表達的主要成分，可能是抑制MMP-9的表達和激活介導，也可能是對MMP-3的干擾而發揮藥效，確切機制需進一步研究。PARK等[31]根據近年基質金屬蛋白酶對BSCB影響的報道，驗證了原兒茶酸主要是通過下調MMP-9的表達降低基質金屬蛋白酶對BSCB的破壞。ZHENG等[32]發現DI-3-n-butyphthalide(NBP)對血脊髓屏障的保護作用，主要是通過下調MMP-2和MMP-9來減弱對緊密連接的降解，從而發揮改善脊髓微環境的作用。③脊髓損傷后，中藥對細胞間黏附因子-1(ICAM-1)、血管內皮生長因子(VEGF)等方面的調節，也能改善脊髓損傷后血脊髓屏障的破壞，恢復緊密連接結構。VEFG與相應的受體結合，能夠促進血管新生，同時也對神經細胞大有益處[33]。侯兆陽等[34]通過觀察補陽還五湯能夠使脊髓損傷導致的VEGF表達減少的現象進行調節，使其表達上調，從而促進血脊髓屏障中的血管生成，使屏障結構的恢復，同時也具有一定的神經保護功能。血脊髓屏障的細胞間黏附因子(ICAM)主要表達于血管內皮細胞表面。脊髓損傷后ICAM-1表達增加，進而活化白細胞釋放大量有害因子，破壞血脊髓屏障的血管，致使屏障通透性改變[35]。邵為[36]認為銀杏葉國際標準提取物(EGb761)能下調血脊髓屏障中血管ICAM-1的表達，降低白細胞黏附、游走及炎癥因子的釋放，發揮對血脊髓屏障的保護作用。

4 總結

綜上所述，多種中藥提取物及方藥對繼發性脊髓損傷的作用機制主要涉及HO-1介導的信號通路、調節基質金屬蛋白酶及某些細胞因子的介導，從而減弱對緊密連接蛋白的降解或誘導緊密連接蛋白表達。通過對緊密連接蛋白進行上調和對血脊髓屏障血管內皮細胞的作用，改善血-脊髓屏障通透性。如何促進血脊髓屏障結構和功能的恢復，繼而減輕繼發性損傷是近年來的研究熱點。活血通督在脊髓損傷發病作用、機制及辨證論治方面的研究意義重大，是未來亟待解決攻克脊髓損傷難題的有效路徑。