中藥提取物調控脊髓損傷后血-脊髓屏障機制研究進展

趙志恒 ，趙曼霖 ，王越 ，徐家淳 ，周震 ，李巖

1.天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津 300250； 2.天津中醫藥大學，天津 301617；3.天津市公安醫院，天津 300042

脊髓損傷是一種嚴重的創傷性中樞神經系統疾病，具有致殘率高、并發癥多、預后差的特點[1]。近年來，現代醫學對于脊髓損傷的規范化治療已取得一定進展，但仍有諸多問題亟待解決[2]。脊髓損傷引起的血-脊髓屏障（blood-spinal cord barrier，BSCB）破壞，在其繼發性損傷的病理過程中發揮重要作用。基于督脈-脊髓-BSCB與脊髓損傷的中醫認識，“督脈生病治督脈”，疏通督脈是中醫治療脊髓損傷的主要策略[3-5]。目前中藥基于“通督”治療脊髓損傷的方法以活血、消腫、清熱、益氣為主，但相關機制尚未完全闡明。本文整理近年來脊髓損傷后BSCB的損傷機制及中藥提取物調控策略，為中醫藥治療脊髓損傷相關研究提供思路。

1 血-脊髓屏障與脊髓損傷

BSCB是神經血管單元的重要組成，主要由相鄰的內皮細胞（ECs）及周細胞、星形膠質細胞和基膜等組成。ECs損傷是脊髓損傷后BSCB功能障礙的關鍵因素[6]，ECs間還有由緊密連接和黏附連接組成的連接復合物，ZO-1、Occludin和Claudin-5是BSCB中重要的緊密連接蛋白，緊密連接蛋白含量降低是脊髓損傷后BSCB通透性破壞的特殊表現。此外，星形膠質細胞和微血管ECs中磷酸化表皮生長因子受體增加，可誘導表皮生長因子受體、p38和核因子（NF）-κB的活化，導致炎癥損傷的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、誘導型一氧化氮合酶（iNOS）、環氧化酶-2（COX-2）和白細胞介素（IL）-1β增加，并降低ZO-1、Occludin表達，引起BSCB破壞[7]。周細胞具有調節BSCB通透性和毛細血管血流、維持血管系統、清除有害分子及調節免疫細胞進入中樞神經系統的功能。脊髓損傷后，周細胞參與局部血管收縮，導致脊髓組織缺血、缺氧；同時還參與脊髓損傷后纖維瘢痕組織的形成及炎性反應過程，從而對脊髓軸突再生及神經功能恢復產生重要影響[8]。

BSCB作為特殊的物理屏障，能控制血液和脊髓間的物質交換，阻斷外來分子進入并維持脊髓實質的穩態。其自身結構損傷可致脊髓組織出現水腫、缺血、缺氧等現象，加速細胞死亡，在脊髓損傷后繼發性損傷的病理過程中發揮重要作用。因此，靶向修復BSCB是減少脊髓損傷后繼發性損傷的主要策略。

2 中藥提取物對脊髓損傷后血-脊髓屏障破壞調控機制

脊髓損傷屬中醫學“痿證”“體惰”等范疇，《靈樞·寒熱病》有“若有所墮墜，四肢懈惰不收，名曰體惰”。機械性損傷作用于脊柱，導致以脊髓神經血管為解剖基礎的督脈受損，“人有所墮墜，惡血留內”（《靈樞·邪氣藏府病形》），“傷損腰痛，脊痛之癥，或因墜墮，或因打撲，瘀血留于太陽經中所致”（《醫宗金鑒》）。瘀血阻滯督脈，督脈氣機不利，經氣痹阻、營養失運，則出現脊髓水腫、炎癥反應、細胞死亡等繼發性損傷；經脈失養、筋骨失用，則見運動和感覺功能障礙，表現為雙下肢痿軟無力、肢體麻木、二便失司等。因此，改善脊髓損傷、修復BSCB受損的主要治療策略，當以“通督”為要。中藥可通過減輕水腫、抗炎、抗凋亡等機制，發揮對脊髓損傷后BSCB受損的修復作用。

2.1 改善脊髓水腫

脊髓損傷導致血管源性脊髓水腫，“血不利則為水”，津血同源，脊髓損傷導致局部血行不暢，進而造成因血致水，出現脊髓水腫。《血證論》有“瘀血化水，亦是血瘀而兼水也”。水腫區域包括損傷中心及相鄰節段，與水腫形成和細胞損傷相關的脊髓神經元iNOS顯著上調[9]。水通道蛋白-4（AQP-4）是脊髓中的跨膜蛋白之一，與BSCB和脊髓水腫的發展密切相關[10]。脊髓損傷后BSCB被破壞，脊髓損傷加重，AQP-4、細胞外信號調節激酶（ERK）、轉移相關肺腺癌轉錄本1（MALAT1）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）表達升高，研究顯示，下調脊髓損傷后恢復期AQP-4蛋白水平，可降低BSCB通透性，二者共同減少脊髓損傷后脊髓含水量，減輕脊髓水腫[11-12]。

單味中藥調控脊髓損傷后脊髓水腫相關研究主要集中于具有活血化瘀的藥物。丹參“善治血分，去滯生新，調經順脈之藥也”（《本草匯言》），可活血祛瘀、調經止痛。丹參酮ⅡA磺酸鈉（STS）是丹參中的二萜類奎寧色素，可影響微循環。研究發現，STS能降低BSCB通透性，緩解組織水腫和出血，與抑制基質金屬蛋白酶（MMP）活化、防止緊密連接和黏附連接丟失有關[13]。此外，STS還可改善體外脊髓內皮細胞功能，減少氧葡萄糖剝奪后的炎癥介質[14]。STS可緩解脊髓損傷模型組織病理學損傷，增加ZO-1，改善BSCB通透性，恢復神經功能，其機制與Notch信號通路有關[14]。

2.2 減輕炎癥反應

中性粒細胞是脊髓損傷后急性早期侵入脊髓較豐富的免疫細胞類型。中性粒細胞中的脾Syk信號傳導加劇長期神經功能缺損，影響脊髓損傷后的長期功能恢復[15]。浸潤的中性粒細胞產生中性粒細胞細胞外陷阱（NET），促進神經炎癥和BSCB破壞，加重脊髓損傷后的脊髓水腫和神經元凋亡。此外，研究發現，NET可通過提高受損脊髓中瞬時受體電位香草醛亞型4水平，加劇脊髓損傷[16]。而與介導中性粒細胞外滲各步驟的內皮細胞配體共定位，可拮抗中性粒細胞浸潤至脊髓，通過調節局部和全身神經炎癥級聯反應，增強脊髓損傷后的短期和長期作用[17]。脊髓損傷引起的神經炎癥反應可導致MMPs、細胞因子和趨化因子、活性氧和其他蛋白水解酶在病變部位釋放。研究表明，上述炎性因素通過介導NF-κB途徑降低脊髓損傷后BSCB通透性，進而加劇神經功能長期缺損[18-19]。因此，脊髓損傷早期減輕神經炎癥反應有助于脊髓損傷后神經功能恢復。

黃芪性溫、味甘，具補氣固表、斂瘡生肌等功效，有多種生物活性。黃芪甲苷Ⅳ（AST）是黃芪中具有調節免疫、抗炎等作用的有效活性成分。研究發現，AST能改善脊髓損傷后的功能恢復，其機制主要為下調MMP9表達，減弱BSCB破壞，減少嗜中性粒細胞和巨噬細胞浸潤，緩解神經元和少突膠質細胞凋亡[20]。具相似作用的中藥提取物還有原兒茶酸（PCA）和沒食子酸（GA）。天然酚類化合物PCA是多種中藥如無梗五加、葒草、苦味葉下珠的活性成分，具有廣泛的藥理活性，如抗氧化、抗炎、神經保護等，還可通過下調磺脲受體1-瞬時受體電位M4，抑制BSCB破壞，減少TNF-α、IL-1β、COX-2、iNOS及趨化因子表達[21]。GA是多酚類有機化合物，廣泛存在于掌葉大黃、大葉桉、山茱萸等中藥基源植物中，明代《醫學入門》記載用發酵法從五倍子中制取沒食子酸過程：“五倍子粗粉，并礬，曲和勻，如作酒曲樣，如瓷器遮不見風，候生白取出”。GA可通過抑制Jmjd3活化實現對脊髓損傷的保護作用[22]。

此外，白藜蘆醇（RES）作為一種非類黃酮多酚化合物，具有抗炎和抗凋亡等作用。天然RES主要以虎杖苷的形式存在于虎杖中，虎杖具有祛風利濕、散瘀定痛功效，“主風在骨節間及血瘀”（《本草拾遺》）。RES在脊髓損傷的治療中可減少神經元凋亡和抑制氧化應激引起的炎癥。研究發現，RES可通過靶向載體PMMSN降低脊髓損傷后脊髓組織中活性氧和丙二醛含量，增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，降低脊髓組織中炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）和凋亡因子Cleaved-Caspase-3表達[23]。

2.3 減少細胞死亡

自噬參與脊髓損傷后BSCB完整性的維持，過度激活自噬可阻止脊髓損傷后BSCB功能恢復。通過PI3K/Akt/FOXO1/KLF4途徑抑制自噬活化有利于改善脊髓損傷后BSCB，恢復運動功能[24]。研究發現，脊髓損傷后NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白（NLRP）3、ASC、裂解X連鎖凋亡抑制蛋白、Caspase-1、Caspase-11、IL-1β及IL-18表達顯著升高，NLRP1、NLRP3炎癥小體參與脊髓損傷炎癥反應[25-26]。抑制NLRP1、NLRP3炎癥小體活化，可改善脊髓損傷后運動功能，減輕脊髓損傷后BSCB破壞[27]。此外，降低炎癥反應中IL-1β表達，發揮對BSCB的保護作用與激動α2腎上腺素受體、下調促細胞凋亡Caspase-3表達有關[28

]。

齊墩果酸（OA）為三萜類化合物，存在于多種化濕藥與利濕藥，如茯苓、車前子、廣藿香、木通、香加皮和虎杖中[29]，具有抗氧化、抗炎和抗凋亡活性。研究發現，OA通過降低Caspase-3表達減少受損脊髓組織的細胞凋亡，還可減輕脊髓損傷的促炎反應，通過抑制p38和JNK調節的細胞凋亡和炎癥改善脊髓損傷[30]。黃芩苷是從黃芩中分離的天然活性成分，對中樞神經系統疾病具有神經保護作用[31]。黃芩苷可抑制凋亡相關蛋白Bax、Bcl-2、NF-κB表達，并磷酸化PI3K和Akt，降低脊髓損傷后BSCB通透性，通過激活PI3K/Akt信號通路，挽救緊密連接蛋白丟失，減少神經元凋亡[32]。

BSCB破壞還與內質網應激介導的細胞凋亡直接相關，通過抑制內質網應激和減少脊髓損傷后的線粒體損傷可保護BSCB的完整性。大豆苷是從葛根中提取出的活性成分，廣藿香醇（PA）是從廣藿香中分離出的天然三環倍半萜烯，二者均可下調內質網應激相關蛋白水平，減輕炎癥對BSCB的持續破壞，促進脊髓損傷后功能恢復。大豆苷可顯著提高緊密連接和黏附連接蛋白表達[33]；PA可通過減少ECs凋亡，降低BSCB通透性，進而改善脊髓損傷后神經功能障礙[34]。

3 小結

脊髓損傷是具有致殘性和破壞性的神經系統疾病，由于脊髓可塑性較差，神經元再生能力有限，脊髓損傷后的神經再生修復極其微弱。既往研究多關注脊髓損傷后神經功能的修復，目前尚無有效的治療手段可完全恢復脊髓損傷后喪失的神經功能。BSCB主導調控微循環與內環境穩態，保持BSCB的完整性可促進脊髓損傷后脊髓修復和神經功能改善。

基于督脈-脊髓-BSCB與脊髓損傷的中醫認識，疏通督脈是中醫治療脊髓損傷的主要策略[35]，中藥治療脊髓損傷以活血、消腫、清熱、益氣為主。目前研究重點關注脊髓損傷后神經元的凋亡和自噬、炎癥反應等，通過改善BSCB通透性減輕脊髓繼發性損傷的研究相對較少。本文梳理相關研究發現，中藥提取物在改善脊髓水腫、減輕神經炎癥反應、減少神經元凋亡等方面具一定優勢。BSCB主導調控脊髓微循環與內環境問題，為神經血管單元的交互作用提供必要條件，深入探究BSCB在脊髓損傷中神經血管單元的作用，可更好地闡釋中藥改善脊髓損傷后神經功能的作用機制。