天麻素神经保护效应的研究进展

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天麻乃中华传统名贵中药之一,又名赤箭芝、独摇芝等,为兰科植物天麻的干燥块茎。据《本草纲目》记载,其性甘、平,具有息风止痉,平抑肝阳,祛风通络的功效。天麻素(GAS;4-羟基苯甲醇4-O-β-D-葡萄糖苷)是一种从中草药天麻中提取的酚类葡萄糖苷,又称天麻苷,其分子式为:C13H18O7,无色或白色针状结晶。近年来大量实验研究表明天麻素在神经系统具有广泛的药理作用。可以镇痛、镇静、催眠、抗惊厥、抗癫痫、防治神经元退行性改变。

抗癫痫、抗惊厥作用

癫痫是一种常见的严重危害人类健康的慢性脑功能障碍疾病之一,具有反复发作的特点,常伴有情绪障碍和认知功能障碍,严重影响了生活质量,甚至危及生命。目前普遍认为,神经元异常放电所致的暂时性中枢神经系统功能失常是其主要病因。研究发现,天麻素在保护神经细胞,提高自由基清除活性剂,降低脑内脂质过氧化物的产生,调节氨基酸含量等方面具有较好的疗效,抑制谷氨酸的合成和释放,增加了γ-氨基丁酸的含量,能够减轻癫痫的发作,起到大脑保护作用。

Chen等发现天麻素能够改善戊四氮诱导的小鼠癫痫发作和小鼠的脑电图,研究结果表明天麻素能够降低炎性细胞因子白介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平,增加白介素10(IL-10)的水平,另外,天麻素减弱戊四氮(PTZ)诱导的小胶质细胞激活,同时抑制丝裂原活化蛋白激酶,环磷酸腺苷(cAMP)反应元件结合蛋白和NF-κB,其机制表明天麻素通过调节促分裂原活化蛋白激酶相关的炎症反应来减弱癫痫发作。ShaoH等发现天麻素在毛果芸香碱诱导的颞叶癫痫(TLE)癫痫持续状态(SE)大鼠模型中的抗惊厥作用,发现天麻素在预处理过程中有效降低了TLE急性期SE的严重程度,此外,天麻素有保护内侧内嗅皮层(mEC)III层神经元免于死亡并且终止SE感受大鼠导致的mEC层II神经元爆裂放电的作用,研究还显示天麻素阻止了毛果芸香碱诱导的Nav1.6电流(持续性(INaP)和复活(INaR)电流)的增强,其机制可能是天麻素通过抑制Nav1.6钠电流恢复了mECII型星状神经元的兴奋性,这些发现揭示了天麻素的潜在抗惊厥作用,并可能为预防癫痫发展提供新的治疗靶点。

镇静、催眠作用

失眠是以经常不能获得正常睡眠为特征的一类病症,主要表现为睡眠时间、深度的不足,长期失眠容易导致机体免疫系统紊乱,抵抗力减弱,消化功能障碍等问题。

Zhang等研究发现从天麻中分离出来的N6-(4-羟基苄基)腺嘌呤核苷(NHBA)具有镇静和催眠活性的作用,用腺苷A1受体拮抗剂DPCPX或A2A受体拮抗剂SCH预处理后,其可显著增加用戊巴比妥钠处理的小鼠中由NHBA诱导的睡眠时间,其机制可能是NHBA是腺苷A1和A2A受体的功能配体,可以显著降低自发运动活性,增强戊巴比妥钠对小鼠的催眠作用;此外,NHBA可增加腹外侧视前区(VLPO)的γ-氨基丁酸(GABA)能神经元中的c-Fos表达,这表明NHBA激活了下丘脑前部的睡眠中枢。这些研究表明NHBA是通过多种机制发挥镇静和催眠作用。ShiY等从天麻中分离得到NHBA的类似物N6-(3-甲氧基-4-羟基苄基)腺嘌呤核苷(B2),小鼠腹腔内注射B2(5mg/kg)后,发现GABA水平显著增加,葡萄糖(Glu)水平显著降低,下丘脑和大脑皮质中GABA水平增加,表明B2和GABA之间有潜在的镇静和催眠作用,B2增加了小鼠下丘脑和皮层的GABA水平和谷氨酸脱羧酶(GAD)酶活性,EEG结果证实B2显著缩短了睡眠潜伏期并增加了慢速眼球运动睡眠(NREM)睡眠量,因此B2可能是进一步临床研究对睡眠障碍有效的候选者。

治疗脑缺血

脑缺血是脑血管疾病最常见的病因,也是导致成人残疾,乃至死亡的重要原因之一。脑缺血会导致神经细胞线粒体功能障碍、谷氨酸和促炎介质的释放、活性氧(ROS)的产生和脂质过氧化。由于脑缺血的复杂病理过程,目前的治疗尚未表现出预期的效果。因此,从草药中提取的天然产物对于治疗脑缺血的研究日益增加。

Liu等探讨了天麻素对大鼠脑亚急性期脑缺血再灌注(I/R)损伤的作用及其机制,结果显示天麻素可显著减轻I/R组织学损伤,减少神经细胞凋亡数量,降低炎症和促凋亡因子(包括白细胞介素-1β,环氧化酶-2,诱导型一氧化氮合酶和裂解的半胱氨酸蛋白酶-3)的mRNA和蛋白表达水平,其机制可能是天麻素通过抑制大鼠炎症反应和细胞凋亡来改善亚急性期I/R损伤。因此,天麻素可能被认为是治疗脑缺血潜在的候选药物。Duan等探讨了天麻提取物对脑缺血神经细胞的保护作用及其作用机制,结果显示提取物能够降低神经功能评分,脑指数和脑梗死率,提取物也减轻了脑损伤,同时可提高B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)的表达,减少了TUNEL阳性细胞数量。提示该提取物能够减轻大鼠短暂性局灶性脑缺血引起的缺血性损伤,这种神经保护作用可能部分归因于神经凋亡途径中某些关键蛋白的抑制。

镇痛作用

慢性疼痛可以发生在身体的任何部位,具有缠绵难治、反复发作的特性,使患者饱受折磨。近年来,在动物实验研究中发现,天麻素在炎性痛、神经病理性痛等不同慢性疼痛模型上具有显著的镇痛作用。另外,许多临床研究也报道天麻素可以缓解患者偏头痛、血管性头痛、三叉神经痛以及炎性痛等顽固性慢性疼痛。

Xiao等研究发现天麻素在脊髓水平对自发性疼痛、周围性炎症引起的机械性和热性疼痛超敏反应表现出较好镇痛效果,天麻素的镇痛作用部分是通过阻断酸敏感离子通道抑制脊髓突触增强来介导的,进一步研究揭示了天麻素作用的突触前来源降低递质释放概率,其机制可以作为天麻素镇痛的基础,为治疗慢性炎症性疼痛的新型镇痛药物提供了方向。Sun等研究天麻素对小鼠慢性炎症痛的镇痛作用及其分子机制,结果表明天麻素明显减轻后足注射完全弗氏佐剂(CFA)引起的小鼠慢性炎性疼痛和伴随的焦虑样行为,其机制可能是减少了GluR1的α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体水平,上调了N-甲基-D-天冬氨酸受体的亚基和Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II-α在前扣带皮层(ACC)中的表达,证明GluR1型的AMPA受体和CaMKII-α是涉及慢性疼痛和伴随焦虑的神经可塑性的关键分子。Wei等通过行为调查和电生理记录,研究发现天麻素可以有效的减轻链脲佐菌素(STZ)腹腔注射大鼠所引起的机械性异常性疼痛和热痛觉过敏,其机制可能是天麻素以剂量依赖方式完全逆转了糖尿病引起的瞬时钠电流显着增强和钾电流的缓慢失活,该研究为天麻素治疗慢性疼痛(包括PDN)的外周镇痛作用提供了明确的细胞基础。

抗抑郁作用

抑郁症是一种以情绪低落、思维迟缓、以及语言动作减少为主要症状的情感障碍性精神疾病,根据流行病学统计,目前抑郁症在世界十大疾病中名列第五。现阶段抗抑郁治疗效果并不令人完全满意,而且大多数药物往往具有副作用。

Lee等研究天麻素在改善单一长时间应激(SPS)诱导的创伤后应激障碍(PTSD)大鼠模型中与应激相关的抑郁样行为,发现天麻素具有显著逆转抑郁样行为并增加海马中去甲肾上腺素(NE)浓度、上调了蓝斑中的酪氨酸羟化酶表达,以及减弱了SPS诱导的神经肽Y的下丘脑表达和脑源性神经营养因子的海马mRNA表达,这些发现表明,天麻素在PTSD中具有抗抑郁作用,并且可能是用于治疗PTSD的有效中药制剂。Chen等研究表明,给予大鼠天麻水提物,能降低模型大鼠大脑额皮层的5-羟引哚乙酸(5-HIAA)/5-HT和[DOPAC+香草酚酸(HVA)]/DA比值,及3,4-二羟苯酰乙酸(DOPAC)含量,明显减少大鼠在强迫游泳试验中的不动时间,增加抑郁模型大鼠大脑额皮层的5-羟色胺(5-HT)和纹状体的多巴胺(DA)含量,表明天麻具有抗抑郁作用,其机理可能与调节5-HT和DA系统有关。Zhang等对慢性不可预测应激(CUS)大鼠模型腹腔注射天麻素治疗后,评估了大鼠海马中胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和脑源性神经营养因子(BDNF)的表达,实验表明天麻素给药逆转了CUS大鼠抑郁样行为并恢复了海马中GFAP和BDNF的表达。此外,体外实验表明,天麻素可以保护星形胶质细胞免受72小时的无血清损伤,这些结果表明天麻素具有抗抑郁作用,其机制可能是天麻素影响星形胶质细胞活化和BDNF的水平。Wang等通过研究得出天麻素可逆转CUS模型大鼠的抑郁样行为且可上调海马中NSCs的增殖,逆转CUS大鼠中p-IκB,NF-κB和IL-1β的表达。此外,体外实验表明GAS保护NSCs免受IL-1β诱导的损伤。这些结果表明GAS具有抗抑郁和神经保护作用,其机制可能是天麻素通过保护海马神经干细胞免受炎症细胞因子IL-1β的作用来减少抑郁样行为。

神经退行性疾病的影响

阿尔茨海默病(AD)是常见神经系统疾病,属于进行性神经退行性疾病范畴,其特征在于淀粉样蛋白(Aβ)的过度累积和小胶质细胞以及星形胶质细胞的活化。

Hu等评估了从天麻根茎中分离出的活性成分天麻素在AD中Tg小鼠模型是否具有神经保护作用,经天麻素治疗后显著改善了小鼠在Morris水迷宫测试和探针测试中的记忆损伤,此外,天麻素也可显著减弱小鼠脑中的Aβ沉积和胶质细胞活化,其实验结果表明天麻素通过抗炎和抗淀粉样蛋白作用发挥神经保护作用,并且天麻素可能是AD治疗的潜在选择。Huang等经天麻素治疗阿尔茨海默病大鼠模型后,结果显示天麻素可明显改善AD大鼠的空间记忆,并提示天麻素显著降低了AD大鼠海马中淀粉样沉积物的数量,及显著增加内侧隔和海马胆碱乙酰转移酶的表达,而Ellman法显示前额叶皮层、内侧隔区和海马区乙酰胆碱酯酶活性显著下降,这些发现表明长期服用天麻素可能对阿尔茨海默病有治疗作用。

结语

综上所述,天麻素在治疗神经系统疾病中应用广泛,其机制在抗癫痫中可能是通过调节促分裂原活化蛋白激酶相关的炎症反应来实现的,在抗惊厥中可能通过抑制Nav1.6钠电流发挥作用,在镇静催眠中通过NHBA发挥效果,在治疗脑缺血中通过抑制炎症反应和细胞凋亡来减轻症状,在镇痛中通过发挥脊柱机制、调节神经可塑性分子起到作用,在抗抑郁中通过调节5-HT、DA来缓解情绪障碍,在治疗阿尔兹海默症中通过抗淀粉样蛋白起到作用。尽管目前天麻素在作用机制及各个环节的关联上尚有许多问题需要进一步地研究和确证,但由于其良好的神经保护作用以及较小的毒副作用,为神经系统疾病的治疗提供了更广阔的选择,也为中医药的发展提供了新的方向,其应用前景值得期待。来源:辽宁中医杂志,年



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