【关键词】 细胞外基质;健脾补土法;脑缺血
缺血性卒中具有发病率高、致残率高、病死率高的“三高”特点,是威胁人类尤其是中老年人健康的常见病、多发病。在联合国世界卫生组织调查的57个国家中死于脑血管病者占11.3%,其中40个国家脑血管病占死因前3位。我国卫生部卫生统计信息中心《2006年中国卫生事业发展情况统计公报》显示,脑血管病的死亡率为105.5/10万,居死亡原因第2位。我国脑血病患者约700万,每年新发病200万,死亡120万人[1]。随着我国人口老龄化趋势的不断进展,该病将给社会和家庭带来沉重负担,已经成为一个重大的公共卫生问题,日益受到政府和医学界的重视。研究脑缺血损伤机理、探索新干预途径和有效中医药治法方药具有非常重要的意义。通过前期临床观察和文献整理研究,笔者认为健脾补土法对抗脑缺血损伤具有重要意义,管窥之见,难免粗疏,请同道不吝赐教。
1 神经细胞外基质与中医“脾土”的若干相似点
目前已发现40余种神经细胞外基质(ECM),大体上分化为胶原(Col)、层粘连蛋白(LN)、纤维粘连蛋白(FN)、透明质酸和蛋白多糖(如硫酸软骨素、硫酸肝素蛋白多糖)等。生理情况下,ECM产生和降解保持动态平衡,产生增多和/或降解减少,可导致组织内ECM堆积;反之,则组织内ECM降解,这是ECM重塑相关疾病共同的病理基础。通过对比神经ECM和中医“脾土”的功能,不难发现,两者存在许多相似之处,为神经ECM属中医“脾土”和健脾补土保护ECM的假说提供了有力依据。
1.1 神经细胞外基质的支撑作用与“土主承载”
ECM是一种为组织器官甚至整个机体的完整性提供力学支持和物理强度的物质,作为中枢神经系统的重要组成部分,将各种神经元细胞与神经胶质细胞粘在一起构成中枢神经系统的基本结构形式。研究发现,LN、FN和Col等,能为神经生长提供适当的“粘着性”,使轴突沿着基质桥生长,引导神经纤维定向生长。这与中医学脾属土,“土主承载”似有相似之处。
1.2 神经细胞外基质的屏障作用与脾主统血、脾主运化水湿
神经ECM是构成血脑屏障(BBB)的构成成分。BBB由中枢神经系统血管内皮细胞、内皮细胞的紧密连接、基底膜以及毛细血管基底膜外的星形胶质细胞终足构成,对维持中枢神经系统内环境的稳定具有重要意义。基底膜是BBB的重要组成部分,是一种特殊形式的ECM,是主要由基底膜Col Ⅳ、LN、FN、内肌动蛋白及一些糖蛋白等大分子物质组成的超分子网状结构,其中LN、Col Ⅳ、FN是构成基底膜的主要物质,都是MMP-9的作用底物,这些基底膜成分的蛋白水解就可以导致BBB完整性破坏。脑血管闭塞后缺血再灌注由于基底膜的降解、BBB的破坏和血浆外渗,白细胞浸润,产生继发性出血性转化和脑水肿。“脾主统血”,血浆外渗、白细胞浸润、继发性出血性转化与“脾不统血”有相似之处;“脾主运化”,运化水湿,BBB破坏、通透性增大、脑水肿的产生似与“脾失健运”、水湿泛溢有关。
1.3 神经细胞外基质营养作用与脾为气血生化之源、脾主升清
神经ECM能结合许多生长因子和激素(如神经生长因子、脑源性神经营养因子、神经营养因子3、转化生长因子),给细胞提供众多信号,并可改变细胞对生长因子的反应。对于神经元细胞的增殖、分化与迁移等过程以及神经元轴突生长都具有重要的引导和促进作用。此外,粘连蛋白不仅刺激中枢和外周的突起生长,还强化神经生长因子促神经元存活的效应。LN与细胞分裂有关,纤维连接蛋白影响神经束膜细胞和巨噬细胞的增殖与迁徙,透明质酸可以减少瘢痕形成,改善纤维蛋白基质的构成,从而使再生所需的细胞因子能顺利通过。ECM和内皮细胞特异性的生长因子相互作用,调节内皮细胞的形状和结构,促进增生,是内皮细胞迁移和新血管出芽的必要条件。近年来,动物实验研究分别应用天然的ECM(施旺细胞基底膜、骨骼肌肌膜管、肌腱腱膜)、人工合成的ECM(Col、LN)以及基因活化基质修复周围神经缺损,结果多种ECM成分能够作为桥接材料修复周围神经缺损。这表明,基质对于神经细胞具有重要的营养和保护作用。总之,ECM所营造的微环境是缺血区组织的抗损伤和神经元修复的结构基础。“脾者土也……土者生万物……”,土为坤元,“至哉坤元,万物滋生,坤厚载物”,脾为后天之本,气血生化之源,神经ECM对于神经的营养、促进作用似与脾主运化水谷、升清于上(头)的作用有关。
2 抑制神经细胞外基质降解对脑缺血具有保护作用
2.1 基质金属蛋白酶及其抑制剂调节细胞外基质降解对脑缺血损伤的影响
基质金属蛋白酶(MMPs)是一种包含锌离子的内源性蛋白水解酶,是分解ECM的蛋白酶类中最重要的一类,几乎能够降解ECM的所有成分[2-3],包括Col、LN以及内皮细胞紧密连接闭合区等。近来研究表明,MMPs尤其是明胶酶(包括MMP-2、MMP-9)与脑血管病关系密切。在中枢神经系统,MMPs来自中性粒细胞、胶质细胞和神经元以及脑血管内皮细胞,通常情况下只以酶原的形式存在,机体主要通过对其基因表达、酶原激活、活性抑制等步骤的调控来控制ECM降解。其活化可破坏脑血管的完整性,从而导致严重的BBB损伤,造成继发性脑损伤。
TIMPs是MMPs的特异性内源性抑制剂,是一个低分子量蛋白质家族,已知的TIMPs有4种,最主要的是TIMP1、TIMP2。主要通过其氨基酸功能区的半胱氨酸残基与活化MMPs的锌离子活性中心相结合,而阻断MMPs与底物的结合,防止ECM降解[3]。
2.2 纤溶酶原激活物及其抑制剂调节细胞外基质降解对脑缺血损伤的影响
脑内纤溶酶原激活物(PA)与纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)主要由微血管内皮细胞、神经元和神经胶质细胞产生和分泌。PA有组织型PA(tPA)、尿激酶型PA(uPA)两种,脑缺血可以促进PA活化的增强,可通过一系列酶促反应,使Col Ⅳ、LN、FN等降解,BBB基底膜受损,微血管通透性增加,促使血管源性脑水肿,PAI则可抑制这一作用。其中PAI-1主要抑制tPA,在神经末梢周围组织重建和纤维蛋白降解中起重要作用,卒中后大鼠脑组织PAI-1表达上调,抑制了tPA诱导的神经元凋亡,在体外实验中也得到了证实[4]。
2.3 信号转导通路调节细胞外基质降解对脑缺血损伤的影响
研究表明,MAPK信号传导通路ERK1/2[5]、JNK[6]、p38[7]活化和NF-κB通路[4]的激活可促进MMP-9、MMP-2的表达,抑制TIMP的表达[8],参与脑缺血损伤。而PAI-1在保持和促进神经保护信号中起重要作用,抑制卒中神经元凋亡,其机制主要是通过MAPK信号通路中ERK而实现[2]。因此,从调节ECM降解的酶系以及干预酶系活化的信号通路方面进行研究,有可能为抗脑缺血损伤找到新的靶点和有效新药。
3 中医药抗脑缺血损伤研究概况分析
缺血性脑血管病属于中医学“中风”范畴,综观历代中医对本病的认识,其主要病因病机为风、火、痰、瘀、虚,近年来,王永炎院士又提出“毒损脑络”。一般认为以肾虚或肝肾亏虚、气虚为本,风、火、痰、瘀、毒为标。治疗上,补虚者多以补肾[9]、或滋补肝肾[10]、或益气[11];泻实者多活血化瘀[12]、活血化痰[13]、泻火;攻补兼施者,多益气活血[14]、补肾活血[15]、补肾益气活血[16]、补肾活血化痰[17]等。而从脾论治以健脾补土方药保护ECM抗脑缺血损伤的研究很少见。李氏等[18]从抗氧化角度探讨了四君子汤抗脑缺血再灌注氧化损伤的作用机制,体内实验结果表明,四君子汤显著提高缺血再灌损伤大鼠脑、血清中超氧化物歧化酶活力,降低丙二醛含量;体外实验研究表明,四君子汤明显抑制脑过氧化脂质的生成,具有清除羟自由基、超氧阴离子的作用。这一研究虽未能深入进展,但已初见端倪,至少表明健脾组方四君子汤对脑缺血再灌注具有一定的保护作用,无疑为进一步研究健脾补土法抗脑缺血损伤提供了有力依据。
4 结语
目前,脑卒中的诊断、治疗、康复、预防尚缺乏系统和规范,临床应用的诊疗方法中有不少存在争议。西医目前尚未找到改变疾病进程的疗法,而且西药长期使用的不良反应明显,价格昂贵,难以坚持用药。中药具有多效性特点,不良反应少,目前研究表明中医药抗脑缺血损伤显现出良好的前景。因此,研究脑血管疾病发生发展机制,探索有效干预该病病理环节的中医药对该病的防治凸显重要,对于延长患者寿命、改善生活质量、减轻家庭和社会负担具有非常重要的意义。脾为后天之本,气血生化之源。神经元生长在神经ECM的“土壤”里,犹如土壤中的种子,ECM是神经元赖以生存的外环境和载体,具有承载、营养、保护、促进神经元突触生长、促进干细胞转化为神经元的作用,与“脾土”具有相似的功能, ECM的重要作用理应受到重视。然而,脑缺血防治从脾论治的文献甚少,从脾论治对ECM的作用及机理尚未见报道。若能在中医药理论创新的指导下,充分运用先进的检测评价技术方法,探讨健脾补土法对神经ECM的调控机制,则将推动中药干预ECM降解、保护BBB和神经细胞的研究发展,为中医药防治脑血管疾病提供新的思路和方法,为临床脑缺血损伤防治提供新的靶点和有效药物。
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