芍藥苷作用於神經係統的研究進展
綜述
作者：胡增嶢,徐嵐,閆蓉,黃晏,劉港,周文霞,張永祥
[摘要] 芍藥苷是芍藥的主要活性成分，藥理作用多樣，應用廣泛。近來，芍藥苷對神經係統的作用研究受到越來越多的關注。目前的研究結果認為，芍藥苷對多種癡呆模型動物的學習記憶功能衰退有改善作用，對腦缺血損傷有明顯的保護作用，對帕金森病有一定的治療作用，還具有鎮痛、改善神經突觸可塑性損傷等作用。其作用機製尚未完全闡明，現有結果顯示腺苷A1受體在其中發揮了較為重要的作用，M膽堿受體、阿片受體、Ca2+通道、NF-κB等也都可能參與了芍藥苷對神經係統的作用。
[關鍵詞] 芍藥苷；神經退行性疾病；腦缺血；腺苷A1受體；芍藥內酯苷
芍藥苷於1963年首次從毛莨科植物芍藥中分離獲得，是芍藥中的主要活性成分之一，常作為複方中藥的指標成分作定量分析，其獨特的橋頭氧壓葡萄糖和高度氧化的籠狀蒎烷（藻烷）骨架引起了人們的極大興趣，並在20世紀90年代完成了化學全合成；同時對芍藥苷藥理作用的研究也取得了明顯進展，研究表明芍藥苷有解痙鎮痛、降溫解熱、抗炎、抗潰瘍、抗氧化、抗凝血及調節血脂等作用；其作用機製則尚未明確，多個受體和離子通道都被報道可能是芍藥苷發揮藥理作用的主要靶點。近年來發現，芍藥苷亦可作用於神經係統，尤其是對老年癡呆和帕金森病等神經退行性疾病的作用日益受到人們的關注，研究結果顯示其可能通過作用於腺苷A1受體、M膽堿受體、Ca2+通道、NF-κB等發揮神經保護作用，本文對芍藥苷作用於神經係統的相關研究進展進行綜述。
1 芍藥苷對神經係統的藥理作用
芍藥苷對神經係統作用的研究始於20世紀90年代初，日本學者最先報道芍藥苷對老年癡呆模型動物的學習記憶功能衰退有明顯改善作用，隨後這一作用在多個癡呆動物模型上得到了驗證。之後，芍藥苷進一步被發現對帕金森病、腦缺血損傷和疼痛等都有較好的作用，而芍藥苷發揮上述這些作用的有效劑量也都非常一致，基本集中在5～50 mg·kg-1。
1.1 對學習記憶和老年癡呆的作用
Ohta等[1]首先在八臂迷宮實驗中觀察到芍藥苷可以改善M受體阻斷劑東莨菪堿所致的大鼠空間辨別能力障礙；之後，孫蓉等[2]進一步發現芍藥苷對正常小鼠的學習記憶能力即有一定的促進作用，對東莨菪堿所致的記憶獲得障礙、NaNO2所致的記憶鞏固障礙和乙醇所致的記憶再現障礙均有明顯的改善作用；Zhong等[3]發現，芍藥苷可以改善海馬注射β-澱粉樣蛋白所致的空間學習記憶功能障礙。本課題組發現，以芍藥苷為主要成分的中藥活性部位JD-30對β-澱粉樣蛋白側腦室注射小鼠和快速老化模型小鼠SAMP8的學習記憶功能下降均有明顯的改善作用[4-5]。這些研究提示，芍藥苷對學習記憶有改善和促進作用，可能對老年癡呆有一定的治療作用。
研究人員還發現白花素、氧化芍藥苷、苯甲酰芍藥苷等芍藥苷的衍生物對東莨菪堿誘導的小鼠空間學習記憶功能和被動回避能力損傷均顯示出了劑量依賴性的改善作用，它們都具有一個含半縮酮-乙縮醛的類似罩子樣的蒎烷骨架，這一結構可能是這類物質發揮藥理作用的重要藥效基團[6]。
1.2 對帕金森病的作用
1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）可選擇性地導致黑質致密層和紋狀體多巴胺神經元的丟失，單側紋狀體注射6-羥基多巴胺可損傷紋狀體的多巴胺能係統，這2種方法均可導致動物出現運動缺陷等帕金森病症狀，是公認的帕金森病動物模型。研究人員發現，在上述2種模型動物上，芍藥苷均能明顯拮抗黑質和紋狀體多巴胺能神經元的損傷，並對運動遲緩等帕金森病症狀有明顯的改善作用[7-8]，提示芍藥苷可能對帕金森病有一定的治療作用。
1.3 對腦缺血損傷的作用
對腦缺血損傷的研究是有關芍藥苷研究報道比較多的方向之一，大量研究表明，芍藥苷可以很好地保護多種腦缺血模型（如雙側永久性頸總動脈閉塞、大腦中動脈閉塞、缺血再灌注等）的一係列神經損傷，可以改善腦缺血引起的認知損傷和記憶維持，保護海馬等腦區的神經元損傷，改善諸如對側前肢彎曲等神經症狀；此外，芍藥苷還能降低腦梗塞範圍，改善血腦屏障通透性，減少蛋白漏出，降低腦細胞水腫程度，遏製腦缺血病程的發展，並能擴張腦血管，改善腦缺血區的供血等。上述結果提示，芍藥苷可以通過對多個環節發揮其改善腦缺血的作用[9-13]。
1.4 鎮痛作用
Yu等[14-15]觀察到芍藥苷可以減輕蜂毒引起的持續性自發性疼痛及熱超敏反應；Tsai等[16]發現芍藥苷可以減輕福爾馬林所致的疼痛；Liu等[17]發現芍藥苷單獨應用對施予了尾壓的小鼠沒有鎮痛作用，但預先給予芍藥苷可以明顯增強選擇性腺苷A1受體激動劑CPA的鎮痛作用。上述結果提示，芍藥苷可能通過不止一個環節發揮其鎮痛作用。
2 芍藥苷作用於神經係統的可能途徑
芍藥苷對神經係統的作用機製遠未完全闡明，現有研究結果提示，作用於膽堿受體和腎上腺素受體改善學習記憶、作用於阿片受體發揮鎮痛作用、作用於腺苷受體保護腦缺血損傷、抑製Ca2+內流減少神經元的過度興奮性、抑製NF-κB減輕腦內的炎性反應等可能是芍藥苷的主要作用環節，其中，腺苷A1受體可能發揮了更為重要的樞紐作用。
2.1 受體途徑
2.1.1 膽堿受體 多個研究小組均發現芍藥苷對M受體阻斷劑東莨菪堿誘導的動物學習記憶功能損傷有改善作用，提示M受體可能參與了芍藥苷改善學習記憶的作用。長時程增強（long term potential，LTP）作為反映神經突觸可塑性的重要指標，被普遍認為是動物學習記憶的神經生物學基礎。據此，Tabata等[18]觀察了芍藥苷對LTP誘發的影響，結果發現，芍藥苷對大鼠海馬正常的LTP誘發無明顯影響，但可以顯著逆轉M受體阻斷劑東莨菪堿和選擇性M1受體阻斷劑呱侖西平所抑製的大鼠海馬LTP。這一結果提示，芍藥苷對神經突觸可塑性損傷有保護作用，這可能是其改善學習記憶功能的神經生物學基礎；且芍藥苷對正常的神經傳遞無明顯影響，提示其可能有較好的安全性。
王國峰等[19]在最近研究中觀察到，芍藥苷能夠上調腦缺血誘導的M1組受體M1，M3和M5受體表達的降低及與M1組受體偶聯的Gaq/11蛋白的降低，同時還可以下調腦缺血誘導的M2受體表達的增高及與M2受體偶聯的Gi蛋白的病理性增高，這一結果進一步證明了M受體及其信號調節通路參與了芍藥苷的神經保護作用。
2.1.2 腎上腺素受體 由於腎上腺素能係統和膽堿能係統的相互作用在學習記憶中可能發揮重要作用，Ohta等考察了腎上腺素受體在芍藥苷改善M受體阻斷劑致癡呆模型中的作用。呱唑嗪和育亨賓作為α1受體和α2受體的特異性阻斷劑對東莨菪堿所致的學習記憶衰退無明顯作用，但前者可阻斷芍藥苷對模型動物的改善作用[20]，同時發現非選擇性β受體阻斷劑普奈洛爾和選擇性β1受體阻斷劑阿替洛爾也可以阻斷芍藥苷的改善作用[21]。上述結果提示，α1受體和β受體（尤其是β1受體）可能參與了芍藥苷改善學習記憶的作用。
2.1.3 阿片受體 Yu等[14-15]在觀察芍藥苷對蜂毒引起疼痛的作用時發現，腹腔或鞘內給予芍藥苷都可以減輕蜂毒引起的持續性自發性疼痛和局部的熱超敏反應，但前者的這一作用隻可部分被非選擇性的阿片受體阻斷劑納洛酮所逆轉，而後者的作用則被納洛酮所完全阻斷，提示芍藥苷可能通過激活脊髓背側角的阿片受體發揮鎮痛作用，但這並非其全部的作用途徑。
2.1.4 腺苷受體 Tsai等[16]發現芍藥苷可以減輕福爾馬林所致的疼痛，由於福爾馬林的致痛主要是通過炎症所致，而炎性反應本身可以引起一些具有止痛效應的內源性物質的釋放，尤其是腺苷的大量釋放可通過激活腺苷A1受體產生疼痛抑製和鎮痛效應，因此芍藥苷減輕福爾馬林所致疼痛的作用是其直接激活腺苷受體還是通過內源性腺苷釋放激活腺苷受體尚難確定。為了排除內源性物質的幹擾，Liu等[17]采用了不導致外周炎性反應的尾壓試驗，發現芍藥苷單獨應用對施予了尾壓的小鼠沒有鎮痛作用，但預先給予芍藥苷可以明顯增強選擇性腺苷A1受體激動劑CPA的鎮痛作用，且這一作用可被選擇性腺苷A1受體拮抗劑8-環戊-1，3-二丙基黃嘌呤（DPCPX）所完全抑製，提示芍藥苷發揮鎮痛作用主要是由於其增強了腺苷A1受體介導的疼痛抑製效應。此外，在芍藥苷改善腦缺血損傷過程中也發現有腺苷受體參與其中，如選擇性腺苷A1受體拮抗劑DPCPX可以逆轉芍藥苷對腦缺血損傷的改善作用[9， 12]。
以上結果均提示腺苷A1受體可能是芍藥苷發揮其藥理作用的重要靶點，但芍藥苷究竟是激動腺苷A1受體還是抑製腺苷A1受體尚難以定論，如Tabata等[22]就觀察到芍藥苷和選擇性腺苷A1受體拮抗劑DPCPX可以明顯減輕選擇性腺苷A1受體激動劑CPA引起的小鼠被動回避能力下降以及腺苷引起的海馬腦片LTP下降。
出現上述矛盾性結果的原因可能與腺苷受體的類型、分布和不同疾病類型及病程有關。目前已知的腺苷受體有A1，A2a，A2b及A3 4種亞型，均屬於G蛋白耦聯受體家族，內源性腺苷對4種受體的親和力不同，生理情況下僅A1和A2a處於活化狀態，且後者的作用較弱。受體結合試驗發現[10]，經典的腺苷A1受體激動劑不但可以取代選擇性腺苷A1受體拮抗劑的膜結合位點，還可以取代非選擇性腺苷受體激動劑的結合位點，而芍藥苷卻隻能取代後者，這很可能就是芍藥苷發揮神經保護作用而副作用較小的分子機製，因為腺苷A1受體和A2a受體在不同部位介導相反的生物學效應，前者抑製cAMP，而後者激活cAMP。
因此，一種可能的推測是，芍藥苷可以同時作用於腺苷A1和A2a受體，在不同環境、不同部位通過對不同腺苷受體親和力的不同來發揮其藥理作用。在腦缺血損傷、疼痛等短時程病程中，芍藥苷主要通過激動腺苷A1受體發揮其神經保護作用；但在神經退行性疾病等長期的發病過程中，腺苷A1受體由於被長期持續激活而失敏，此時芍藥苷主要通過抑製腺苷A2a受體功能發揮改善認知功能損傷的作用，但其確切機製尚需深入研究。
2.2 離子通道
2.2.1 鈣離子通道 芍藥苷在10～200 μmol·L-1對神經元的正常生長無明顯影響，但對缺氧，缺糖，自由基，一氧化氮，過氧化氫，NMDA，Ca2+超載和穀氨酸等多種因素所致的細胞損傷均有一定程度的改善作用，抑製Ca2+內流被認為是其主要的作用機製之一。Tsai等[23]在NG108-15細胞上發現了芍藥苷可以阻斷L型Ca2+通道，進一步證明了上述推論。