黄芩对神经退行性疾病作用的研究进展

张 会，丁圣恺，刘倩倩，商亚珍

（承德医学院中药研究所/河北省中医药抗痴呆重点研究室，河北承德 067000）

神经退行性疾病（Neurodegenerative disease,ND）是以特异性神经元变性或死亡为主要特征的一类进行性神经系统疾病，包括脑卒中、癫痫、阿尔茨海默病（Alzheimer disease,AD）、帕金森病（Parkinson disease,PD）和多发性硬化症（multiple sclerosis,MS）等。尽管它们的发病机制不完全相同，但神经炎症反应、内源性抗氧化能力降低、兴奋性神经毒性损伤及细胞凋亡等都与这些疾病的发生发展密切相关。一系列研究发现，黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）及其茎叶具有抗神经炎症、抗氧化应急、缓解兴奋性神经毒性及抑制神经细胞凋亡的作用，可能对ND的治疗有效，发挥药理作用的主要成分为黄芩中的黄芩苷、黄芩素[1]及黄芩茎叶黄酮（Flavonoids from the stems and leaves of Scutellaria baicalensis Georgi,SSF）中的野黄芩苷、芹菜素和白杨素等[2]。本文就黄芩对ND治疗作用的研究予以综述。

1 黄芩对出血性脑损伤的治疗作用

脑出血（Intracerebral hemmorhage,ICH）占脑卒中的10%～20%，具有发病率、致残率和病死率极高的特点，病理特征包括血脑屏障破坏、炎症反应、氧自由基损伤和神经元凋亡等。基质金属蛋白酶（Matrix metalloprotein,MMP）与血脑屏障的破坏有关，凝血酶可通过蛋白酶激活受体-1（Protease-activatedreceptors-1,PAR-1）激活MMP-9和MMP-2阳性细胞，从而破坏血脑屏障，引起血管源性脑水肿。黄芩苷能有效抑制胶原酶Ⅶ所致脑出血模型大鼠脑组织PAR-1、MMP-9、半胱天冬酶3（Caspase-3）、核转录因子（Nuclear tran- scription factor-κB,NF-κB）和天冬氨酸受体 （N-methyl-D-aspartate receptors,NMDARs）的表达，减轻脑水肿及改善神经功能[4]。脑出血后可导致脑组织缺血、缺氧，进而产生大量的氧自由基和超氧自由基，超氧化物歧化酶 （Superoxide dismutase,SOD）的活性可反映机体清除超氧阴离子自由基的能力，丙二醛 （Malonaldehyde,MDA）的活性可反映机体细胞受自由基损伤的严重程度。有研究发现，黄芩苷可以通过提高SOD活性和降低MDA活性而增强机体抵抗自由基损害的能力，同时，抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性，降低NO含量，抑制其产生的神经毒性，从而达到保护脑组织的作用[5]。

2 黄芩对缺血性脑损伤的治疗作用

脑缺血（Cerebral ischemia，CI）广义上是指脑血液供应不足，难以满足脑组织代谢需求，从而产生一系列症状的综合征。CI的损伤机制是一个复杂的多级联病理生理过程，CI会引发细胞能量代谢紊乱，同时，血流会对脑组织进行再灌注，从而产生损伤级联反应，涉及兴奋性氨基酸毒性、氧化应激反应、能量代谢障碍、细胞凋亡等。

2.1 黄芩能通过抑制兴奋性氨基酸而改善CI

谷氨酸 （Glu）与天冬氨酸 （Asp）是造成脑缺血后兴奋性氨基酸 （Excitatory amino acids,EAA）毒性的主要物质。甘氨酸 （Gly）、牛磺酸 （Tau）和GABA属于抑制性氨基酸 （Inhibitory amino acid,IAA），它们可以对抗EAA毒性引起的神经损伤。Liu等[6]通过研究发现，脑缺血/再灌注后EAA升高，IAA下降，而黄芩苷纳米粒预给药可以明显升高脑脊液中Gly、Tau和GABA含量，降低Asp、Glu含量，减轻缺血性损伤。NMDAR是重要的EAA受体，黄芩苷能抑制氧糖剥夺/复氧的SH-SY5Y细胞中NMDAR1的蛋白表达，减少EAA，发挥神经保护作用[7]。

2.2 黄芩能通过抗氧化改善CI

自由基连锁反应在缺血性脑损伤中起着十分重要的作用，Cao等[8]研究发现，黄芩苷可以提高全脑缺血沙鼠海马SOD、谷胱甘肽（Glutathione,GSH）及谷胱甘肽过氧化物酶表达水平，降低MDA含量，清除氧自由基和拮抗脂质过氧化反应，从而达到保护受损神经细胞的作用。

2.3 黄芩能通过抗炎症反应改善CI

Tu等[9]研究发现，在永久局灶性CI大鼠模型中，黄芩苷能降低Toll样受体2/4（toll-like receptor 2/4,TLR2/4）、炎症细胞因子NF-κB p65、TNF-α和IL-1β的含量，抑制脑缺血大鼠脑组织中iNOS、COX-2的酶活性，从而发挥抗炎作用。Nod样受体是调节免疫和炎症的重要因子，黄芩苷可以通过降低OGD/RO诱导的BC2细胞中Nod2和TNF-α的表达保护神经。黄芩茎叶黄酮可通过抑制IL-1β、TNF-α和IL-8的表达而提高IL-10的含量，改善缺血组织的炎症反应，从而对慢性脑缺血损伤起到有效的保护作用[10]。

2.4 黄芩能通过抗细胞凋亡改善CI

细胞凋亡程序从启动到凋亡发生，由多条细胞凋亡信号通路转导实现，并受凋亡相关因子如Bcl-2、caspase家族基因和热休克蛋白（Heat shock proteins,HSPs）等调节控制。黄芩苷可以通过增加脑组织和原代神经元中Bcl-2、髓细胞白血病-1、Hsp70的mRNA和蛋白表达，改善脑缺血/再灌注损伤大鼠的脑损伤，还可以通过增加蛋白激酶ERK磷酸化水平、减少p38 MAPK和JNK磷酸化水平，并抑制caspase-3 mRNA和蛋白的表达，从而对全脑缺血/再灌注模型沙鼠发挥神经保护作用[11]。

2.5 黄芩能通过促进神经再生改善CI

神经干细胞/祖细胞在修复神经系统损伤过程中扮演重要角色，Mash-1可促使神经干细胞/祖细胞向神经元分化。Zhuang等[12]研究发现，黄芩苷可以上调Mash-1 mRNA和蛋白的表达，增加脑缺血/再灌注模型大鼠海马齿状回中新生细胞数量。

3 黄芩对癫痫的治疗作用

癫痫是一种中枢神经系统功能失常的慢性疾病，临床特征为脑神经元异常放电引起的反复痫性发作，表现为突发意识障碍、四肢抽动和眼睑上翻等，主要病理特征是脑神经元膜电位的不稳定和惊厥阈值的下降。癫痫发病机制复杂，至今尚未完全阐明，但癫痫发作会引起离子通道基因突变、炎性反应、神经胶质细胞异常、神经坏死凋亡和氧化应激反应。内向整流性钾离子通道蛋白Kir4.1基因异常，会导致钾离子的转移障碍，从而引发癫痫；水通道蛋白AQP4异常，会导致星型胶质细胞和小胶质细胞肿胀，引起谷氨酸过度释放，从而导致癫痫。黄芩中的黄芩苷能通过促进海马组织Kir4.1蛋白表达及抑制AQP4蛋白表达，来保护海人酸（kainic acid,KA）或匹罗卡品诱导的癫痫鼠的神经损伤[13]。黄芩苷还能够通过抑制TLR4-MyD88-NF-КB和Nrf2-ARE信息转导通路，减少炎性因子I L-1β、TNF-α、凋亡因子caspase-3、Bcl-2和Bax含量，抑制海马神经细胞的凋亡与坏死，减轻神经细胞的炎症反应[14]。

4 黄芩对阿尔茨海默症的治疗作用

AD是一种常见的中枢神经退行性疾病，主要病理学改变包括神经细胞外β-淀粉样蛋白（β-amyloid peptide,Aβ）聚集形成的老年斑、神经细胞内Tau蛋白过度磷酸化所致的神经纤维缠结及神经元的大量丢失等，临床表现为记忆、认知和执行功能障碍。随着我国人口老龄化问题的加重，AD的发病率逐年上升，给社会和家庭带来沉重的负担。

黄芩中的多种提取成分可以起到改善AD的作用。黄芩素能通过抑制STAT1和STAT3通路磷酸化发挥抗炎作用，还能通过抑制Aβ1-42纤维形成和加快分解已形成的Aβ1-42纤维而发挥神经保护作用[15]。汉黄芩素可通过抑制雷帕霉素靶蛋白的活性，引起自噬起始激酶ULK-1去磷酸化，触发自噬途径清除Aβ；增加mTOR介导的糖原合成激酶的磷酸化水平，抑制tau蛋白过度磷酸化[16]；下调NF-κB的表达，降低脂多糖刺激小胶质细胞产生的NO和炎性因子TNF-α、IL-6，发挥神经保护作用。黄芩苷可抑制受Aβ1-42刺激的星形胶质细胞与小胶质细胞释放的炎症因子而改善认知障碍。

黄芩茎叶中提取的黄酮类化合物（SSF）对多种体内外AD模型有改善作用。SSF可不同程度地逆转脑室注射冈田酸所致大鼠皮层tau 蛋白Thr181、Thr205、Thr212、Thr217、Ser235 位点过度磷酸化，减少NFT生成[17]；调节大脑皮层及海马组织中PP1、PP2A-Cα和PP2A-Cβ的蛋白表达，抑制PHF异常生成，改善记忆障碍[18]；还可以通过调控线粒体凋亡通路中的凋亡因子Bcl-x L、Bcl-2、Cyt-C和Caspase-9的表达，抑制神经细胞凋亡，从而改善复合Aβ所致的大鼠记忆障碍[19]。也有研究表明，SSF还能改变铝中毒和H2O2所致痴呆小鼠脑组织中MDA和SOD的异常，发挥神经保护作用[20-21]。另外，黄芩茎叶中的芹黄素能促进Cu与沉淀型Aβ25-35结合，使其转变为无毒性的可溶体，保护Aβ25-35毒性损伤的海马神经元；还可有效促进D-半乳糖诱导所致AD小鼠海马神经突触囊泡蛋白及生长相关蛋白43的表达，增强突触修复及再生能力，有效改善小鼠的学习记忆能力[22]，并能调节APP /PS1双转基因小鼠ERK/CREB/BDNF通路，提高SOD和GSH-Px的活性及氧自由基的清除能力，改善小鼠的学习和记忆能力。木蝴蝶素能通过刺激腺苷受体增加BDNF含量，促进神经细胞的存活和突触的形成，进而发挥神经保护作用。白杨素能通过提高SOD、CAT和GPX的活性发挥抗氧化作用，并调节BDNF的表达，来改善老年认知和记忆能力障碍。

5 黄芩对帕金森病的治疗作用

PD是一种由中脑黑质纹状体通路退变引起的慢性神经退行性疾病，临床表现为视觉减退、运动迟缓、静止性震颤、肌强直及姿势步态异常等症状，主要病理改变为多巴胺能神经元的变性或死亡。目前认为，PD的发病机制与氧化应激、炎症反应、兴奋性毒性、遗传和环境等因素有关。

李爱英等[23]发现，黄芩苷治疗能使MPTP所致PD小鼠黑质区多巴胺能神经细胞内GSH含量和纹状体DA含量明显增加，酪氨酸羟化酶阳性细胞丢失明显减少，并能提高PD模型小鼠的转棒跑步行为能力。此外，鱼藤酮所致的PD大鼠模型经黄芩苷78mg/kg/d灌胃9周后，检测发现黄芩苷可显著减轻PD大鼠的氧化应激反应，保护多巴胺能神经，降低二价金属离子转运蛋白1的表达，升高脑内GSH的含量，增加黑质中膜铁转运蛋白1的表达，从而减少多巴胺能神经细胞的丢失，逆转纹状体DA水平的降低[24]。星形胶质细胞功能障碍是影响多巴胺能神经元存活的途径之一，Cx43是负责连接星形胶质细胞缝隙的重要成分。韩雪洁[25]通过对大鼠右侧纹状体注射小剂量6-OHDA制备PD模型，经灌胃黄芩苷低、中、高剂量（50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg）28天后发现，黄芩苷可以提高酪氨酸氢化酶（TH）细胞活性，下调Cx43蛋白表达，减少6-0HDA对PD黑质神经元的损害，改善PD大鼠的转圈行为。

6 黄芩对多发性硬化症的治疗作用

MS是一种以脑、脊髓白质脱髓鞘为特征的中枢神经系统自身免疫性疾病，中青年发病率较高，且女性多于男性，临床表现为肢体瘫痪、共济失调、视觉、言语和感觉障碍等，发病机制与环境、遗传和自身免疫等因素有关，病理特征为CNS脱髓鞘、轴索肿胀、炎性细胞浸润、星型胶质瘢痕增生和神经元损伤等。国际公认研究MS的理想动物模型为EAE模型，Th17细胞在MS中起促炎作用，其数量与MS的严重程度呈正比，而Treg细胞也能起抗炎作用，能维持免疫稳态，这两种细胞在功能上相互拮抗，SSF能通过抑制Th17细胞分化和增加Treg细胞数量来改善EAE大鼠的神经功能的评分，减轻大鼠脊髓组织的炎性细胞浸润情况，延迟EAE大鼠的发病时间，达到改善EAE大鼠病情的作用[26]。另有研究发现，EAE大鼠腹腔注射2%黄芩苷溶液后，体内凋亡因子NF-κBp65的活化明显被抑制，说明黄芩苷可减少神经元的凋亡，从而达到神经保护的目的。

7 小结与展望

出血性及缺血性脑损伤、癫痫、阿尔茨海默症、帕金森病和多发性硬化等神经退行性疾病严重危害了人类健康，发病机制尚未明了，是研究的难点和热点。目前，治疗该类疾病的药物存在各种不良反应或其它问题，因此，寻找效果理想的治疗药物和治疗手段是医药工作者迫切需要解决的问题。黄芩根及茎叶中的化学成分在防治上述疾病的研究中具有较理想的效果，尤其是黄芩苷、黄芩素和黄芩茎叶黄酮。另有研究表明，黄芩还能从抗神经炎症、抗神经细胞凋亡和抗氧化作用三条途径对感染性脑水肿和脊髓损伤也有一定的保护作用，但这些药理活性的研究目前大多还停留在动物实验阶段，如何应用到临床为人类解除病痛是我们今后努力的方向。