中药治疗癫痫作用机制研究概述

李威 曾常茜

癫痫是一种脑部神经元异常放电所引起的反复性、短暂性的中枢神经系统功能失常的慢性神经系统疾病[1]。全球大约有6500万人患癫痫，严重困扰患者的正常生活，给社会带来很大负担[2]。癫痫发作会造成大脑一些不可逆的损伤，这可能是由于癫痫发作时，大脑血流量异常增加，导致糖代谢过度，乳酸、线粒体超氧化物、羟基自由基等产生过量，蛋白质功能改变，最终增加活性氧自由基(reactive oxide species，ROS)的产生[3-4]。同时，在离散脑区动物模型中，细胞抗氧化机制的降低也有报道，这进一步恶化了癫痫状态。癫痫发作时还会释放一些炎性因子，加重患者病情[5]。此外，离子通道失衡也是癫痫发作的重要机制。因此，抗炎抗氧化、神经保护作用以及调节离子通道平衡对治疗癫痫是必不可少的。近期研究发现，番红花、甘草、姜黄等中药及其单体具有抗炎抗氧化和神经保护的作用，可以减轻西药治疗或癫痫发作时所致的神经毒性，从而改善认知功能[6-8]，为癫痫的治疗提供了新的思路。本文围绕中药及其单体调控癫痫的研究展开综述，旨在为癫痫的中药治疗提供新的方向。

1 中药通过减轻氧化应激反应治疗癫痫

氧化应激反应在癫痫的发生和发展中起着至关重要的作用，癫痫所致的大脑神经损伤可能与大脑中谷胱甘肽(glutathione，GSH)等抗氧化物质的耗竭以及炎性因子的过度表达等有关。此外，氧化应激反应还被证实与癫痫共患病如认知缺陷等有关。因此，氧化应激反应会恶化与癫痫相关的共病条件[9]。而番红花素、甘草甜素、人参皂苷化合物K等中药及其单体可以通过减少ROS、谷氨酸等氧化物的产生，上调核因子E2相关因子2/血红加氧酶-1(nuclear factor erythroid-2-related factor 2/heme oxygenase1，Nrf2/HO-1)等信号通路增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、GSH等抗氧化物质减轻机体癫痫发作时的氧化应激反应。

1.1 清除氧化物增加抗氧化物质

番红花素是存在于番红花中的一种药理活性类胡萝卜素，其化学本质为二羧酸番红花酸衍生物糖酯，其可以通过增加SOD的活性有效清除超氧化物，从而抑制ROS的生成[10]。

酚类化合物姜黄素和天麻素也被证实是一种强抗氧化剂。姜黄素可以通过激活Bcl-2抗凋亡蛋白的机制来减少神经元凋亡，改善癫痫小鼠的行为表现，降低由于神经元的氧化应激所致的癫痫发病率[11]。在大鼠氧化应激模型中，应用天麻素预处理可抑制过氧化氢酶、GSH、SOD、GSH还原酶水平的降低以及丙二醛水平的升高，从而发挥抗氧化作用[12]。此外，天麻素在戊四唑(pentylenetetrazol，PTZ)诱导的斑马鱼癫痫发作模型中，可以通过发挥抗氧化作用并以浓度依赖的方式减弱PTZ诱发的癫痫发作强度，从而潜在地保护斑马鱼幼体免于进一步癫痫发作[13]。

甘草甜素是一种存在于光果甘草根和根茎中的三萜。甘草甜素能够通过清除过氧化氢、过氧自由基和超氧阴离子这三种活性氧来提高GSH等抗氧化物质的水平。但是，甘草甜素并不是一种强抗氧化剂，它只能清除部分活性氧，并不能有效清除过氧亚硝酸根、羟基自由基、单线态氧和2，2-二苯基-1-吡啶酰肼自由基等活性氧[7]。相反地，甘草黄酮较甘草甜素有更显著的抗氧化活性，并且其与苯妥英钠联用可以显著降低苯妥英钠治疗癫痫时所致的神经损伤，还可改善认知功能[9]。

氧化应激可导致海马变性，而人参的主要活性成分人参皂苷呈剂量依赖性减少突触前末端的突触小泡，从而减轻突触体的氧化应激。人参皂苷化合物K则可以通过抑制脂质氧化应激、增强抗氧化防御系统、依赖铁调素的上调维持铁稳态以及可溶性环氧水解酶抑制的过氧化酶体途径等机制发挥抗氧化作用[14]。

1.2 激活Nrf2/HO-1信号通路

Nrf2/HO-1信号通路是一条抑炎通路。在生理条件下，Nrf2与Kelch样ECH相关蛋白(Keap1)结合并持续降解。然而，在应激条件下，它可从Keap1中解离并转移到细胞核，诱导HO-1的表达。HO-1是一种热休克蛋白，具有抗氧化等潜力[15]。在ZnSO4诱导神经元的胶质细胞兴奋模型中，天麻素可在分子水平上使Nrf2上调和易位，从而增强HO-1和GCLM等抗氧化基因的表达并抑制p67的表达和PRP的形成以减弱Zn2+对胶质细胞的毒性作用，最终发挥抗氧化的作用[16]。

2 中药通过抑制炎症反应治疗癫痫

在癫痫发生发展过程中，神经元中的小胶质细胞可以被激活为两种类型，即M1型和M2型。其中M1型为促炎型，主要产生白介素(interleukin,IL)-1、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)等炎性因子，这可能会促进癫痫的发生甚至直接导致癫痫的发作；M2型为抑炎型，主要释放IL-4、IL-10、转化生长因子(transforming growth factor,TGF-β)等抑炎因子[17]。并且，神经元主要通过核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、丝裂原活化调节激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(Akt)和Akt/糖元合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK3β)等炎性信号通路启动炎症反应。

2.1 抑制NF-κB信号通路

NF-κB是细胞内重要的核转录因子，其在正常情况下以非活性的形式在细胞质中存在。然而，当神经元受到刺激时，其可以发生磷酸化并进入细胞核内调节转录，并通过激活不同的基因使细胞发生炎症反应，调节机体的行为和认知[10]。

番红花素发挥抗炎作用主要是通过减弱癫痫反复发作时引起的与NF-κB等炎症通路相关的神经元炎性损伤，进而提高PTZ诱导癫痫小鼠的发作阈值，并可改善癫痫发作时造成的认知功能障碍等癫痫共患病[10]。灵芝酸也可以通过负向调控NF-κB信号通路来减少由脂多糖诱导的小鼠皮质小胶质细胞促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α的释放，减弱脂多糖刺激的细胞线粒体代谢活性的增强，从而抑制小胶质细胞衍生的促炎介质癫痫。此外，在PTZ诱导的小鼠癫痫发作模型中，灵芝酸还能够抑制促炎细胞因子IL-1β和TNF-α水平的升高，并且能够逆转癫痫小鼠脑中抑炎细胞因子IL-10水平的降低[18]。此外，甘草甜素也可通过抑制促炎性细胞因子IL-1β和TNF-α等的过度表达来减缓癫痫的发生和发展及其所致的并发症[10]。

2.2 抑制MAPK信号通路

MAPK信号通路由ERK、JNK、p38组成，协调和配合各种免疫过程如活化、增殖和炎症等[19]。

近期研究显示，在体内试验中，姜黄素可以通过抑制MAPK信号通路中ERK和JNK的磷酸化来发挥抗炎作用[8]。在体外实验中，姜黄素可以通过降低IL-1β、IL-6和环氧合酶-2(cyclooxygenase，COX-2)等炎症标志物的水平来发挥抗炎的作用。但是，姜黄素在上述体内试验中并未发挥出与体外实验相似的抗炎抗氧化作用。由此可以得出，姜黄素虽是一种良好的抗癫痫中药制剂，但其在体内较低的生物利用度阻碍了姜黄素的临床应用。因此，Huang R等[11]通过进一步研究将姜黄素封装在固体脂质纳米粒中，使其更好地通过血脑屏障。

2.3 抑制PI3K/Akt和Akt/GSK3β信号通路

PI3K/Akt和Akt/GSK3β信号通路广泛存在于神经细胞中并调节神经细胞的增殖、分化、代谢和凋亡等生物学功能[20-21]，研究表明其在癫痫发作并释放炎性因子的过程中发挥重要作用。

人参皂苷Re虽不能显著降低促炎细胞因子TNF-α、干扰素γ和IL-1β的表达水平，但它能提高抑炎细胞因子IL-6的表达水平。Tu等[20]利用IL-6基因敲除小鼠证实，人参皂苷Re主要通过提高IL-6的表达水平发挥抗炎和神经保护作用。而且，人参皂苷Re需要IL-6依赖的PI3K/Akt信号来保护其免受三甲基锡诱导的神经毒性。但是，人参皂苷并不是通过腺苷A1a受体或腺苷A2B受体，而是通过腺苷A2a受体在抗癫痫中发挥作用[22]。此外，人参的加工品红参也被证实具有抗炎和抗惊厥的作用。慢性炎症可降低癫痫发作的阈值使癫痫更易于发生，红参可以通过减少免疫细胞向脑中浸润从而发挥抗炎和抗惊厥的作用。并且，红参抗惊厥作用效果与丙戊酸钠(sodium valproate，SVP)相似，这在海人酸(kainic acid，KA)诱导的颞叶癫痫动物模型中已得到证实[23]。

在体内试验中，LU等[21]通过向KA诱导的癫痫大鼠腹腔内注射松果菊苷发现，癫痫大鼠的炎症反应减弱并且Akt/GSK3β信号通路被激活，这进一步证实了松果菊苷具有抗癫痫作用，可作为一种潜在的抗癫痫药物。

值得注意的是，中药及其单体大多是通过多靶点调控癫痫的，即一种中药单体可能调控多个炎性信号通路作用。例如天麻素可抑制MAPK、cAMP反应元件结合蛋白和NF-κB的表达，提示天麻素也可以通过抑制MAPK和NF-κB等相关炎症信号通路减轻癫痫发作的强度[24]。此外，目前大多数对于癫痫的研究仍处于神经元水平上，对于神经元的上游小胶质细胞尤其使BV2细胞的研究甚少。

3 中药通过神经保护作用治疗癫痫

一些中药及其单体如番红花素、甘草甜素、姜黄素以及人参皂苷等主要是通过发挥抗惊厥作用、减轻神经元的异常放电，如减少γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)的降解以及抑制谷氨酸的释放和激活Bcl-2等抗凋亡蛋白，从而减少神经元凋亡，发挥神经保护作用。

3.1 抑制神经元的异常放电

癫痫是由于神经异常放电引起的，而神经异常活动的关键机制是抑制性神经递质和兴奋性神经递质活动之间的不平衡。由于GABA是大脑中主要的抑制性神经递质，故增强GABA的活性将有助于治疗癫痫。在早期体外实验中发现，天麻素预处理能够以时间依赖的方式不可逆地灭活一种GABA降解酶(琥珀酸半醛脱氢酶[25])。此后有体内实验进一步证实天麻素能抑制GABA转氨酶和GABA降解酶(琥珀酸半醛还原酶、琥珀酸半醛脱氢酶)的活性。同时研究显示，GABA合成酶GAD65和GAD67与天麻素的神经保护作用无关[26]。因此，天麻素逆转突触间隙GABA水平的降低从而发挥神经保护作用的机制是抑制突触间隙GABA的降解。除能抑制GABA的降解外，天麻素还可以通过降低大脑中重要的兴奋性神经递质谷氨酸水平发挥神经保护作用。CHEN等[27]研究发现，天麻素可以减少PTZ诱导的大鼠模型海马中谷氨酸免疫组织化学阳性细胞的数量，其作用机制可能是通过抑制谷氨酸受体1的表达，从而降低谷氨酸的活性发挥神经保护作用[28]。然而，在使用海马切片培养的体外模型中，天麻素未能抑制由无Mg2+培养基诱导的N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA)受体介导的自发性癫痫样放电。同时，Wong等[29]在NMDA受体介导的全身强直阵挛性癫痫模型中，发现天麻素不能预防癫痫发作、缩短癫痫发作持续时间、降低死亡率或减轻神经元丢失。因此，天麻素并不能直接通过与NMDA受体相互作用来抑制癫痫发作发挥神经保护作用。

此外，番红花酸和反式番红花酸可以抑制电刺激诱导的癫痫大鼠扣带回I层神经元突触后电位、谷氨酸和NMDA的去极化从而发挥神经保护作用[30]。而甘草甜素发挥作用的机制可能与降低大脑皮质中高迁移率族蛋白的表达水平以及减弱大脑异常放电所致的兴奋毒性有关，这分别在大鼠癫痫持续发作模型和KA诱导的神经元死亡模型中得到证实[31]。

松果菊苷可以通过减弱癫痫发作时神经元异常放电产生的神经兴奋毒性发挥神经保护作用从而抵抗癫痫病。在体外实验中，松果菊苷可以通过抑制4-AP诱导的大鼠海马CA3锥体神经元内谷氨酸的释放和异常重复放电频率来发挥抗痫作用，这也是大多数抗癫痫药物的治疗基础[32]。但是，松果菊苷并不能减弱突触后谷氨酸受体的敏感性以及神经元异常重复放电的振幅。

厚朴酚具有抗炎抗氧化和神经保护作用。Li等[33]收集14种用于抗癫痫中药的药用植物发现，只有厚朴的乙醇和丙酮提取物即厚朴酚，在乙基酮戊烯酸盐诱导的斑马鱼癫痫发作模型中显示出良好的抗血清活性和电生理抗休克活性。因此，厚朴酚可改善反复癫痫持续状态，发挥神经保护作用，具有潜在的抗癫痫特性。

积雪草酸可改善KA诱导的癫痫大鼠海马神经元损伤，抑制钙蛋白酶激活，同时激活蛋白激酶B。此外，积雪草酸还增加了KA诱导的癫痫大鼠海马突触蛋白水平和突触小泡数量，从而减轻了其线粒体形态损伤[34]。同时，LU等[35]对癫痫大鼠海马突触体的蛋白质组学和蛋白质印迹分析发现，积雪草酸逆转了KA诱导的线粒体功能相关蛋白的变化，包括脂酰胺脱氢酶、谷氨酸脱氢酶1、三磷酸腺苷合酶和线粒体脱乙酰酶等。因此，积雪草酸可以通过改善癫痫大鼠的认知障碍，减轻海马齿状回亚颗粒区的细胞损伤，从而发挥神经保护的作用。

3.2 抗惊厥作用

LIAN等[36]利用KA、锂—毛果芸香碱和PTZ诱导的癫痫模型比较了人参的全根提取物、全叶/茎提取物和人参皂苷Rb提取物的抗惊厥活性。结果表明，人参皂苷Rb提取物较其余两种提取物具有明显的抗惊厥作用，且在三种模型中均呈剂量依赖性，提示人参皂苷Rb对神经系统有良好的保护作用。有研究表明，人参皂苷Re对三甲基锡损伤的抗惊厥活性在人参皂苷(如Re、Rb1和Rg1)中最显著[20]。

癫痫发作势必会引起机体大脑神经的损伤，因此治疗癫痫的药物必须起到神经保护作用才能达到应有的疗效。中药及其单体可以通过阻止大脑神经元异常放电以及发挥抗惊厥作用起到神经保护作用。但是，目前人们目前对于抗癫痫药物，尤其是抗癫痫中药的神经保护作用仍处于神经元水平，即神经组织的下游水平。因此，研究抗癫痫药物发挥神经保护作用机制的上游水平，尤其是其BV2细胞的作用尤为重要。

4 中药通过调节离子平衡治疗癫痫

癫痫发作会引起谷氨酸过度释放，它会导致电压门控钙通道异常打开，导致细胞内外Ca2+离子失调，进而导致细胞损伤。细胞内Ca2+浓度是神经系统疾病的重要指标，因此离子通道蛋白的失调在癫痫发病过程中也起着重要作用。

姜黄素和人参皂苷可以通过调节离子通道蛋白发挥抗痫作用。CACNA1A是电压门控钙通道的一种，与Ca2+稳态密切相关，并且其α亚基突变与癫痫发作有关。GABRD是GABA的受体，也被证实其与癫痫等脑部疾病有关。在体内试验FeCl3诱导的创伤后癫痫模型中，癫痫发作会使CACNA1A和GABRD这两种通道蛋白表达下调，而姜黄素可以减轻CACNA1A和GABRD这两种离子通道蛋白的下调从而发挥其抗痫的作用[37]。但是，姜黄素对离子通道蛋白的具体调节机制尚不明确，需要进一步的探索。此外，人参皂苷Rd可通过抑制NMDA受体和糖皮质激素受体拮抗剂调节紊乱的钙稳态[38]。

癫痫发作会引起细胞内外环境改变，导致神经元细胞过度增殖，进而细胞形态发生改变，继而引发神经元的凋亡。并且，通过TUNEL染色等免疫组织化学的研究方法显示，抗癫痫中药及其单体均可以减少神经元的异常凋亡。故研究抗癫痫药物药效的着重点之一在于其对与机体癫痫发作时离子通道，尤其是Ca2+通道的调节作用。

5 中药与抗癫痫西药合用可以减毒增效

5.1 联用减毒

抗癫痫西药具有加重患者认知障碍、氧化应激反应等毒副作用，所以在临床应用中受到很大的限制。而近期研究表明，中药及其单体与抗癫痫西药的治疗效果相当，并且抗癫痫西药与中药联用可以减轻前者本身带来的毒副作用，还可增强对癫痫的治疗效果。

番红花素在C57小鼠海马电点燃癫痫模型中可以抑制癫痫的形成和癫痫的全身性发作，并呈剂量依赖性，小剂量的番红花素作用强度与SVP相当，可抑制癫痫的形成；而较大剂量番红花素甚至还可抑制癫痫的全身性发作[6]。番红花素与曲马多或美金刚胺等联合使用可通过减少大脑内神经元的凋亡以降低后两者对神经系统的毒副作用[39-40]。此外，积雪草酸与SVP联用还可改善SVP引起的空间记忆和神经发生损伤。

5.2 联用增效

临床研究表明，人参皂苷化合物K与SVP联合使用的治疗效果可能优于单独使用SVP[14]。并且，天麻素联合叶酸和维生素B12应用于中风后癫痫患者可以有效控制癫痫的发作[41]。此外，在KA诱导的癫痫大鼠模型中，厚朴酚可通过降低IL-1β和COX-2，并且还可通过减少神经元消失以及减弱神经胶质过多症发挥其抗炎和神经保护作用，并与抗癫痫西药有相似的效果[42]。

随着研究的不断深入，不难发现中药的抗癫痫作用是极其显著的，并且其与西药联合治疗完全可以起到减毒增效的作用。中西医结合治疗各种疾病更是中国特有的技术手段，因此这种手段对于治疗癫痫更是不可忽视的。

6 讨论与展望

综上，番红花、甘草、姜黄、灵芝、肉苁蓉、天麻、厚朴、积雪草等中药调控癫痫的基础主要是抗炎氧化、神经保护以及调节离子平衡等。因此，中药调控癫痫的机制是相互联系的，其通过抗炎抗氧化以及神经保护作用调控癫痫是相辅相成的。当机体发生癫痫时的炎症和氧化应激反应可能会导致神经元受损，并且其炎性因子还可加重其氧化应激反应。而中药及其单体可以通过负向调控NF-κB、MAPK、PI3K/AKt以及Akt/GSK3β等信号通路、促炎因子如IL-1β、TNF-α以及ROS的生成，正向调控Nrf2/HO-1等信号通路、SOD的活性以及抑炎因子IL-6等的表达，抑制突触异常传递以及维持离子通道的平衡等机制发挥其抗炎抗氧化和神经保护作用，进而改善认知功能，起到防治癫痫的作用。但是，目前对中药及其单体对癫痫的调控作用的研究大多还处于基础研究阶段，尚未广泛应用于临床实践。这主要是由于大多数中药调控癫痫为多靶点同时作用，故其特异性较差，这造成了其治疗疾病所需剂量大并且疗程长。同时，多数中药主要是通过其部分单体达到调控癫痫的目的。因此，中药单体的提取可能对于癫痫的防治有重大意义同时也有一定的难度。不过，可以确定的是中药及其单体可以为治疗癫痫患者提供新的方向，其研究前景令人期待，并且其与抗癫痫西药联合应用的疗效更加值得进一步的研究。