陳明琪 黃世敬

(中國醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院新藥研發(fā)中心，北京 100053)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和老齡化社會的進展，腦白質(zhì)病檢出率日益上升。缺血性腦白質(zhì)病是其常見類型，又稱腦白質(zhì)病變(WML)、腦白質(zhì)疏松癥(LA)，現(xiàn)普遍認為其與輕度認知功能障礙、血管性癡呆、血管性抑郁、腦小血管病等病密切相關(guān)。缺血性腦白質(zhì)病的臨床表現(xiàn)主要有情感和認知功能障礙，如焦慮、抑郁、認知功能減退等，以及身體殘障和運動功能低下、感覺障礙、疼痛麻木、尿失禁、睡眠障礙、假性延髓性麻痹(飲水嗆咳、吞咽困難、發(fā)聲困難)等。其發(fā)病率與患者年齡呈正相關(guān)，伴隨人口老齡化的加劇，缺血性腦白質(zhì)病的發(fā)病率呈現(xiàn)較快增長的趨勢，給家庭及社會造成較大的負擔(dān)[1]。目前缺血性腦白質(zhì)病的發(fā)病機制尚不明確，西醫(yī)尚未有明確有效的治療手段，中醫(yī)治療主要以緩解患者臨床癥狀為原則。線粒體通過產(chǎn)生能量參與細胞的生命活動,腦缺血后腦組織缺血缺氧導(dǎo)致線粒體功能障礙,引起細胞凋亡。現(xiàn)從線粒體數(shù)量減少、結(jié)構(gòu)改變及功能障礙和以線粒體為靶標(biāo)的中醫(yī)藥治療進行綜述如下。

1 線粒體數(shù)量減少及中醫(yī)藥治療

線粒體數(shù)量減少是各種損傷影響線粒體穩(wěn)態(tài)進而導(dǎo)致線粒體自噬、凋亡最直接的表現(xiàn)形式。線粒體自噬是一種控制線粒體數(shù)量的選擇性自噬過程,其對維持細胞正常功能至關(guān)重要,且與腦血管疾病密切相關(guān)。向菲等[2]對右側(cè)大腦中動脈栓塞模型小鼠進行白藜蘆醇(Res)預(yù)處理，實驗研究結(jié)果表明，Res預(yù)處理可以減少腦缺血再灌注小鼠腦梗死體積和神經(jīng)功能缺損,提高腦組織沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)和線粒體自噬相關(guān)蛋白表達,減少細胞色素C(CytC)的釋放,恢復(fù)線粒體膜電位(MMP),提高腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)水平。透射電鏡結(jié)果顯示,Res減輕了缺血導(dǎo)致的線粒體損傷。

胡躍強等[3]實驗研究發(fā)現(xiàn)，溫肺降濁方(藥物組成：制附子、人參、干姜、大黃、三七、炙甘草)可抑制促凋亡蛋白CytC、B淋巴細胞瘤-2相關(guān)x蛋白(Bax)的表達,從而改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。趙欣等[4]研究證實，補陽還五湯通過調(diào)節(jié)大鼠腦卒中后皮質(zhì)缺血區(qū)域自噬，穩(wěn)定線粒體功能，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。Zuo T等[5]對腦缺血再灌注大鼠進行電針針刺治療，主要針刺穴位為百會、命門、足三里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電針針刺治療可以增強線粒體呼吸鏈酶活性，減少線粒體損傷，從而抑制神經(jīng)元凋亡。

2 線粒體結(jié)構(gòu)改變與中醫(yī)藥治療

線粒體是由雙層單位膜套疊形成的封閉性結(jié)構(gòu)，由外至內(nèi)可劃分為外膜、膜間隙、內(nèi)膜和基質(zhì)。其中，線粒體外膜上整齊排列著孔蛋白，允許一些小分子和多肽通過;內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴，對建立驅(qū)動ATP合成的電化學(xué)梯度有重要意義[6]。機體的能量代謝主要在線粒體中進行，線粒體結(jié)構(gòu)的完整性是進行能量代謝的重要保證。缺血性腦白質(zhì)病的病理改變與線粒體的超微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。Sood A等[7]建立的大腦中動脈閉塞再灌注(MCAO)模型引起的線粒體功能障礙，發(fā)現(xiàn)大鼠的線粒體超微結(jié)構(gòu)改變?nèi)玑盏漠惓Ｅc缺失。沈浩[8]探討犀角地黃湯對局灶性腦缺血再灌注大鼠自噬水平的影響，結(jié)果表明犀角地黃湯組與模型組相比較,神經(jīng)細胞核膜的超微結(jié)構(gòu)更加清晰完整,可見細胞內(nèi)的線粒體輕度腫脹及少數(shù)多層的自噬體結(jié)構(gòu)。王婧吉等[9]通過艾灸督脈組穴干預(yù)血管性癡呆大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，模型組皮層額葉和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元線粒體明顯擴張,外膜破壞、溶解,嵴排列紊亂或消失,胞質(zhì)內(nèi)水腫明顯,糖原顆粒基本消失;艾灸組皮層額葉和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元線粒體少數(shù)腫大、擴張,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)少數(shù)輕度擴張，糖原顆?？梢?。

Kislin M等[10]實驗研究證明，神經(jīng)元線粒體結(jié)構(gòu)的完整性在創(chuàng)傷性和缺血性損傷是可逆的，強調(diào)線粒體可作為治療干預(yù)的潛在目標(biāo)。賀平等[11]建立腦缺血再灌注大鼠模型，并行針刺大椎、水溝、百會穴進行干預(yù)，取缺血海馬組織電鏡下觀察線粒體超微結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示假手術(shù)組線粒體結(jié)構(gòu)正常;模型組線粒體腫脹明顯,嵴斷裂,空泡結(jié)構(gòu)明顯;針刺對照點組線粒體腫脹,可見嵴斷裂,少量空泡結(jié)構(gòu);針刺穴位組線粒體稍腫脹,嵴斷裂及空泡化不明顯。唐偉等[12]采用二血管閉塞法制備腦缺血模型大鼠，治療組予黃精多糖干預(yù)，陽性對照組予尼莫地平，在電鏡下觀察大鼠腦組織超微結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果顯示模型組大鼠大腦皮層、海馬CA1區(qū)神經(jīng)細胞腫脹,線粒體嵴斷裂,細胞輪廓模糊,細胞核固縮,核膜內(nèi)陷,鋸齒樣變;黃精多糖組胞漿內(nèi)細胞器豐富,僅偶見內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹,毛細血管壁稍有腫脹,偶見少量染色質(zhì)凝集,高爾基體豐富;陽性對照組電鏡下觀察與黃精多糖組相似,表現(xiàn)為線粒體腫脹輕微,線粒體嵴斷裂更加少見,未見有核膜內(nèi)陷。江一靜等[13]建立MCAO模型大鼠，針刺組針刺曲池、足三里，透射電鏡觀察大鼠腦組織超微結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果顯示模型組神經(jīng)元細胞結(jié)構(gòu)受破壞,包括細胞膜不完整、細胞核腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少等,與模型組比較,針刺組大鼠腦組織具有較為完整的細胞膜及細胞核結(jié)構(gòu),線粒體空泡病變現(xiàn)象亦有明顯改善。研究表明針刺曲池穴及足三里穴可通過神經(jīng)細胞增殖及結(jié)構(gòu)修復(fù),從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

3 線粒體功能障礙及中醫(yī)藥治療

線粒體功能障礙在腦缺血引起的腦細胞能量供應(yīng)障礙、氧化應(yīng)激損傷及細胞凋亡中起著關(guān)鍵作用[14]。

3.1 線粒體復(fù)合物 線粒體呼吸鏈酶位于線粒體內(nèi)膜上，由NADH-輔酶Q氧化還原酶(復(fù)合物Ⅰ)、琥珀酸-Q氧化還原酶(復(fù)合物Ⅱ)、Q-細胞色素C氧化還原酶(復(fù)合物Ⅲ)、細胞色素C氧化酶(復(fù)合物Ⅳ)和ATP合成酶(復(fù)合物Ⅴ)組成。它們是呼吸鏈中不可或缺的組成部分，這5種復(fù)合體的活性變化關(guān)系到線粒體能量代謝的正常產(chǎn)生。韓苗等[15]建立小鼠腦梗死后認知障礙模型,發(fā)現(xiàn)腦梗死后認知障礙組小鼠前額葉皮層ATP含量和線粒體復(fù)合物的含量降低。韓寧等[16]采用側(cè)腦室注射Aβ25-35的方法制備阿爾茨海默病模型，與正常組相比,模型組ATP水平明顯下降(P<0.05),線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅳ降低(P<0.05)。

謝守嬪等[17]建立血管性癡呆(VD)模型大鼠，采用比色法檢測大鼠海馬組織及大腦皮層其他部位線粒體復(fù)合物的活性及ATP的含量。結(jié)果顯示,與假手術(shù)組比較，模型組大鼠海馬組織線粒體復(fù)合物Ⅰ～Ⅴ的活性及ATP含量均明顯降低(P<0.05)；與模型組比較,歸芪聰志湯(藥物組成：黃芪、當(dāng)歸、川芎、石菖蒲、苦參、地龍)中劑量組大鼠海馬組織線粒體復(fù)合物Ⅰ～Ⅴ的活性及ATP含量明顯升高。李兆東[18]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Re可有效抑制乳酸脫氫酶(LDH)釋放、DNA斷裂及突觸退化,促進對線粒體復(fù)合物Ⅳ和丙酮酸脫氫酶A(PDH-A1)的表達,抑制過氧化氫(H2O2)的釋放，研究證實人參皂苷Re可通過改善海馬神經(jīng)元的線粒體損傷,改善大鼠的認知能力。Wallace D C等[19]發(fā)現(xiàn)，紫檀芪可以提高線粒體復(fù)合物Ⅰ、Ⅳ活性和線粒體CytC水平,減少線粒體活性氧產(chǎn)物和降低胞漿CytC水平，減輕線粒體氧化應(yīng)激損傷和細胞死亡,從而發(fā)揮腦保護作用。

3.2 線粒體DNA(mtDNA) mtDNA是線粒體中的遺傳物質(zhì),是在細胞線粒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的脫氧核糖核酸特殊形態(tài),一個線粒體中一般有多個DNA分子。雖然疾病癥狀是多變的，但是大腦這類耗能較多的器官通常會受到影響。mtDNA損傷能夠誘導(dǎo)線粒體功能障礙，從而進一步加重缺血再灌注損傷。Yang Y等[20]實驗研究結(jié)果表明，mtDNA發(fā)生突變概率較nDNA高出10～20倍，且突變后更易引起細胞功能障礙。

宋菲等[21]研究發(fā)現(xiàn)，五苓散可能通過激活受體γ輔激活因子1α及下游通路,促進mtDNA的生物合成,增強缺血缺氧腦組織的能量供應(yīng),改善腦梗死小鼠腦水腫程度,發(fā)揮腦保護作用。吳瓊等[22]證實參知健腦方(人參、知母、赤芍)可以抑制DNA氧化損傷,增強腦線粒體細胞色素氧化酶(COX)的活性,保護線粒體發(fā)揮神經(jīng)保護作用,從而進一步改善認知功能障礙大鼠學(xué)習(xí)記憶能力。

3.3 活性氧產(chǎn)生過多 活性氧(ROS)是體內(nèi)一類氧的單電子還原產(chǎn)物,是電子在未能傳遞到末端氧化酶之前漏出呼吸鏈并消耗大約2%的氧生成的，包括超氧陰離子(O2-)、H2O2、羥自由基(-OH)及一氧化氮等。郭鵬等[23]采用永久性結(jié)扎雙側(cè)頸總動脈建立大鼠VD模型，與假手術(shù)組比較,模型組逃避潛伏期明顯延長,穿越平臺次數(shù)明顯降低,海馬組織神經(jīng)元損傷明顯,ROS含量明顯升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)表達明顯降低(P<0.05)。

Li H等[24]采用雙側(cè)頸總動脈閉塞(BCCAO)的方法建立VD大鼠模型，模型大鼠可見海馬線粒體功能受損，ROS過度產(chǎn)生以及學(xué)習(xí)和記憶障礙。但經(jīng)過針灸治療，可見針刺組海馬線粒體呼吸復(fù)合酶(復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ)的活性明顯增加，海馬ROS的產(chǎn)生減少。王佳等[25]建立MCAO模型,觀察模型組大鼠腦組織ROS水平、線粒體膜電位和ATP酶活性。結(jié)果顯示，與假手術(shù)組相比,模型組大鼠腦組織ROS、細胞質(zhì)中凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)和CytC的表達明顯增加,而半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Caspase-3)、Caspase-9和B淋巴細胞瘤-2基因(Bcl-2)表達及線粒體膜電位、ATP酶的活性明顯降低；與模型組相比，蛇床子素組ROS、細胞質(zhì)中AIF和CytC的表達明顯減少，而線粒體膜電位和ATP酶的活性明顯增加。研究表明，蛇床子素預(yù)處理可能通過抑制線粒體介導(dǎo)的凋亡信號，從而減輕腦缺血再灌注損傷。Cheng Z等[26]研究顯示，人參皂苷可以減少腦組織ROS含量，抑制氯化鈷(CoCl2)誘導(dǎo)的PC12細胞損傷模型中的細胞凋亡并增加線粒體膜電位，此外還可以減少缺血再灌注大鼠的腦梗死體積和腦神經(jīng)功能障礙。杜肖等[27]探討小續(xù)命湯有效成分組對腦缺血再灌注大鼠早期腦線粒體的保護作用，研究結(jié)果證實小續(xù)命湯的有效成分能夠顯著改善腦缺血再灌注大鼠線粒體的呼吸功能，提高線粒體琥珀酸脫氫酶的活性，降低線粒體ROS的含量，提高線粒體膜電位，促進腦組織ATP的合成。

3.4 鈣超載 線粒體鈣超載可引起線粒體內(nèi)氧化磷酸化過程障礙，線粒體膜電位降低，組織ATP含量下降，胞漿內(nèi)磷脂酶、蛋白酶等激活，可導(dǎo)致并促進細胞的不可逆性損害。于文剛等[28]采用Pulsinelli四血管阻斷法制備全腦缺血模型，并于缺血后1 h分別給予大鼠腹腔內(nèi)注射0.9%氯化鈉注射液和磷酸肌酸鈉4 mg/g,再灌注24 h后斷頭取腦,與磷酸肌酸鈉組相比，生理鹽水組大鼠腦組織線粒體中Ca2+含量升高，ATP含量降低。陳小麗等[29]采用阻斷大腦右側(cè)中動脈的方法制備缺血性腦損傷大鼠模型，較假手術(shù)組，模型組大鼠ATP含量顯著降低，游離Ca2+濃度顯著升高(P<0.05)。

袁蓉等[30]研究發(fā)現(xiàn)，采用銀杏酮酯(EGb50)干預(yù)缺氧/復(fù)氧(H/R)損傷后人神經(jīng)母細胞瘤(SH-SY5Y)模型,線粒體膜電位顯著升高,胞內(nèi)Ca2+濃度顯著降低,視神經(jīng)萎縮相關(guān)蛋白1(Opa1)表達升高,動力相關(guān)蛋白1(Drp1)表達降低。研究提示,EGb50對H/R損傷的SH-SY5Y細胞線粒體功能有明顯的保護作用,可減輕細胞能量代謝紊亂,改善線粒體功能,其作用機制可能與調(diào)節(jié)線粒體的融合、分裂有關(guān),該實驗為EGb50治療缺血性腦血管病提供了數(shù)據(jù)支持。Li S等[31]研究發(fā)現(xiàn)，胡黃連苷Ⅱ通過抑制缺血再灌注大鼠損傷后的線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)滲透性和核酸內(nèi)切酶G(Endo G)釋放來發(fā)揮神經(jīng)保護作用。

4 結(jié)語

缺血性腦白質(zhì)病在中醫(yī)古代文獻中沒有明確的病名，根據(jù)其癥狀和臨床表現(xiàn)，可將其歸屬于中醫(yī)學(xué)“郁病”“健忘”“癡呆”“虛勞”等疾病范疇內(nèi)。目前中醫(yī)治療以補腎填精益髓和化痰活血通絡(luò)為最主要和最常用的治療原則。缺血性腦白質(zhì)病的具體發(fā)病機制尚未完全闡明，目前認為各種原因引起的腦缺血缺氧可導(dǎo)致其發(fā)生。當(dāng)前西醫(yī)沒有明確的治療方法，主要以改善腦代謝藥物、5-羥色胺再攝取抑制劑等藥物治療為主。當(dāng)前的中醫(yī)藥治療缺血性腦白質(zhì)病以線粒體為靶標(biāo)，多通路進行治療，但多集中于臨床認知功能改變與神經(jīng)保護作用方面，缺少對該疾病的病理改變研究。未來可以以此為研究方向。