周 鑫，孫曉瑩，賈禮伊 ，郭 蒙 ，靳 潔， 王引弟，黃 領，李奕衡，何鐘競，曹慧玲,,

(1.西安醫(yī)學院基礎與轉化醫(yī)學研究所 陜西省缺血性心血管疾病重點實驗室，陜西 西安 710021；2.陜西中醫(yī)藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046；3.西北大學生命科學學院，陜西 西安 710069)

川芎嗪(Tetramethylpyrazine，TMPZ)別名四甲基吡嗪，分子式為C8H12N2，是提取自傘形科藁本屬植物川芎(Ligusticum chuanxiong hort)根莖的一種具有生物活性的中藥單體成分，屬于酰胺類生物堿。川芎最早見于公元前200年的中醫(yī)書《神農(nóng)本草經(jīng)》。1962年，川芎嗪曾由Kosuqe等從枯草桿菌培養(yǎng)液中分離，隨后北京制藥工業(yè)研究所從川芎中析出單體川芎嗪并做結構鑒定[1]，傳統(tǒng)發(fā)酵食醋中也富含川芎嗪[2]。

目前已上市的川芎嗪類藥物主要有鹽酸川芎嗪注射液、磷酸川芎嗪片等，川芎嗪除了具有傳統(tǒng)的活血祛瘀、抑制血小板聚集、擴張血管、改善血液循環(huán)、緩解疼痛等作用外，隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)川芎嗪還具有心腦血管疾病預防與治療、多器官如心臟、腦組織和腎臟等的缺血再灌注損傷修復、血管內皮保護、腫瘤抑制、哮喘患者氣道重塑、鈣超載抑制和免疫調節(jié)等作用[3]。本文將從川芎嗪在心血管疾病、腦疾病、腎損傷、腫瘤等疾病中的應用，對近幾年川芎嗪最新的研究進展進行綜述，以期為川芎嗪的臨床應用提供參考。

1 川芎嗪在心血管疾病中的作用

在我國，川芎嗪單獨或與其他藥物復方配伍，用于預防和治療心血管疾病已經(jīng)有30多年歷史。研究表明，川芎嗪可舒張血管，保護血管內皮，抑制炎癥反應，改善冠心病，改善缺血再灌注損傷，輔助緩解心絞痛，川芎嗪心血管保護作用與其抗氧化、抗炎或鈣穩(wěn)態(tài)作用相關[3]。

董小莉等[4]采用腹腔注射低、中、高劑量組(50、100、200 mg/kg)川芎嗪注射液(20 mg/ml)，研究川芎嗪對冠心病大鼠模型的作用。研究發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，川芎嗪干預組大鼠的血清總膽固醇、甘油三酯與低密度脂蛋白膽固醇水平顯著降低，高密度脂蛋白膽固醇水平顯著升高，動脈粥樣硬化指數(shù)、血管張力變化值劑量依賴性顯著降低，血漿腫瘤壞死因子α、白細胞介素6和1β水平劑量依賴性顯著降低。組織病理學染色結果顯示，川芎嗪干預后大鼠胸主動脈血管內皮完整性改善。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪各劑量組血管中血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)和VEGF受體2水平顯著上調。研究表明，川芎嗪可通過改善冠心病模型大鼠的血脂水平、抑制炎癥因子、改善血管內皮損傷，改善大鼠冠心病，可能與VEGF信號通路相關。

陳乘波等[5]通過對SD大鼠左冠狀動脈前降支進行結扎，使缺血30 min后再灌注處理60 min，構建心肌缺血再灌注模型，研究川芎嗪對缺血再灌注大鼠的影響。實驗設置對照組、川芎嗪處理組、川芎嗪并Janus激酶2(Janus kinase 2,JAK2)抑制劑AG490處理組、AG490處理組。結果顯示，與對照組相比，川芎嗪處理組左心室舒張壓、心率、左心室壓力微分和冠脈血流量明顯升高，總超氧化物歧化酶活性和線粒體膜電位顯著增加，TTC染色法測定發(fā)現(xiàn)，心肌梗死面積顯著減小，TUNEL染色法測定發(fā)現(xiàn)，心肌細胞凋亡率顯著降低，心肌組織中的丙二醛、過氧化氫水平明顯降低。JAK2、STAT3和Bcl2蛋白表達顯著上調，Bax蛋白表達顯著下調。抑制JAK2后，上述指標呈現(xiàn)明顯相反的變化趨勢。研究表明，川芎嗪可清除氧自由基，抑制心肌細胞凋亡，改善大鼠心肌缺血再灌注損傷，其改善作用與激活JAK2/STAT3信號通路相關。

對臨床上不穩(wěn)定型心絞痛患者，除常規(guī)抗心絞痛藥物治療外，輔助給予丹參川芎嗪治療，結果發(fā)現(xiàn)，緩解心絞痛總有效率明顯提升，患者心絞痛發(fā)作持續(xù)時間縮短，發(fā)作次數(shù)減少，硝酸甘油用量減少，提示丹參川芎嗪輔助治療，對緩解心絞痛患者的病發(fā)癥狀有積極意義，同時可改善患者的心功能、血流動力學與炎癥因子等指標[6]。

綜上，川芎嗪可保護冠心病大鼠血管內皮功能，改善大鼠冠心病，緩解大鼠心肌缺血再灌注損傷，在臨床上對于心絞痛患者具有積極治療作用。但是目前關于川芎嗪在心血管疾病中的作用，以動物模型和細胞模型為研究對象者居多，臨床試驗數(shù)據(jù)較少，因此，對于川芎嗪在心血管疾病中的療效評估還需大規(guī)模的臨床試驗，積累大量數(shù)據(jù)，為川芎嗪的臨床應用提供依據(jù)。

2 川芎嗪在腦疾病中的作用

川芎嗪作為一種典型的鈣通道阻滯劑，可擴張腦血管，降低血液黏度，抑制血小板聚集。同時川芎嗪也具有清除氧自由基，提高內源性的超氧化物歧化酶活性，溶解血栓，抑制血栓形成的功效，早在20世紀70年代，川芎嗪已用于缺血性腦中風的治療[7-10]。川芎嗪在腦疾病中的治療作用較為明確，但是分子機制尚不明晰。

陳世華等[7]研究了川芎嗪對SD大鼠感染性休克腦損傷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪干預后，感染性休克大鼠血清中的S-100β和神經(jīng)元特異性烯醇化酶的含量降低，HE染色結果顯示，海馬區(qū)細胞排列整齊，邊界清晰，細胞帶完整。ELISA檢測結果發(fā)現(xiàn)，川芎嗪干預后大鼠腦組織中超氧化物歧化酶表達增加，丙二醛、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)與IL-6的表達降低，同時腦組織中細胞凋亡明顯改善。Western blot 檢測結果發(fā)現(xiàn)，PI3K和Hsp70表達上調，AKT蛋白磷酸化程度增加。研究表明，川芎嗪可改善SD大鼠感染性休克造成的腦損傷，其改善作用可能與PI3K/AKT信號通路的活化和Hsp70表達上調有關。

癲癇作為一種慢性腦部疾病，發(fā)病病因復雜，以反復抽搐為發(fā)病特點，發(fā)病時患者意識突然喪失，口吐涎沫，強直抽搐，發(fā)病過后如常人。近年來的研究表明，川芎嗪具有抗癲癇作用，川芎嗪還可協(xié)助抗癲癇藥物透過血腦屏障，增強其療效[8]。研究者在動物模型實驗中證實，川芎嗪對癲癇動物模型的癥狀有改善作用，同時可減少因癲癇所致的大鼠學習記憶損傷，主要體現(xiàn)在腦電圖和行為學上。在臨床上，川芎嗪聯(lián)合常規(guī)抗癲癇藥物治療，可明顯改善患者的臨床癥狀。在動物模型和臨床研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪還可抑制神經(jīng)細胞凋亡，保護神經(jīng)元，抑制P-糖蛋白表達。P-糖蛋白作為藥物外排轉運蛋白，可促進抗癲癇藥物排出，川芎嗪抑制P-糖蛋白表達，阻礙了其藥物外排作用，增強抗癲癇藥物療效。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪的抗癲癇作用可能與川芎嗪對炎癥細胞因子(IL-2、IL-6和TNF-α)和神經(jīng)遞質(如γ-氨基丁酸和谷氨酸)的調節(jié)使神經(jīng)興奮性降低有關，川芎嗪也可調控下游靶蛋白如M4型瞬時受體電位通道(TRPM4)和絲裂原激活蛋白激酶(p38 MAPK)，進而改善創(chuàng)傷性腦損傷。另外，在動物模型中研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪通過鼻腔、眼途徑給藥同樣有效，同時川芎嗪可透過血腦屏障進入腦組織，這些特點使川芎嗪具有較高的臨床應用價值。

魏亞琪[9]對缺血性腦卒中住院患者采用阿替普酶，血栓通與川芎嗪聯(lián)合治療，經(jīng)過1個療程14 d治療后發(fā)現(xiàn)，與基礎對照組相比，聯(lián)合川芎嗪治療組總有效率提高，住院時間縮短，美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表評分(NIHSS)、IL-6、TNF-α、超敏C反應蛋白顯著降低，不良反應發(fā)生率比較無統(tǒng)計學差異。提示川芎嗪聯(lián)合用藥對缺血性腦卒中的臨床治療效果確切，安全性有保障。網(wǎng)絡藥理學分析發(fā)現(xiàn)，丹參-川芎用于阿爾茨海默病(AD)治療時，川芎嗪可能的作用靶點約有27個，可通過調節(jié)Bcl-2、Bax和Caspase-3的表達與PI3K/AKT信號通路，抑制Aβ25-35誘導的細胞凋亡，改善AD[10]。

綜上，川芎嗪可改善SD大鼠感染性休克腦損傷，改善癲癇動物模型的癥狀，改善因癲癇所致的大鼠學習記憶損傷，川芎嗪聯(lián)合用藥對缺血性腦卒中的臨床治療效果確切，安全性高。川芎嗪的腦疾病改善作用，可能與擴張腦血管，降低血液黏度，抑制血小板聚集，清除氧自由基，提高內源性的超氧化物歧化酶活性，溶解血栓，抑制血栓形成有關，與調控PI3K/AKT 與p38 MAPK信號通路，調控Hsp70、Bcl-2、Bax和Caspase-3表達相關。川芎嗪在相關腦疾病治療中效果明確，安全性好，隨著基礎研究的不斷深入其作用機制也將逐漸明晰，后續(xù)研究可考慮設計開展臨床隨機雙盲安慰劑對照試驗，積累臨床數(shù)據(jù)，深入探討分子作用機制，為川芎嗪的臨床應用提供依據(jù)。

3 川芎嗪在腎損傷中的作用

急性腎損傷(Acute kidney injury，AKI)的主要臨床癥狀為快速下降的腎臟功能和不斷蓄積的代謝廢物，是一個復雜的病理生理過程。腎臟缺血再灌注損傷(Ischemia-reperfusion，I/R)是導致AKI的主要原因之一，目前臨床上尚無有效治療藥物。腎臟 I/R 的主要病理機制涉及自由基、細胞內鈣超載[11]、炎癥反應和細胞凋亡[12]。Sun等[13]采用SD大鼠腎臟I/R模型研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可通過抑制 NLRP3/HIF-1α 和細胞凋亡減輕急性腎損傷。Jiang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可通過誘導自噬，下調NOD2 表達，抑制炎癥反應，減少腎細胞凋亡，改善急性腎損傷。川芎嗪抑制大鼠模型I/R損傷后 NOD2 表達的上調，在體內對 AKI 發(fā)揮重要的保護作用。有研究者制備了川芎嗪衍生物，該化合物進入大鼠體內發(fā)生降解，生成川芎嗪和一氧化氮，可在mRNA水平和蛋白水平降低腎損傷標志物表達，改善大鼠腎臟I/R[15]。王玉潔等[16]采用大鼠膜性腎病模型研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可使大鼠血清中肌酐、血尿素氮、甘油三酯、總膽固醇、白蛋白和丙二醛水平下降，SOD水平升高，減輕腎小球纖維化，提高腎小球結構完整性，下調Caspase-12、GRP78、p-PERK、p-IRE1、ATF6和CHOP蛋白表達。提示川芎嗪可調節(jié)血脂，抑制內質網(wǎng)應激，減輕腎小球纖維化，改善膜性腎病大鼠的腎功能。

綜上，針對腎損傷相關疾病目前尚無有效治療藥物，臨床上多采用腎臟替代療法。多項動物實驗研究表明，川芎嗪可調節(jié)大鼠血脂，抑制炎癥反應，減少腎細胞凋亡，改善急性腎損傷，減輕腎小球纖維化，改善膜性腎病大鼠的腎功能，可能與抑制內質網(wǎng)應激，抑制 NLRP3/HIF-1α，下調NOD2 表達有關。川芎嗪治療腎損傷的相關研究目前尚缺少臨床試驗數(shù)據(jù)，機制也不明晰，隨著臨床數(shù)據(jù)積累，研究的不斷深入，其分子作用機制將逐漸明晰，川芎嗪可望為腎損傷的臨床治療提供新選擇。

4 川芎嗪在腫瘤治療中的作用

在體內和體外多項研究表明，川芎嗪具有抗腫瘤、抑制血管生成和逆轉多重藥物耐藥性等活性。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可促進人源乳腺癌細胞凋亡，抑制腫瘤生長[17]，可調節(jié)AKT和Caspase-3活性，抑制人源乳腺癌細胞的活力、遷移、侵襲，促進細胞凋亡[18]。川芎嗪可抑制人卵巢癌細胞SKOV3的遷移，可能與調控 ERK1/2、p38 和 AP-1 信號通路，降低IL-8 表達有關[19]。川芎嗪可抑制人源黑色素瘤細胞B16F10轉移，抑制血管內皮生長因子誘導的血管生成[20]。川芎嗪可通過p53 依賴性線粒體途徑，使細胞周期停滯在 G0/G1期，誘導人結腸癌細胞SW480 和小鼠結腸癌細胞CT26的細胞凋亡[21]。Chen等[22]首次報道了川芎嗪可下調趨化因子受體CXCR4表達，抑制膠質瘤細胞遷移和增殖，抑制耐藥膠質瘤生長。同時可減少腦神經(jīng)細胞釋放谷氨酸，保護腦神經(jīng)細胞。提示，川芎嗪對神經(jīng)細胞和神經(jīng)膠質瘤細胞具有多重功能，或可成為治療耐藥性惡性神經(jīng)膠質瘤的潛在候選藥物。

腫瘤轉移是癌癥死亡的重要原因之一，腫瘤細胞代謝模式變化如能量代謝重構，體內微環(huán)境改變等均可影響腫瘤轉移。腫瘤代謝模式變化和線粒體損傷關系密切，癌細胞對抗凋亡和免疫逃逸可導致線粒體損傷，線粒體膜通透性改變，活性氧自由基(ROS)生成異常，線粒體內酶表達異常，腫瘤細胞內糖酵解供能途徑異常活躍，以有利于癌腫瘤細胞適應周圍環(huán)境的缺氧狀態(tài)，促進腫瘤的侵襲轉移。研究者將川芎嗪和傳統(tǒng)化療藥物順鉑聯(lián)合使用，研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可影響人源肺癌細胞A549的線粒體功能和侵襲能力，與細胞能量代謝的關鍵調控因子PI3K/AKT/mTOR信號通路有關[23]。

川芎嗪具有抗腫瘤、抑制血管生成和逆轉多重藥物耐藥性等活性，但是其化學性質不穩(wěn)定，半衰期約為 1.5 h，缺乏適宜藥物遞送系統(tǒng)，限制了川芎嗪在腫瘤治療中的應用。研究者設計合成了負載川芎嗪的葉酸-殼聚糖納米顆粒，靶向葉酸受體陽性腫瘤細胞，改善了其療效[24]。

綜上，川芎嗪對多種腫瘤細胞具有抗腫瘤、抑制血管生成和逆轉多重藥物耐藥性等活性，可抑制腫瘤細胞活力、遷移、侵襲，誘導細胞周期阻滯，促進細胞凋亡，改變細胞微環(huán)境，影響細胞能量代謝，可能與調控 ERK1/2、p38 和 AP-1 信號通路，細胞能量代謝關鍵調控因子PI3K/AKT/mTOR信號通路有關。目前川芎嗪抗腫瘤研究多為細胞或動物實驗，缺乏臨床試驗數(shù)據(jù)，機制也不明晰，隨著臨床數(shù)據(jù)積累，研究的不斷深入，其分子作用機制將逐漸明晰，川芎嗪可望成為臨床抗腫瘤治療的候選藥物。

5 川芎嗪在其他疾病治療中的作用

除了在上述心腦血管疾病、腎損傷和癌癥中的治療作用外，川芎嗪還具有抑制瘢痕形成，改善骨關節(jié)炎，改善哮喘患者氣道重塑，改善視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷等活性。王楠等[25]研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可呈濃度依賴性抑制大鼠皮膚成纖維細胞生長，可能與下調轉化生長因子β1和堿性成纖維細胞因子表達相關。目前臨床上已使用川芎嗪預防燒傷后的瘢痕形成。另外，川芎嗪能通過抑制Caspase-3/-9介導的凋亡信號通路抑制肌肉骨骼疾病大鼠模型比目魚肌細胞的凋亡。川芎嗪可提高Ca2+-ATPase活性，增加RyR1的表達，抑制L-型鈣離子通道Cav1.3的表達從而發(fā)揮維持鈣離子穩(wěn)態(tài)的作用[26]。王會含等[27]提取患者膝關節(jié)軟骨組織中的軟骨細胞研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內，川芎嗪以濃度依賴性抑制患者軟骨細胞凋亡，可能與調控Trx-2/ASK-1/Caspase-3信號通路增強軟骨細胞活力有關。研究表明，川芎嗪可下調人支氣管上皮細胞中哮喘易感基因血清類黏蛋白1樣蛋白3的表達，改善哮喘患者氣道重塑[28]。川芎嗪不僅能夠減輕心肌、腦和腎臟缺血再灌注損傷，對視網(wǎng)膜缺血再灌注引起的損傷也具有保護作用。采用高眼壓法制備大鼠視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷模型，采用川芎嗪治療，可明顯緩解損傷。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可抑制視網(wǎng)膜組織中的促炎細胞因子IL-17和IL-23表達，發(fā)揮抗炎作用。同時研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪上調Bcl-2表達，下調Bax與Caspase-3表達，川芎嗪改善大鼠視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷可能與抑制線粒體途徑凋亡有關[29]。

川芎嗪作為一種來自中藥川芎的生物活性成分，在心腦血管保護、腎損傷、腫瘤等疾病中發(fā)揮有益作用。目前臨床上將川芎嗪與丹參素制成丹參川芎嗪注射液使用，與厄貝沙坦氫氯噻嗪聯(lián)合使用可用于治療難治性高血壓，與曲美他嗪聯(lián)合使用可用于不穩(wěn)定性心絞痛治療，與活血化瘀劑聯(lián)合使用，可有效控制患者癥狀，穩(wěn)定病情[30]。但是，目前川芎嗪研究多以細胞與動物實驗為主，缺乏臨床研究數(shù)據(jù)，分子作用機制尚不明晰。相信隨著臨床研究數(shù)據(jù)的積累與分子作用機制研究的深入開展，川芎嗪將會具有廣闊的應用前景。