杜澍金 综述，高维娟 审校

(河北中医学院河北省心脑血管病中医药防治研究重点实验室，石家庄 050200)

缺血缺氧性脑血管疾病是临床常见病、多发病，其致死率、致残率和复发率极高[1]。随着现代化的进展，人类饮食结构和生活方式的改变，使得脑缺血缺氧性疾病发病率迅速增长，严重威胁人类的健康及生活质量。《2018版中国缺血性脑卒中诊治指南》显示，每年发生脑卒中、脑卒中相关死亡和脑卒中的全球总负担的绝对数量巨大，而且持续增加，脑卒中已成为我国城市和农村人口第一位致残和死亡原因，其中缺血性脑卒中占70%。因此，降低缺血性脑血管疾病的发病率、致残率和致死率已成为目前亟待解决的临床问题。

黄芪具有补气升阳、利水消肿、行滞通痹等功效，用于治疗缺血性脑血管病已有2 000多年历史，其主要的活性成分之一为黄芪甲苷[2]。前期研究发现黄芪甲苷可以减轻大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤，发挥脑保护作用[3]。其他研究也发现黄芪甲苷在心、脑、肾、胃、肺等多种器官和组织的缺血及再灌注损伤中发挥作用，其机制与黄芪甲苷对内皮细胞的保护作用有关。因此，本文就黄芪甲苷对血管内皮及其连接的保护作用进行综述，为进一步发掘黄芪甲苷的作用及其对缺血缺氧性脑血管疾病的防治提供参考。

1 缺血缺氧对脑血管内皮的损伤

脑血管内皮细胞是内覆于血管腔表面的连续单层扁平细胞，构成血液和组织细胞间的半通透性屏障，维持血管壁通透性和液体平衡。内皮细胞彼此重叠覆盖，借由内皮间连接形成连续性结构，并与细胞外基质和星形胶质细胞脚板等共同构成血脑屏障，使脑组织免受循环中有害物质的损害，保持内环境的相对恒定，对维持中枢神经系统功能具有重要意义。此外，血管内皮细胞还可分泌多种血管活性物质，维持血管壁张力、血流动力学、血管新生和纤维基质增生，同时还可参与炎性反应和免疫调节等生理病理过程[4-6]。

血管内皮易受多种因素的影响，如缺血缺氧等刺激均可致血管内皮损伤和凋亡、内皮间紧密连接蛋白表达下降及细胞外基质合成减少或降解增多，进而破坏血脑屏障结构的完整性，导致组织间隙液体积聚、信号传导通路障碍、内皮分泌功能受损、血管损伤、血栓生成等，破坏脑组织内环境稳态、损伤组织细胞，引起脑功能的减退甚至丧失。由此可见，血管内皮功能的损害是多种心脑血管疾病发生、发展的共同病理生理基础，防治脑血管内皮的损伤也就成为治疗这些疾病的关键。

2 黄芪甲苷对缺血缺氧性脑血管内皮损伤的保护作用

血管内皮细胞之间黏附连接、紧密连接、缝隙连接和桥粒连接，与细胞外基质和内皮细胞表达的整合素形成的基膜共同构成血管内皮屏障，尤其是内皮间黏附连接和紧密连接在保护脑组织免受缺血缺氧性损害中起重要作用。有研究显示，黄芪甲苷可以通过抑制内皮细胞的凋亡、炎症，促进内皮细胞的增殖和迁移，促进细胞间连接蛋白的表达，参与血管重构和新生，进而发挥对血管内皮的保护作用，抑制或减轻其凋亡和损伤，保护内皮屏障结构和功能的完整性，减轻缺血缺氧性脑损伤。

2.1黄芪甲苷抑制缺血缺氧性脑血管内皮损伤和凋亡 脑血管内皮细胞直接与循环血液接触，易受血液中的各种有毒有害物质的损害，而致其屏障结构和内分泌功能的破坏，进而参与多种疾病的发生、发展。如缺血缺氧引起的脑血管内皮损伤可以引起脑血肿，加重脑组织缺血缺氧性损伤，如此又进一步引起炎症因子的释放，形成恶性循环，逐步加重脑损伤进程。因此，减轻脑内皮细胞的损伤和凋亡是维持脑血管壁完整和促进新生血管重建的关键。

2.1.1黄芪甲苷抑制脑血管内皮细胞凋亡 有关黄芪甲苷药物作用的研究发现，其可以通过阻止procaspase-8断裂，下调促凋亡蛋白Bax和p53表达，上调抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl表达，减少细胞线粒体Cyto C的释放，抑制caspase-3的活性来发挥抗凋亡作用。崔伟等[6]通过建立过氧化氢诱导人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)损伤细胞模型，发现黄芪甲苷可降低氧化应激导致的内皮细胞凋亡率，其保护血管内皮的机制可能为黄芪甲苷激活PI3K/Akt信号通路抑制内皮细胞内质网应激有关。黄芪甲苷可以通过激活低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor,HIF-1)，抑制缺氧诱导的内皮细胞凋亡[5]。还有研究表明黄芪、川芎的有效成分配伍对SD 乳鼠脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cell,BMVEC)缺氧损伤有显著的保护作用，其机制可能与保护细胞膜稳定性，提高氧自由基清除能力，抑制细胞凋亡有关[7]。黄芪甲苷可通过抗氧化应激作用，缓解内皮损伤[8]，通过内质网应激机制抑制炎性反应而减少凋亡[9]。另外，黄芪甲苷可抑制血管内皮损伤后细胞及内膜过度增生，进而避免损伤后血管腔狭窄的出现，防止供血区域组织的缺血缺氧。

由此可见，黄芪甲苷可以通过多种途径抑制内皮细胞凋亡的发生，从而保护内皮屏障，减轻循环中有害物质对组织器官的损伤作用。

2.1.2黄芪甲苷上调血管内皮生长因子(VEGF)表达，促进脑血管内皮细胞增殖 王欢等[10]在体外实验证明，黄芪甲苷与当归以3∶1的比例，且总浓度为2 μg/mL时，可通过促进细胞增殖来促进血管的生成，其机制可能与VEGF有关。

有关脑缺血及缺血再灌注的研究发现，在脑组织缺血缺氧时VEGF分泌增多，可以促进血管内皮细胞增生，诱导血管生成，减轻脑水肿，缓解脑组织损伤[11]。VEGF是体内诱导血管新生的重要生长因子，主要通过与血管内皮细胞上的VEGF受体特异性结合来发挥作用[12]。因此，研究脑缺血时黄芪甲苷对VEGF的调节作用，将对缺血性脑血管病的治疗带来新的前景。

李军昌等[4]通过实验证明，黄芪甲苷可通过稳定梗死组织HIF-1和VEGF的表达，促进血管内皮细胞的增殖及体外实验中离体管腔的形成，促使血管新生和成熟，并形成有效灌注功能的微血管，改善组织血供和氧供。通过缺氧诱导HUVECs损伤后，给予川芎嗪与黄芪甲苷干预可以上调VEGF的表达、减轻内皮损伤[13]。可见，黄芪甲苷可以通过对VEGF的调节发挥其抗缺血缺氧性血管内皮损伤和促血管新生作用，进而维持血管内皮屏障的功能和结构完整性。

2.2黄芪甲苷通过上调血管内皮间连接蛋白表达，保护脑血管内皮屏障 内皮间连接，尤其是黏附连接和紧密连接在血管内皮屏障功能中起重要作用。在致伤因素影响下，保护连接蛋白免受损伤或促使其表达上调，对内皮屏障功能的维持有重要作用。用药物诱导单层HUVECs间连接蛋白VE-cadherin 和紧密连接蛋白ZO-1、咬合蛋白(Occludin)、闭合蛋白家族(Claudins)-5的基因和蛋白表达的明显下降后可致细胞连接松散、断裂，结构不完整，血管内皮屏障功能障碍[14]。研究证明，黄芪甲苷可以上调内皮间连接蛋白的表达以维持内皮屏障功能的稳定。

2.2.1黄芪甲苷促进脑血管内皮间紧密连接蛋白表达 毛细血管内皮之间的紧密连接是血脑屏障结构和功能的基础，内皮间紧密连接蛋白的缺失导致血脑屏障的破坏，进而引起血管源性脑水肿。紧密连接主要由Occludin、Claudins、JAM家族蛋白及闭环蛋白等组成，其中跨膜蛋白Claudins和Occludin是形成紧密连接屏障的主要结构。

Claudins可与闭合蛋白结合调控内皮细胞间的黏附、极性及屏障功能，还可参与细胞外基质的降解。其中Claudin-5是BMVEC紧密连接中的特异性蛋白，其外源性表达可诱导血脑屏障的形成，而缺血缺氧可导致其分布的连续性和表达量明显降低或者磷酸化增多，引起脑血管内皮细胞通透性增高。ASLAM等[15]发现，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)能下调Claudin-5的表达而损伤大鼠BMVEC的紧密连接。而黄芪甲苷可以明显降低脑缺血再灌注损伤大鼠脑组织炎症因子TNF-α的表达水平[16]。因此，推测黄芪甲苷通过下调TNF-α的表达间接上调Claudin-5蛋白，以维持紧密连接结构和功能的完整。

Occludin是内皮细胞封闭细胞间隙的主要成分，是紧密连接的基础结构。在脑缺血或氧化剂诱导血脑屏障功能损害的研究中发现，Occludin表达量减少，磷酸化增加，在细胞中的位置分布和结构发生改变。曲友直等[17]发现，黄芪甲苷可通过上调Occludin的表达，维持紧密连接复合体结构的完整性，抑制缺血再灌注引起的血脑屏障的破坏。

闭环蛋白是紧密连接的膜周边蛋白，可部分调节、稳定内皮细胞的浆膜层。其中闭锁小带蛋白-1可以通过调节紧密连接和黏附连接蛋白的相互作用来改变内皮的通透性，其功能和结构的改变可导致紧密连接解离、细胞间隙增大、血管通透性升高。黄芪甲苷可以通过上调 Occludin及闭锁小带蛋白-1的表达，维持内皮紧密连接的稳定性，进而抑制内皮屏障的破坏，对抗脑缺血再灌注导致的脑水肿[18]。

2.2.2黄芪甲苷增强脑血管内皮间缝隙连接蛋白表达 缝隙连接由亚基蛋白Connexins(Cx)形成，控制着水和离子的运输。研究显示，Cx43的表达增加可以进一步加重炎症因子所诱导的血管通透性的增加[19]。CHU等[20]配伍使用芍药花甙和黄芪甲苷可以减轻缺血所致脑水肿，机制与下调Cx43蛋白表达密切相关。黄芪甲苷可以逆转梗死组织中Cx43蛋白表达减少和分布紊乱，其机制可能与抗氧化作用有关[21]。由此可知，黄芪甲苷可以通过促进缝隙连接蛋白的表达减轻缺血缺氧对血管内皮屏障的损伤。

2.3黄芪甲苷通过抑制基质金属蛋白酶(MMPs)维持脑血管内皮屏障的稳定性 在正常状态下，细胞外基质成分的合成和降解保持动态平衡，主要由MMPs调控。MMPs生理情况下主要以无活性的酶原形式存在；在病理状态下通过降解毛细血管基底膜的某些基质蛋白，导致血管的完整性受到破坏，通透性增加，介导血管源性脑水肿的发生，其中起主要作用的是明胶酶A(MMP-2)和明胶酶B(MMP-9)。

以往的研究发现，MMP-9对血管内皮细胞胞外基质和血管基底膜的损伤机制与降解毛细血管基底膜Ⅳ型胶原和层黏蛋白等成分，激活核因子(NF)-κB细胞信号转导通路下调细胞间紧密连接蛋白的表达相关，最终导致毛细血管通透性增加。此外，MMPs可导致Claudin-5和Occludin连续性及稳定性的变化，破坏紧密连接，使血管壁通透性增加，应用MMPs抑制剂可以抑制其介导的Claudin-5和Occludin连续性及稳定性的变化，从而保持紧密连接的完整性[14]。

研究发现，黄芪甲苷可明显下调缺血再灌注后脑组织MMP-9蛋白的高表达，减少细胞外基质的降解，保护血管壁结构和功能的稳定，减轻血管源性脑水肿[22]。LI等[23]证明腹腔注射黄芪甲苷可明显降低大脑中动脉闭塞/再灌注模型MMP-9表达，维持血脑屏障结构完整性，有效减轻脑水肿程度。可见，黄芪甲苷可以通过上调MMP-9的表达来保护脑缺血/再灌注动物模型血管内皮屏障的稳定性。

2.4黄芪甲苷抑制缺血缺氧性脑血管内皮细胞炎性反应 血管内皮损伤是缺血再灌注损伤的关键环节。再灌注时产生大量氧自由基使内皮细胞激活并表达多种炎症因子，导致细胞的损伤、凋亡和坏死。活化的内皮细胞表面表达黏附分子-1，与相应配体结合后介导白细胞与血管壁的黏附过程，启动白细胞的趋化作用，导致血管通透性的增高及血管狭窄，进而引起组织水肿等。抑制NF-κB的活性可以下调黏附分子的表达，抑制其介导的炎性反应。研究发现，经黄芪甲苷处理后，培养的HUVECs表达NF-κB减少，细胞培养液中黏附分子-1浓度降低，这表明黄芪甲苷可以通过下调炎症因子NF-κB、黏附分子等的表达保护血管内皮免受缺氧等刺激的损伤[24]。因此，黄芪甲苷清除氧自由基引起的脂质过氧化作用，在一定程度上避免了氧自由基对血管内皮的直接损伤及其诱发的炎性反应对血管内皮的损伤。

魏冰等[25]实验证明ox-LDL可以诱导内皮细胞局部炎性反应，而在内皮细胞培养液中加入黄芪甲苷后，细胞培养上清液中TNF-α、IL-6、IL-8、细胞间黏附分子-1等的表达下降，证明黄芪甲苷发挥了良好的抗炎作用。崔伟等[6]的研究也发现黄芪甲苷可通过抑制TNF-α和IL-6的表达减轻H2O2诱导的HUVECs炎性反应。有研究证实，脑缺血再灌注损伤可诱导NLRP3炎症小体在血管内皮细胞中的活化和表达增强，并通过下游IL-1β、IL-18等加重脑损伤，而给予脑缺血再灌注损伤大鼠黄芪甲苷灌胃后，炎症因子NLRP3、pro-IL-1β、IL-1β、pro-IL-18 和 IL-18 水平均明显降低。有其他实验证明黄芪甲苷可通过调节多种炎症因子的表达，降低培养细胞及在体组织的炎性反应。

3 展 望

缺血缺氧性脑血管疾病发生、发展的关键环节与内皮的损伤及内皮屏障的破坏密切相关。黄芪的主要活性成分黄芪甲苷可以通过抑制内皮细胞凋亡，促进内皮细胞的增殖和迁移、细胞间连接蛋白的表达和调节内皮细胞的分泌功能来保护血管内皮功能，维持血管内皮屏障功能和促进血管再生，其机制涉及MAPK、ERK、PI3K/Akt等信号通路，与多种受体、细胞因子、生长因子等相关。此外，黄芪甲苷还对神经元的损伤及星形胶质细胞的激活有调节作用。因此，深入研究黄芪甲苷对于血管内皮的保护作用靶点和其机制，以及对神经元、胶质细胞等的保护作用机制，将对于人类健康和心脑血管疾病的治疗和预防有重要价值。