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灵芝有效成分抗癫痫作用的生物学机制进展

2021-01-04农雪娟覃丽娜

中国医药导报 2021年18期
关键词:抗癫痫神经细胞灵芝

农雪娟 覃丽娜 赵 爽▲

1.右江民族医学院附属医院检验科,广西百色 533000;2.右江民族医学院基础医学院,广西百色 533000

癫痫具有反复发作、发病率高、致死率高的特点,发病机制非常复杂,主要涉及脑部神经元凋亡、炎症反应、神经递质过度兴奋以及突触重构等过程[1],至今尚无理想的根治方法。目前癫痫的治疗主要有以下几种方法:抗癫痫药物治疗、物理治疗、手术治疗、饮食调整治疗、干细胞移植治疗,还有电休克、亚低温疗法及重复经颅磁刺激等[2-4]。近年来中药治疗癫痫有汤药内服、针推及综合疗法等多种有效治疗途径,以其独到的疗效、作用时间长、安全性高和毒副作用小而受到国内外研究者的普遍关注[5]。因此,开展癫痫发病机制的研究,探索经济、安全、高效、毒副作用小、患者依从性高的抗癫痫新药及新疗法,以推动防治仍然是医学界重大任务之一。灵芝作为一种名贵中药材,近年来其有效成分对神经系统作用的研究逐年增多,探讨其药用生物学机制,以期为抗癫痫治疗研究提供参考。

1 灵芝有效成分的生物学特征及药用现状

灵芝主要含三萜类和多糖类、甾醇类、生物碱类、多肽氨基酸、呋喃类衍生物、核苷类和微量元素等化学成分,近年来研究发现灵芝及其提取物的有效成分可以治疗多种疾病,包括肿瘤、心血管系统疾病、肝病、抗炎及调节免疫功能等[6-7]。还对癫痫、帕金森病、阿尔茨海默病、中风等神经系统疾病具有神经保护作用[8]。越来越多的学者们开始研究灵芝对癫痫的防治作用。

2 灵芝有效成分抗癫痫作用

2.1 抑制神经元凋亡

线粒体凋亡途径与癫痫密切相关,癫痫发作可引起线粒体Ca2+内流增加,使线粒体内的细胞色素C 从膜间隙释放到胞浆,与凋亡酶激活因子1 结合,凋亡酶激活因子1 通过激活Caspase-9 进而激活其下游的Caspase-3,导致核染色质凝聚,DNA 断裂,引起海马神经元凋亡[9]。Caspase-3 作为癫痫性脑损伤过程中最重要的损伤因子之一,抑制其激活可以减轻神经元的损伤。程瑶等[10]观察灵芝酸对氯化锂-匹鲁卡品致痫鼠海马神经元Caspase-3 蛋白的表达情况时发现灵芝酸可通过降低Caspase-3 的表达量,减轻神经元的变性、坏死,从而抑制Caspase-3 介导的神经元凋亡,对癫痫大鼠海马神经元起到保护作用。其上游因子Caspase-9 在凋亡过程中也起着核心作用,参与了致痫大鼠神经细胞凋亡过程。有研究发现,大鼠注射戊四氮致痫后Caspase-9 蛋白质水平明显升高,经灵芝孢子干预后,Caspase-9 的表达水平明显降低,说明灵芝孢子粉可以调控Caspase-9 的表达,发挥抗凋亡的神经保护作用[11]。灵芝有效成分除了通过抑制凋亡蛋白的激活来发挥抗癫痫作用外,还可以通过调节线粒体凋亡途径起到保护神经元的作用。有研究发现,灵芝有效成分充分作用于脑组织,抑制p53 和促凋亡因子bad 的表达,同时促进抗凋亡因子bcl-xl 的表达,减少海马神经细胞的凋亡,对神经元具有保护作用[12]。

2.2 抑制神经元癫痫样放电,降低神经细胞兴奋性

细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase 1 and 2,ERK1/2)通路是细胞信号转导的重要途径之一,ERK1/2 被激活在癫痫发作初期具有神经元保护作用,但随着癫痫进一步发生、发展,使胞浆中的细胞骨架成分磷酸化,从而导致神经元凋亡。孙春砚等[13]通过观察灵芝多糖对海马神经元癫痫样放电前后ERK1/2 表达的变化,发现灵芝多糖可以抑制ERK1/2 的活化,从而抑制神经元的癫痫样放电,抑制癫痫动物大发作。提示灵芝多糖可阻断此通路,抑制神经元的癫痫样放电,保护海马神经元,发挥抗癫痫作用。

2.3 抗氧化、抑制炎症反应

有研究发现,灵芝三萜类化合物具有较强的抗氧化功能,能减少脂质过氧化反应的发生和脂质过氧化产物的生成,维持细胞内环境的稳定,从而起到保护细胞的作用[14]。王国辉等[15]通过实验证实灵芝三萜可以提高癫痫大鼠血清超氧化物歧化酶活力,抑制肿瘤坏死因子-α 的表达起到抗氧化、抗感染的作用,保护受损的海马神经元。还有研究者也证明了灵芝酸A能促进癫痫海马神经元超氧化物歧化酶的表达,抑制细胞氧化损伤[16],还可以抑制小鼠源性皮质小胶质细胞释放白介素-1β、白介素-6 和肿瘤坏死因子-α 促炎细胞因子,抑制癫痫发作[17]。有研究发现,戊四氮致癫痫大鼠皮质和海马区谷胱甘肽过氧化物酶的活力低于正常组,用灵芝多糖干预的大鼠谷胱甘肽过氧化物酶的活力明显高于癫痫模型组,说明灵芝多糖可能通过升高谷胱甘肽过氧化物酶的表达发挥抗脂质过氧化作用,保护神经元,减轻或抑制癫痫发作[18]。赵爽等[19]应用灵芝三萜化合物和外源性单唾液酸四己糖神经节苷脂干预癫痫大鼠,大鼠脑脊液和血清中炎症反应蛋白中C-反应蛋白含量与癫痫模型组相比明显降低、降钙素基因相关肽含量升高,提示灵芝三萜化合物可能通过抑制胶质细胞分泌炎症相关细胞因子,促进癫痫后神经再生与重塑等,从而起到脑保护的作用。由此可见,神经细胞脂质过氧化作用及炎症反应可能促进癫痫的发生,也可能是诱发癫痫的病因,而灵芝有效成分具有较强的抗氧化功能,并通过抑制炎症相关细胞因子的释放,保护神经细胞,抑制癫痫发作。

2.4 促进神经修复

脑源性神经生长因子由神经元和胶质细胞合成,对中枢神经系统中神经元的生长、分化、再生和轴突重建都具有重要作用。Yang 等[20]发现灵芝孢子粉能够促进癫痫大鼠脑组织中脑源性神经生长因子的表达,延长脑源性神经生长因子的表达时程,间接抑制苔藓纤维的发芽并调节突触的重建,发挥对大脑神经元的保护作用。神经营养因子中NT-3/NT-4 都可以促进神经元的修复、再生,减轻神经元损伤,抑制神经元凋亡并调节突触可塑性,具有抗癫痫发作的作用[21]。通过癫痫模型实验发现,灵芝孢子后,NT-3/NT-4 蛋白的表达量增加,说明灵芝孢子粉可能通过增加NT-3/NT-4 蛋白的表达来促进神经元存活,同时调整病变神经元的兴奋性,减轻神经元的损伤[22]。胶质细胞源神经营养因子可以保护神经元耐受神经毒性和轴索断裂诱导的损害。戊四氮点燃癫痫大鼠发作后海马胶质细胞源神经营养因子表达增加并长时间地存在,提示对癫痫发作后神经元的存活与再生有着重要意义。神经营养因子通过促进神经元的修复、再生、存活等,保护神经细胞,在癫痫发作中起到重要作用。

2.5 作用于神经递质

谷氨酸递质是脑部最主要的兴奋性神经递质,脑内谷氨酸水平升高,可提高神经元的兴奋性,导致神经元细胞凋亡,引起癫痫发作。细胞外谷氨酸的清除主要依赖于高亲和力的兴奋性氨基酸转运体。朱孔利等[23]验证了灵芝多糖可以通过提高癫痫大鼠脑中谷氨酸转运体谷氨酸/天冬氨酸转运体、谷氨酸转运体1、兴奋性氨基酸载体1 的表达,达到清除兴奋性神经递质谷氨酸的作用,从而降低神经元兴奋性,减少神经系统损伤而抑制癫痫的发作。生长抑素是一种肽类神经递质,多数学者认为生长抑素是一种兴奋性神经递质,具有致痫作用。采用灵芝孢子粉作用于体外癫痫大鼠大脑皮质及海马神经细胞,发现灵芝孢子可显著降低神经细胞中生长抑素免疫反应阳性细胞数,抑制神经元异常放电,保护神经元。

2.6 作用于离子通道

Ca2+对神经细胞膜兴奋性具有稳定及维持的作用,神经细胞内Ca2+和胞膜钙电流的增加可导致脑部神经元异常放电,引起癫痫发生。刘辉[24]在实验中发现,与癫痫模型组比较,灵芝孢子粉组大鼠的线粒体Ca2+水平明显增加,早期应答基因c-Fos 表达水平明显降低,说明灵芝孢子粉通过增加线粒体Ca2+水平及抑制c-Fos 的表达来减少癫痫发作对脑细胞线粒体所造成的损伤,进而发挥抗癫痫的作用。钙调神经磷酸酶是目前发现的唯一一种受Ca2+/钙调素调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶,癫痫发作时脑内钙调神经磷酸酶的底物蛋白磷酸化水平比正常大鼠高,可抑制大量Ca2+内流导致的神经元死亡,灵芝多糖可以增强钙调神经磷酸酶的活性,抑制Ca2+内流以抑制癫痫发作[18]。灵芝多糖还可通过抑制癫痫海马神经元的细胞内钙积累,刺激钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱα 的表达来实现抗癫痫的作用[25]。癫痫发作可引起Cu2+/Zn2+升高,灵芝孢子能增加脑组织Cu2+含量,降低Zn2+含量,使Cu2+/Zn2+比值降低,减少神经细胞的变性、坏死,减轻神经细胞的损伤[26]。

2.7 增强癫痫后记忆认知

近一半的癫痫患者伴随学习记忆下降及认知障碍,严重影响患者的生活质量[27]。乙酰胆碱与学习记忆密切相关,对海马内与学习记忆密切相关的锥体细胞具有兴奋作用,其含量降低会引起学习记忆的障碍,而乙酰胆碱酯酶活性增加会导致脑内学习记忆活动障碍。赵爽等[28]通过大鼠水迷宫实验发现灵芝孢子可以提高癫痫大鼠的学习记忆能力,改善大鼠认知功能,可能是与抑制脑区与学习记忆密切相关的乙酰胆碱酯酶活性,提高乙酰胆碱含量,增强中枢胆碱能神经系统的功能有关。癫痫发作后神经元凋亡也会影响学习记忆能力,有研究显示,肌动蛋白结合蛋白聚集、突触素和神经生长相关蛋白43 基因及蛋白表达降低与癫痫大鼠空间学习记忆功能损害有关,灵芝三萜可改善癫痫大鼠海马神经元形态结构,改善学习记忆能力,可能与其下调肌动蛋白结合蛋白mRNA 水平,促进突触素和神经生长相关蛋白43 mRNA 表达,从而影响突触生长重塑相关基因与蛋白表达,提高突触修复及再生能力以保护大脑神经元有关[29-31]。

3 小结与展望

癫痫的反复发作严重危害人类的身体健康,已经成为一个重大的公共健康问题,青少年患者还可并发焦虑及抑郁等其他神经系统疾病[32-33],近年中医药治疗癫痫、减少抗癫痫药物的毒副作用等方面取得了许多新成果,但探索出安全、高效、特异、经济的抗癫痫药物仍是全球癫痫治疗研究人员努力的方向。灵芝有效成分治疗癫痫的机制尚未完全阐明,随着对灵芝的功能和对癫痫疾病认识的加深,需要进一步探讨癫痫的发病机制和灵芝药效成分的抗痫机制,研发安全性高、稳定性好、作用持续性长、毒副作用小的癫痫脑保护剂和维持大脑微环境稳态的药物;开发传统抗癫痫药物与中药联合治疗,取长补短,使抗癫痫疗效更强,耐受性、安全性更好等,解除患者病痛,提高患者生活质量。

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