賀世集，高 楓

(1.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西 延安 716000；2.陜西省延安市人民醫(yī)院，陜西 延安 716000)

脊髓損傷(Spinal cord injury，SCI)是一種由脊柱骨折或脫位導(dǎo)致部分脊髓運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)及自主神經(jīng)功能障礙的一種疾病，常伴有嚴(yán)重的并發(fā)癥。在美國(guó)每年約10000人患有嚴(yán)重的脊髓損傷，在中國(guó)脊髓損傷導(dǎo)致癱瘓的患者也逐年增多，據(jù)估計(jì)每年每百萬(wàn)人中有15～40人發(fā)生創(chuàng)傷相關(guān)SCI[1]。SCI患者大多數(shù)是健康的青壯年，并可能導(dǎo)致終身殘疾，給個(gè)人及社會(huì)帶來(lái)高昂的醫(yī)療支出，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)每年在SCI患者要花費(fèi)10億美元[2]。SCI其產(chǎn)生機(jī)制為患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到破壞性損傷，患者致死率與致殘率相對(duì)較高，臨床表現(xiàn)為大小便失禁、肢體功能癱瘓等，不僅對(duì)患者生活質(zhì)量造成影響，還會(huì)嚴(yán)重威脅患者生命安全，增加家庭及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。SCI一般會(huì)表現(xiàn)出兩個(gè)階段的病理變化，分別為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。現(xiàn)階段針對(duì)SCI治療，臨床主要使用的藥物為甲潑尼龍等激素類(lèi)藥物，雖然可以取得一定治療效果，但是極易產(chǎn)生尿路感染、消化道反應(yīng)，誘發(fā)或加重消化道潰瘍甚至引起消化道出血等不良反應(yīng)。有研究表明，姜黃素可以明顯提升SCI患者治療效果，降低不良反應(yīng)的發(fā)生。眾多學(xué)者對(duì)姜黃素修復(fù)SCI開(kāi)展了大量研究，涉及的信號(hào)通路有NF-κB、TLR4-TAK1-NF-κB、JAK/STAT、ERS、Wnt/β-catenin、N-甲基-D-天冬氨酸受體-Ca2+誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(NOS)以及雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等，對(duì)后續(xù)研究具有重要的參考價(jià)值[3]。

1 姜黃素對(duì)SCI的修復(fù)反應(yīng)分析

姜黃素，化學(xué)名為1，7-雙[4-羥基-3-甲氧基苯基]-1，6-庚二烯3，5-二酮，是一種從姜黃中分離出的藥物。它的主要特點(diǎn)是難溶于水，易溶于乙醇及二甲基亞砜中。目前已證明姜黃素具有多種藥理作用，包括抗炎、抗癌、抗感染、抗氧化劑和降膽固醇等作用[4]。姜黃素作為姜黃藥材中的多酚類(lèi)化合物，研究已證實(shí)其在腎臟、肌肉、骨骼、胃腸及心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)中具有抗氧化和抗炎作用[5]。同時(shí)，由于具有分子量小、極性結(jié)構(gòu)等特性，姜黃素能通過(guò)血腦屏障進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)而產(chǎn)生作用。唐彪等[6]利用RAW264.7細(xì)胞證實(shí)姜黃素通過(guò)抑制TLR4-MAPK/NF-κB信號(hào)通路抑制巨噬細(xì)胞向M1型極化并減少炎癥因子腫瘤壞死因子(TNF-α)及白細(xì)胞介素-6(IL-6)的表達(dá)。袁繼超[7]發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過(guò)減少膠質(zhì)瘢痕細(xì)胞外成分硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPG)表達(dá)抑制膠質(zhì)瘢痕形成。同時(shí)，姜黃素能降低局部神經(jīng)組織自由基釋放和脂質(zhì)過(guò)氧化[8]、減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡和改善SCI微環(huán)境，進(jìn)而減少由SCI引起的損傷。由此可見(jiàn)，姜黃素已經(jīng)成為治療SCI的一種潛在藥物。

2 姜黃素修復(fù)SCI信號(hào)通路研究進(jìn)展

2.1 抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng) 研究表明脊髓損傷后局部炎癥因子表達(dá)增加，抗炎因子表達(dá)降低。炎癥因子是一種小分子物質(zhì)，主要由機(jī)體的免疫和非免疫細(xì)胞合成并分泌，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生理功能，主要包括促炎性細(xì)胞因子和抗炎性細(xì)胞因子兩種類(lèi)型。其中，促炎性細(xì)胞因子有IL-1β、IL-4、IL-6、TNF-α，抗炎性細(xì)胞因子有IL-10等。機(jī)體在正常的生理狀態(tài)下，脊髓內(nèi)IL-1β、IL-4、IL-6、TNF-α等表達(dá)水平較低，當(dāng)機(jī)體受到損傷或炎癥刺激后，其表達(dá)水平迅速升高，同時(shí)也可使炎性細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及T淋巴細(xì)胞等轉(zhuǎn)移至損傷區(qū)域并發(fā)生活化[9]。姜黃素所具備的極性結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行血腦屏障的有效穿透，而在具體SCI治療中，姜黃素可抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)，減緩脊髓損傷，并通過(guò)對(duì)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)的下調(diào)達(dá)到減少膠質(zhì)瘢痕的作用。

2.1.1 NF-κB信號(hào)通路：在正常生理狀態(tài)下，細(xì)胞中的NF-κB處于無(wú)活性狀態(tài)。當(dāng)患者的脊髓遭到損傷后，自身NF-κB信號(hào)通路呈現(xiàn)出過(guò)度活化狀態(tài)，導(dǎo)致NF-κB大量入核并受到靶基因調(diào)控影響而產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。此時(shí)患者受到炎癥反應(yīng)影響形成膠質(zhì)疤瘢痕與神經(jīng)元死亡，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元功能喪失。與此同時(shí)，患者脊髓損傷后自身NF-κB水平呈現(xiàn)出降低狀態(tài)[10]。此時(shí)應(yīng)用姜黃素處理可以降低NF-κB水平。同時(shí)，姜黃素通過(guò)對(duì)NF-κB信號(hào)通路的抑制實(shí)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞趨化因子(MCP-1、CXCL10)表達(dá)水平的下調(diào)，進(jìn)而抑制到膠質(zhì)細(xì)胞活化，并有效減少巨噬細(xì)胞表達(dá)數(shù)量，從而促使炎癥反應(yīng)程度降低和膠質(zhì)瘢痕減少，達(dá)到脊髓損傷后治療的目的。

2.1.2 JAK/STAT信號(hào)通路：此通路會(huì)直接參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化以及免疫等生物過(guò)程，會(huì)受到酪氨酸激酶受體(RTK)的調(diào)節(jié)。RTK經(jīng)活化后形成二聚體并與酪氨酸激酶(JAK)進(jìn)行相互作用，使JAK磷酸化呈現(xiàn)出活化狀態(tài)。此時(shí)，RTK末端會(huì)受到JAK的影響出現(xiàn)活化狀態(tài)，并與轉(zhuǎn)錄因子(STAT)進(jìn)行結(jié)合。JAK/STAT信號(hào)通路與患者瘢痕形成之間存在密切關(guān)聯(lián)，通過(guò)對(duì)STAT3的活性進(jìn)行抑制，可以達(dá)到抑制患者神經(jīng)炎癥發(fā)展的作用[11]?；颊呒顾钃p傷后，其JAK2會(huì)在4 d之內(nèi)呈現(xiàn)出明顯磷酸化狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，在傷后12 h左右會(huì)達(dá)到峰值狀態(tài)，而后會(huì)持續(xù)下降。應(yīng)用姜黃素治療后，患者受損脊髓中的p-STAT、p-JAK表達(dá)呈現(xiàn)出降低的狀態(tài)，并且嗜中性粒細(xì)胞進(jìn)行聚集，表明使用姜黃素對(duì)CSI起到了明顯的保護(hù)作用，JAK/STAT信號(hào)通路抑制也直接參與其中。

2.2 減少脊髓神經(jīng)細(xì)胞死亡 脊髓損傷后細(xì)胞內(nèi)分泌蛋白質(zhì)大量破壞。內(nèi)分泌蛋白質(zhì)會(huì)受到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊和處理，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起到維持蛋白質(zhì)折疊平衡的能力，并促進(jìn)細(xì)胞的功能完整性。若內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈現(xiàn)出蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤或者是展開(kāi)過(guò)程中嚴(yán)重負(fù)荷，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)的產(chǎn)生。針對(duì)ERS而言，其中主要標(biāo)志分子包括GRP78、Caspase-12等[12]。而脊髓損傷患者在應(yīng)用姜黃素治療后，其ERS的GRP78表達(dá)呈現(xiàn)出明顯降低的趨勢(shì)，這就意味著ERS反應(yīng)受到姜黃素的影響可以得到減弱，進(jìn)而對(duì)患者脊髓損傷提供保護(hù)作用。

2.3 抑制膠質(zhì)瘢痕形成 SOX9作為SOX基因群的重要一分子，在哺乳動(dòng)物生理調(diào)控中起到關(guān)鍵作用。SOX9信號(hào)通路會(huì)直接參與到人體的生長(zhǎng)發(fā)育中，并且在膠質(zhì)瘢痕形成過(guò)程中起到?jīng)Q定性的作用，是影響CSPG沉積的關(guān)鍵性因子。在通常情況下，α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)標(biāo)識(shí)蛋白不受星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，但是基于炎癥因子存在的狀態(tài)下，會(huì)呈現(xiàn)出α-SMA與GFAP共同表達(dá)的狀態(tài)，這就意味著膠質(zhì)細(xì)胞在患者脊髓受傷后會(huì)進(jìn)行表型轉(zhuǎn)變，進(jìn)而產(chǎn)生膠質(zhì)瘢痕。而在具體治療期間，應(yīng)用姜黃素可以直接對(duì)SOX9產(chǎn)生影響，干擾SOX9活性，進(jìn)而減少細(xì)胞外基質(zhì)，控制纖維化的發(fā)展[13]。通過(guò)對(duì)姜黃素的科學(xué)應(yīng)用，對(duì)SCI起到抗纖維化、抗炎的雙重作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)SOX9、NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控，進(jìn)而加快患者受損神經(jīng)功能的恢復(fù)。

2.4 Wnt/β-catenin信號(hào)通路 該通路中的關(guān)鍵分子為L(zhǎng)RP、Frizzled及β-catenin。在通常情況下，β-catenin信號(hào)通路有著至關(guān)重要的作用，可以在緩解神經(jīng)發(fā)育疼痛、神經(jīng)病理性疼痛的同時(shí)進(jìn)行胚胎發(fā)育的促進(jìn)[14]?；颊呒顾钃p傷后，自身β-catenin信號(hào)通路會(huì)處于被激活的狀態(tài)，這就使得β-catenin、LRP-6的蛋白水平出現(xiàn)明顯變化[15-16]。而通過(guò)應(yīng)用姜黃素處理后，其Wnt3a、mRNA、LRP-5的水平會(huì)得到明顯增強(qiáng)。與此同時(shí)，β-catenin在通過(guò)姜黃素處理后，其蛋白表達(dá)會(huì)明顯上調(diào)[17]，從而使受損的脊髓得到更好的保護(hù)。

2.5 活化AMPK/UCP2信號(hào)通路 脊髓損傷后可抑制絲裂原活化蛋白激酶(AMPK)信號(hào)通路。目前有研究[18]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)激活老年性大鼠腦動(dòng)脈和培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激并加入姜黃素干預(yù)能明顯增加腦動(dòng)脈和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)AMPK的磷酸化，上調(diào)線(xiàn)粒體內(nèi)的UCP2，減少活性氧(ROS)的產(chǎn)生，降低氧化應(yīng)激反應(yīng)并促進(jìn)機(jī)體行動(dòng)恢復(fù)。

2.6 多通路聯(lián)合效應(yīng) SCI微環(huán)境具備一定的復(fù)雜性，脊髓損傷后會(huì)激活機(jī)體中多個(gè)通路，且多信號(hào)通路聯(lián)合作用。姜黃素已被證實(shí)具有多靶點(diǎn)、多效應(yīng)的特點(diǎn)，因此脊髓損傷后姜黃素在機(jī)體內(nèi)能同時(shí)進(jìn)行NF-κB、SOX9等信號(hào)通道的調(diào)節(jié)和控制，進(jìn)而激活多通路效應(yīng)，降低細(xì)胞膠質(zhì)瘢痕成分的表達(dá)，促進(jìn)脊髓損傷的恢復(fù)。

2.7 細(xì)胞移植治療 近年來(lái)，細(xì)胞移植治療也是脊髓損傷治療的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞主要有神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)、充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)、嗅鞘細(xì)胞(OEC)等。其主要作用機(jī)制是新細(xì)胞可以替代受損的細(xì)胞，重新分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，修復(fù)脊髓中的血管等，促進(jìn)脊髓神經(jīng)功能的恢復(fù)[19]。Nagoshi等[20]將NSC移植于大鼠脊髓損傷處發(fā)現(xiàn)有神經(jīng)元細(xì)胞產(chǎn)生，促進(jìn)了脊髓的功能恢復(fù)。Luo等[21]將NSC和OEC移植后可以減輕大鼠脊髓損傷造成的神經(jīng)病理性疼痛。Sato等[22]將NSC移植入大鼠脊髓損傷部位發(fā)現(xiàn)可有效地促進(jìn)其神經(jīng)功能恢復(fù)。Salehi-Pourmehr等[23]證實(shí)了移植骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BM-MSC)可以改善脊髓損傷后膀胱功能障礙。Barnett等[24]將胚胎OEC植入損傷患者的脊髓內(nèi)，結(jié)果顯示能有效提高患者左肘屈肌的運(yùn)動(dòng)功能。Wang等[25]也證明NSC移植能促進(jìn)大鼠脊髓損傷后腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)。Zhang等[26]證明OEC不僅可以分泌腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素3(NT3)等神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，還能表達(dá)層粘連蛋白、纖粘連蛋白等，這些物質(zhì)都可促進(jìn)軸突的修復(fù)和再生。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前SCI的治療方法較多。傳統(tǒng)治療手段可使SCI患者神經(jīng)功能得到部分改善，但并不能使脊髓神經(jīng)功能完全恢復(fù)。通過(guò)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性損傷的發(fā)生、發(fā)展是我們目前及未來(lái)所要解決的問(wèn)題。以后的研究重點(diǎn)是如何對(duì)這些通路加以干擾，抑制促炎因子的表達(dá)，提高抗炎因子的表達(dá)，盡量減少脊髓的繼發(fā)性損傷。目前在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞移植治療和基因治療已取得突破性的進(jìn)展，有很好的研究前景。繼發(fā)性SCI具有更加復(fù)雜的病理生理變化，是多種級(jí)聯(lián)反應(yīng)共同導(dǎo)致的結(jié)果。姜黃素藥物在SCI患者治療中表現(xiàn)出多效應(yīng)、多靶點(diǎn)、多通路的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)信號(hào)通路的影響和修復(fù)來(lái)達(dá)到治療效果。因此，針對(duì)SCI使用姜黃素治療，可以起到促進(jìn)患者脊髓功能的恢復(fù)、提高預(yù)后效果的作用，具有良好發(fā)展前景。但是姜黃素使用中仍存在代謝快、低吸收的弊端，需加大對(duì)其衍生物或上下游替代物的研究，需注重對(duì)相關(guān)衍生藥物或者是促進(jìn)姜黃素代謝利用率藥物的尋找。所以，對(duì)于繼發(fā)性SCI引起的一系列組織病理改變，可通過(guò)研究姜黃素對(duì)于SCI后相關(guān)蛋白和基因的作用靶點(diǎn)進(jìn)一步明確姜黃素作用SCI后的詳細(xì)信號(hào)通路及作用機(jī)制。我們可以考慮采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行姜黃素聯(lián)合細(xì)胞移植等聯(lián)合治療，利用藥物的協(xié)同作用提高生物利用度，從而為進(jìn)一步提高SCI的治療效果提供科學(xué)依據(jù)。