[整理版]芳香开窍中药对血脑屏障通透性的调节作用及其机制研究进展

[整理版]芳香开窍中药对血脑屏障通透性的调节作用及其机制研究进展 描述:血脑屏障的天然屏障作用，在保护脑组织的同时也限制了众多药物的入脑转运。芳香开窍类中药能够开窍醒脑、调节血脑屏障通透性，体现出引药上行 和脑保护的特性。该文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和... [摘要]血脑屏障的天然屏障作用，在保护脑组织的同时也限制了众多药物的入脑转运。芳香开窍类中药能够开窍醒脑、调节血脑屏障通透性，体现出引药上行 和脑保护的特性。该文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和石菖蒲为代表，综述了近年来芳香开窍中药对血脑屏障通透性调节作用的研究进展，并对 其调节机制进行了探讨。此外，结合近年来芳香开窍中药在现代制剂中的应用，笔者认为后续研究应拓宽此类中药的应用，将其芳香开窍的特性与现代药剂学的新剂 型、新技术相结合，为脑部疾病的治疗提供新的思路与方法。 血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)是血液与脑组织之间的一道天然屏障，是机体保持脑内环境稳定的重要结构基础和生理机制。BBB可以通过调节血液和脑组织之间的物 质交换阻止有害物质入脑，但同时也限制了许多药物的脑内转运，使药物在脑内难以达到适宜的浓度而不能满足脑部疾病治疗的要求。 中医学认为:“心藏神、主神明、主血脉”，“心窍通则神明有主，神志清醒”。凡以开窍醒神为主要功效，常用于治疗闭证神昏的药物，称开窍药， 又因其大多具有芳香、辛香之气，故称为芳香开窍药。该类药:“芳香之性走窜”，易透过BBB;引药上行，能促进药物跨过BBB入脑，增加药物在脑内的浓度;且具有脑保护功能。本文以常见芳香开窍中药冰片、麝香、苏合香、安息香和石菖蒲为代表，综述了近年来芳香开窍中药对BBB通透性的调节作用及其机制的研究进展。 1 芳香开窍中药对BBB通透性的影响 1.1 冰片 冰片(borneol)是龙脑香科植物龙脑香Dipterocarpus tubinatus Gaertn.f. 的树脂和挥发油加工品提取获得的结晶。冰片最早见于《名医别录》，称为龙脑香，其别称有龙脑、冰片脑、梅花脑、天然冰片、梅片等，属芳香开窍类药物，其性 微寒、味辛苦，归心、肺、脾经。中医谓其作用特点为“独行则势弱，佐使则有功”。《本草纲目》记载冰片能“通诸窍，散郁火”。 1.1.1 本身易透过BBB 冰片相对分子质量为154.24，是一种小分子脂溶性单萜类物质。梁美荣等发现大鼠在灌服冰片5 min后，脑内冰片的浓度即与血清中相同，质量分数达到 10 μg?g-1。李伟荣等给小鼠灌胃天然冰片5 min后即在脑内测得冰片，60 min后浓度达到峰值。证实冰片极易 透过BBB，其脑内浓度与血清浓度有较高的比值。 1.1.2 能够引药上行，促进药物透过BBB 冰片不仅本身能透过BBB，还可与其他药物合用，促进药物经不同途径给药后的入脑量。 1.1.2.1 注射 冰片与亚砷酸、尼莫司汀、克林霉素、舒络、甲氨蝶呤、头孢曲松、栀子苷、尼莫地平等药物合用，能够促进这些药物经注射给药跨BBB入脑，提高它们在脑组织的含量。此外，以冰片修饰脂质体、固体脂质纳米粒后静脉给药，也能实现对包载药物的“引药上行”作用。 高晨等研究表明，大耳白兔灌胃给予冰片可以显著提高随后经耳缘静脉注射的甲氨蝶呤在脑脊液中的Cmax，AUC0-t和AUC0-?，使甲氨蝶呤的BBB透过率提高了82.1%;证实冰片可以促进甲氨蝶呤透过BBB，增加其在脑脊液中的浓度。喻斌等通 过大鼠灌服冰片不同间隔时间后尾静脉注射栀子苷，考察冰片处理对大鼠栀子苷脑内浓度的影响;发现冰片处理后可提高栀子苷脑内的Cmax和AUC，延长 MRT，缩短tmax，其中间隔15 min 组对栀子苷脑内相对生物利用度和脑靶向指数的提高作用最明显;证实冰片处理后可提高栀子苷入脑量和入脑速度，且冰片灌胃15 min 后BBB开放最明显。 吴红兵等制备了10%冰片修饰的齐多夫定棕榈酸酯脂质体，小鼠尾静脉注射后，与溶液剂相比，脑内齐多夫定的绝 对摄取量由普通脂质体组的1.43倍增加到冰片修饰组的1.96倍(P<0.05)，冰片修饰组药物直接入脑量是普通组的3.73倍 (P<0.05)，证实冰片修饰可以促进齐多夫定脂质体中的药物透过BBB转运入脑，显著增加药物脑摄取量。另有研究者以冰片修饰更昔洛韦固体脂质 纳米粒，大鼠静脉给药后，与更昔洛韦注射液及无冰片修饰的更昔洛韦固体脂质纳米粒相比，冰片修饰固体脂质纳米粒组脑内更昔洛韦的AUC0-t，MRT有所 增加，Cmax增加显著。 1.1.2.2 口服 冰片合用口服药物，亦可促进药物入脑。吴雪等考察了冰片对灌服羟基红花黄色素A(HSYA)透过BBB的影响;结果表明，HSYA配伍冰片后，AUC脑/AUC血显著升高(P<0.05)，证实冰片提高BBB通透性，增加了HSYA的入脑量。王平等在复方舒郁健脑方加入冰片后灌胃给予小鼠，发现小鼠脑组织中酸枣仁皂苷A含量有显著的提高，证实冰片能够促进复方舒郁健脑方中活性成分透过BBB。Zhang等将抑肽酶修饰的石杉碱甲纳米粒与冰片合用后，纳米粒被脑毛细血管内皮细胞摄入量及入脑量明显增加，石杉碱甲的药效作用也明显增强。冰片口服也能促进天麻苷的入脑量，增加天麻苷在脑部的生物利用度。 1.1.2.3 鼻腔给药 药物经不同给药途径进入脑内的量不同，鼻腔给药本身可以提高药物的入脑量，这是因为药物经鼻吸收入脑的途径有2种:一是经嗅黏膜吸收后直接入脑，二是经呼吸区黏膜吸收进入体循环后再经BBB转运入脑。药物与冰片合用经鼻腔给药，还可进 一步促进药物的经鼻入脑转运。刘煜德等探讨了冰片对川芎嗪经鼻腔给药吸收入脑的影响，结果表明，芎冰喷雾剂组较川芎喷雾剂组中的川芎嗪能更迅速的入脑并达到更高的峰浓度;与芎冰灌胃剂组相比，芎冰喷雾剂组的吸收、分布和消除都更迅速。Lu等将京尼平苷与冰片合用，鼻腔给予大鼠后发现合成冰片和天然冰片均能增加京尼平苷在脑部的吸收。 1.1.3 降低BBB通透性体现脑保护作用 在生理状态下，冰片通常具有提高BBB通透性的作用，而在病理状态下，冰片则可通过降低BBB通透性体现出一定的脑保护作用。刘亚敏、夏鑫华等证实冰片可以显著性降低局灶性缺血再灌注大鼠脑内的伊文思蓝(Evans blue，EB)含量。 1.2 麝香 麝香为麝科动物林麝Moschus berezovskii Flerov、马麝M. sifanicus Przewalski 或原麝M. moschiferus Linnaeus 成熟雄体香囊中的干燥分泌物。麝香首载于《神农本草经》，其“香芳烈，为通关利窍之上药”(《本草经疏》)，“通关透窍，上达肌肤，内入骨髓，与龙脑相 同，而香窜又过之”(《医学入门》)。麝香性辛、温，味苦，归心、脾经，能够开窍醒神，用于各种闭证神昏。 1.2.1 本身可透过BBB，具有脑保护作用 陈文垲等[25]发现麝香的主要有效成分麝香酮经尾静脉注入大鼠体内5 min后，脑中浓度已达到峰值，表明麝香酮能够通过BBB进入脑组织，并有相当浓度的分布。且与其他主要脏器相比，麝香酮在脑中较为稳定、代谢慢， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 麝 香酮对脑具有一种特殊的亲和性，能够醒脑开窍、归经入脑。此外，在病理状态下，麝香也表现出一定的脑保护作用，能对抗脑缺血后脑水肿、BBB通透性加大、 脑体比值和脑组织含水量增加、病理组织改变等病理性损伤。 1.2.2 调节药物的BBB通透性 与冰片类似，在生理病理不同状态下，麝香对药物透过BBB的作用不同。倪彩霞等发现，麝香全药与麝香石油醚提 取部位对小鼠生理状态下的BBB具有一定的开放效应，能显著提高正常小鼠脑组织中的伊文思蓝EB含量。而对于小鼠缺血再灌注损伤模型，尾静脉注射EB，显 示麝香全药与麝香石油醚提取部位均能显著性降低小鼠脑组织中EB的含量，表明麝香能够对抗不完全缺血再灌注损伤模型小鼠BBB通透性的异常升高，表现出病 理状态下BBB功能的保护作用。 1.3 苏合香 苏合香是由金缕梅科植物苏合香树Liquidambar orientalis Mill.的树干渗出的香树脂经 加工精制而成。苏合香“走窜，通窍开郁，辟一切不正之气”(《本草备要》)，“气香窜，能通诸窍脏腑”(《本草纲目》)。 苏合香辛、温，归心、脾经，可开窍醒神，辟秽，用于中风痰厥、猝然昏倒、惊痫等。出自《太平惠民和剂局方》的苏合香丸是中医芳香开窍的著名温开方。临床常 用于治疗脑血管意外、脑震荡等病所致突然昏厥。 苏合香多配伍使用，关于其促进药物透过BBB的研究不多。刘萍等观察中药苏合香对联用药舒必利口服给药后对血 中与脑内舒必利浓度的影响，结果表明，大鼠连续口服给药1周后舒必利合用苏合香组的大鼠脑中和血中舒必利浓度明显高于单用舒必利组，与单用舒必利组相比， 舒必利与苏合香合用组的舒必利脑浓度上升39%;说明苏合香能够增加BBB的通透性，促进舒必利透过BBB。 1.4 安息香 安息香为安息香科植物白花树Styrax tonkinensis(Pierre) Craib ex Hart.、安息香树S. benzoin Dryand.或苏门答腊安息香树S. paralleloneurum Perkins.的树脂;《本草经疏》记载:“安息香，气平而芬香，性无毒气厚味薄，阳也。入手少阴经，少阴主藏神，神昏则邪恶鬼气易侵，芬香通神明而辟 诸邪，故能主鬼症恶气也。”安息香味辛、苦，性温，归心、脾经;具有开窍清神、行气活血、止痛的功效;用于治疗中风痰厥、气郁暴厥、中恶昏迷等。 安息香能够迅速进入血液，并能通过BBB进入大脑。与麝香相似，在生理和病理状态下，苏合香对BBB的通透性具有不同调节作用。对小鼠，安息香全药组能显著提高正常小鼠脑内 EB 含量(P<0.01)，而对脑缺血再灌注损伤小鼠，安息香则有降低脑内EB 含量的趋势，说明安息香不仅能够提高正常小鼠BBB的通透性、还能降低病理状态下BBB的通透性、保护脑组织。 1.5 石菖蒲 石菖蒲Tatarinow Sweetflag Rhizome为天南星科多年生草本植物石菖蒲Acorus tatarinowii Schott 的干燥根茎，始载于《神农本草经》，味苦、微辛，性温，具芳香之气，行散之力较强。 方永奇等[31]发现石菖蒲挥发油中顺式甲基异丁香酚、榄香素、β-细辛醚、α-细辛醚4个成分能够进入脑组织。吴雪等发现石菖蒲水提液能显著提高HSYA、葛根素和川芎嗪等药物的AUC脑/AUC血。说明石菖蒲能够有效提高BBB的通透性，促进药物透过BBB进入脑组织。 综合芳香开窍类中药冰片、麝香、苏合香、安息香及石菖蒲对BBB通透性的影响，可知此类药物主要在3个层次调节BBB的通透性:?本身可自由 通过BBB，发挥芳香开窍作用的成分主要为脂溶性、相对分子质量小的成分，容易跨过BBB进入脑组织;?生理状态 下与其他药物合用，引药上行，促进其他药 物跨BBB入脑;?病理状态下降低BBB的通透性，表现出对脑组织的保护作用。 2 芳香开窍中药调节BBB通透性的机制 BBB通透性的变化受多种因素的影响。近年来关于芳香开窍类中药影响BBB通透性机制的研究主要集中在以下几个方面，见图1。 2.1 影响神经递质及其受体 冰片可以通过影响5-羟色胺(5-HT)等神经递质而调节BBB通透性。?影响5-HT，王刚等研究了合成冰片影响BBB促进槲皮素入脑的情况，加入了5-HT抑制剂后，脑组织中槲皮素的含量显著下降;?影响氨基酸类递质，天然冰片能够在生理和病理条件下影响小鼠脑内氨基酸类神经递质的含量;王道刚研究指出，冰片可以降低水合氯醛麻醉大鼠海马GABA的表达、增加β-内啡肽(β-EP)的表达，是冰片“开窍”的可能作用机 制。 麝香可以影响大鼠纹状体氨基酸递质的表达，增加天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸及GABA的含量。 苏合香开窍作用的机制可能与抑制儿茶酚胺的分泌有关。有研究表明，苏合香可以抑制由乙酰胆碱、藜芦定碱刺激引起的牛肾上腺髓质细胞儿茶酚胺的分泌，并呈现一定的剂量依赖关系。 中药石菖蒲不但可以影响5-HT等神经递质水平外，还可以影响N-甲基-D-天冬氨酸受 NMDA)受体体(核心期刊目录2013，从而调节BBB通透性和功能。?影响5-HT含量，谢婷婷等通 过研究中药石菖蒲对脑内单胺类神经递质5-HT水平的影响，发现石菖蒲可显著增加小鼠脑内5-HT含量，推测石菖蒲可能通过上调脑内5-HT水平，促进 BBB开放;?拮抗NMDA受体与其配体的结合，NMDA受体是兴奋性氨基酸的特异性受体之一，其介导的兴奋性毒性是脑损伤发生的重要机制，匡忠生等发现石菖蒲水提成分能拮抗大鼠脑皮质NMDA受体与其配体的结合，提示石菖蒲有效成分可抑制兴奋性氨基酸毒性作用，该作用可能是其醒脑开窍、治疗脑损伤的重要机制之一。 2.2 抑制P-糖蛋白 P-糖蛋白(P-gp)是一种常见的转运 ATP 酶，具有去除异源物质的功能，是药物摄入脑内的主要屏障之一。有研究表明，冰片、苏合香、安息香和石菖蒲均可通过影响P-gp的功能来调节BBB通透性。 冰片可以增加长春新碱和槲皮素的脑内药物浓度，发挥与P-gp经典竞争性抑制剂维拉帕米相似的作用。其 可能作用机制为:当冰片透过BBB后，亲和力大的冰片与P-gp结合 后被泵出细胞外，并且抑制了5-HT与P-gp结合，亲和力小的5-HT与P-gp结 合的少，在细胞内蓄积，含量增加，进一步介导BBB开放;当冰片与槲皮素等药物同时存在时，与P-gp结合力大的冰片被泵出细胞外，而与P-gp结合力小 的槲皮素则在细胞内蓄积，进而提高其脑组织含量。 杨洋等通过体外研究发现芳香开窍药物苏合香、安息香和石菖蒲的主要成分安息香醛、香草醛和β-细辛醚对P-gp外排功能有明显抑制作用，显示抑制 P-gp功能为这类药物提高BBB通透性的可能机制。 2.3 调节一氧化氮水平 缺血性脑损伤重要的病理基础是BBB的破坏，主要体现在对微血管内皮细胞、星型胶质细胞足突、基底膜及周围神经元的影响观察冰片对脑微血管内皮细胞内诱导型一氧化氮合酶(iNOS)表达量的影响，发现生理状态下iNOS表达无增强，而病理状态下iNOS表达明显减弱，显示出对BBB和脑组织的保护作用。Liu等也发现冰片可降低缺血再灌注大鼠脑内iNOS 的表达。刘赫等研究表明，对四氯化碳致肝性脑病大鼠，地苏合剂能够明显降低血清NO含量、NOS活性，表明苏合香也能够通过此途径表现出脑保护作用。 2.4 抗炎 倪彩霞等发现冰片可降低缺血侧脑组织中血管内皮生长因子(VEGF)含量，麝香则有降低VEGF与基质金属蛋白酶MMP-9含量的趋势。徐秋英等研究发现人工麝香可能通过抑制缺血再灌注后大鼠脑组织MMP-9的表达，降低脑组织BBB基底膜细胞外基质的降解和BBB的通透性，减轻脑缺血后脑水肿。王文等发现在对乙酰氨基酚/扑热息痛所致的急性肝衰竭(ALF)模型中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平明显增高，且与脑中EB含量的显著升高一致，提示TNF-α可能是导致ALF时BBB通透性增加的重要细胞因子。倪彩霞等证实冰片、麝香、苏合香、安息香能显著降低血清中TNF-α含量，对抗BBB通透性增大。 2.5 抗自由基损伤 脑损伤时产生大量自由基，导致血管内皮细胞损伤、BBB遭破坏、神经元损伤等。研究表明冰片、麝香及石菖蒲具抗自由基损伤功能。冰片注射液能 通过降低MCAO模型大鼠脑组织丙二醛(MDA)含量、提高超氧化物歧化酶(SOD)及乳酸脱氢酶(LDH)活力，表现出对实验性脑缺血的保护作用。麝香酮可明显增加完全缺血再灌流大鼠脑组织SOD含量，降低MDA含量，降低缺血、缺氧造成的组织兴奋性氨基酸(excitatory amino acids，EAA)含量，抑制EAA所导致的兴奋性神经毒性。石菖蒲也可降低MDA含量、提高SOD活性，对抗β-淀粉肽25-35(Aβ25-35)诱导的海马神经元自由基损伤。 综上，芳香开窍类中药调节BBB通透性的机制主要集中在影响神经递质、调节P-gp、 调节NO水平、抗炎、抗自由基损伤几个方面，以实现其或“辛香走窜”、“醒脑开窍”、引药上行”及脑保护作用。 3 展望 常见的芳香开窍药，如冰片、麝香、苏合香、安息香和石菖蒲，能够醒脑开窍、引药上行，同时具有脑保护作用。但是，过度的剂量或/及长期服用，同样可能会引起毒性。有文献报道冰片有生殖毒性、鼻黏膜毒性、大剂量神经抑制及致死;麝香具有胚胎毒性、视网膜神经毒性、肝脏及脾脏毒性;过量或长期使用苏合香、石菖蒲均具有毒性，大量的石菖蒲有胚胎毒性及中枢神经毒性。而关于此类中药对脑及血脑屏障毒性的研究报道甚少，有待继续探讨。可见，无论是单独使用、还是复方配伍、抑或制剂研究，此类中药的应用均应在安全范围内。 目前，关于芳香开窍类中药的研究众多，但是主要集中在复方配伍、部分机制研究方面。除了冰片，芳香开窍类中药促进其他药物透过BBB的研究及机制的探讨不多。随着社会的发展，单纯的配伍并不能有效地满足脑部疾病治疗要求。已有研究者将冰片制备成经鼻给药的微乳，或者制备冰片修饰的脂质体、纳米粒，以提高其脑内靶向性及脑部疾病的治疗效果。笔者认为，将传统芳香开窍药性与现代制剂技术相结合，研究新的递药系统，势必能拓宽芳香开窍药的应用、为脑部疾病的治疗提供新的研究策略。