脊髓损伤（SCI）是指由于外界冲击或多种原因导致脊柱内部结构损伤，并造成损害及以下区域发生一系列运动和知觉障碍的一类疾病^[1]。SCI又可分为原发性和继发性损伤^[2]：原发性损伤是因机械性损伤，引起脊髓挫伤、神经脱髓鞘及坏死等病理改变。继发性损伤发生在原发性损伤后，涉及神经元死亡、轴突变性、神经胶质瘢痕形成等一系列病理机制，这些机制可能加剧损伤，导致功能进一步丧失^[3]。亚洲地区SCI发生率逐年上升，据估计年患病率约0.006%^[4]。手术治疗和药物治疗是目前SCI的治疗方法^[5]，但由于可能伴随的不良反应等问题，这些治疗方法仍存在争议。因此，寻找临床疗效优、不良反应少、经济效益好的治疗策略仍是未来该研究领域的热点。

葛根为豆科植物葛的干燥根，具备解肌退热、透疹、升阳止泻、生津止渴、通经活络等功效，临床长于医治项背强痛、中风偏瘫、外感发热、泄泻等症^[6]。葛根素[8-β-D-吡喃葡糖基-7-羟基-3-（4-羟苯基）-4H-1-苯并吡喃-4-酮]是从葛根中提取的异黄酮类化合物（图 1）。近来研究显示，葛根素对包括脊髓损伤、脑缺血、帕金森病等中枢神经系统疾病亦具保护作用^[7]。因此，本研究对葛根素治疗SCI的相关研究进行综述，探讨葛根素在不同角度下对SCI的保护作用及机制。

1 调节炎症因子，抑制炎性反应 1.1 通过抑制炎症介质表达减轻炎性反应

SCI后的炎症反应是中枢神经系统（CNS）的先天免疫系统对炎症攻击的反应激活，是二次损伤的关键因素^[8]。在SCI后，一系列炎症介质包括肿瘤坏死因子α（TNFα）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）显著增加，驻留的小胶质细胞、星形胶质细胞、外周来源的免疫细胞和内皮细胞应激性上调，导致免疫细胞广泛浸润，造成炎性损伤。若不及时干预将导致CNS损伤后炎症过程过度反应，产生额外的炎症介质，加剧病变部位的细胞凋亡^[9]。

Ullah等^[10]研究葛根素在小鼠炎症动物模型中的作用时发现，葛根素给药后能明显抑制IL-1β、IL-6、TNF-α和血管内皮生长因子（VEGF）等炎症介质的mRNA表达水平，进而抑制炎性物质释放，减轻炎性水肿，缓解损伤带来的痛觉过敏及异常痛觉。葛根素也抑制了血浆一氧化氮（NO）水平，研究发现NO的程度可能与炎症强度直接相关，这提示葛根素可通过抑制NO浓度显著降低炎症强度^[11]。可见，葛根素可直接抑制炎症因子的表达，从而减轻炎症强度及炎症带来的损伤，进而抑制神经细胞的痛觉超敏现象。

1.2 通过上调miR-214表达减轻炎性反应

微小RNA（miRNA）是一类非编码小RNA分子，通过结合到信使RNA调控基因表达，影响细胞功能和生物学过程。在SCI后，miRNA表达失调将影响SCI的进展。miR-214作为一种miRNA，通过负调控特定的靶基因，减轻脊髓损伤后的神经炎性反应^[12]。

王光健等^[13]用葛根素治疗以过氧化氢刺激体外培养的大鼠脊髓神经元损伤细胞模型，实验结果表明，损伤模型中会出现miRNA表达失调，影响脊髓再生和脊髓可塑性。葛根素作用后可明显降低模型TNF-α、IL-1β和IL-6水平，并降低细胞内活性氧（ROS）、裂解半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（Cleaved-caspase 3），提高神经元细胞数量及超氧化物歧化酶（SOD）活性。通过进一步实验，发现当转染抑制miR-214的表达后，葛根素的神经保护作用被逆转。这表明miR-214在葛根素发挥保护作用中起着关键作用，葛根素可上调miR-214来减少氧化损伤及其带来的细胞凋亡，减轻神经炎性反应，对神经元发挥保护作用。

1.3 通过调控NF-κB通路减轻神经损伤

NF-κB通路的激活被认为是调节炎症反应的关键因素。在SCI中，由于损伤微环境的变化，各种细胞和酶介导的信号通路产生ROS，导致介导炎症小体激活、p65亚基的过度表达和其向细胞核的易位，以及促进NF-κB结合活性加强等炎性事件，释放炎症因子，进一步加剧炎症反应^[14]。

Liu等^[15]将葛根素用于神经性疼痛的大鼠实验发现，葛根素可抑制TNF-α、IL-1β和IL-6的上升，降低NF-κB p65、p65细胞核易位及DNA结合能力，减缓脊髓胶质细胞激活，打破由脊髓神经免疫和炎症激活的促炎因子、神经胶质细胞和NF-κB三者介导的正前馈环。陈璐等^[16]实验则表明，100mg/kg腹腔注射葛根素可抑制Toll样受体4（TLR4）及p65蛋白表达，减轻NF-κB通路激活，进而降低小胶质细胞的神经炎症反应。由此可见，葛根素能够通过抑制NF-κB通路，抑制致炎因子释放及胶质细胞活化，减轻神经损伤，保护神经元细胞。

1.4 通过调控转化生长因子-β（TGF-β）/Smad通路减轻神经炎症

TGF-β通过与其下游信号分子Smad家族蛋白相互作用，参与调控细胞的增殖、分化、迁移以及凋亡等关键生物学过程。在SCI后，TGF-β与其受体结合，激活包括Smad2、Smad3等Smad蛋白，进入细胞核调节基因表达，起到抑制炎症、减少细胞凋亡、防止神经胶质疤痕形成和促进神经再生等作用^[17]。

Xie等^[18]的大鼠实验结果表明，葛根素激活TGF-β/Smad信号通路，抑制TNF-α和IL-1β等相关炎症因子，增加TGF-β和白细胞介素-10（IL-10）水平，进而减轻炎症症状。在分子水平上，葛根素激活TGF-β、p-Smad2和p-Smad3，同时下调NF-κB p65的蛋白表达，以上表明葛根素可通过激活（TGF-β）/Smad相关蛋白，恢复微环境中抗炎和促炎因子间的平衡，抑制神经性疼痛，促进轴突再生，进而对神经组织起到保护作用。

综上可见，葛根素能通过抑制炎症因子表达及干预miR-214表达、调控NF-κB、Smad等抗炎相关因子的活性，减少氧化损伤，降低炎症带来的神经疼痛，从而直接或间接改善炎症反应，促进神经再生，发挥保护作用。

2 抑制神经细胞凋亡 2.1 通过调控PI3K/Akt信号通路缓解细胞死亡

细胞凋亡，作为一种程序性的细胞自我凋亡机制，常被视为SCI后继发损伤阶段细胞死亡的关键途径。在SCI后，炎症反应导致脊髓内的神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞等发生进一步丢失，妨碍神经组织的修复再生和功能恢复^[19]。PI3K/Akt信号通路是葛根素促进细胞存活的关键通路^[20]。已有研究表明其可能与多种保护机制有关，如通过激活下游因子Nrf2，增强抗氧化蛋白表达减轻氧化应激；通过抑制促炎因子，提高抗炎因子的表达，缓解炎症损伤；通过促进神经生长因子的分泌，保护神经元、轴突和髓鞘等^[21]。

Zhang等^[22]研究葛根素对急性SCI大鼠的神经保护作用发现，葛根素在50和100 mg/kg给药后，PI3K及磷酸化Akt（Ser473）的水平得到提高，细胞凋亡相关蛋白Bcl-2表达量上升，而促凋亡蛋白Bax和cleaved-caspase 3的水平则有所下降，进而减少了神经元丢失数量。病变部位的mRNA表达水平和TNF-α、IL-1β和IL-6受到抑制，炎症反应减轻。同时生长相关蛋白43（GAP-43）表达上升，这意味着神经元再生得到促进，大鼠运动能力恢复加速。吕婧等^[23]发现葛根素可下调脊髓组织中PI3K、Akt、mTOR蛋白表达，减少炎症和细胞凋亡率，起到对神经的镇痛作用。这表明葛根素可调节PI3K、Akt等蛋白表达，缓解炎症带来的组织学损伤，减少神经元丢失，抑制胶质细胞活化，促进再生恢复，进而减轻脊髓神经细胞凋亡，促进功能恢复。

2.2 通过抑制细胞周期蛋白依赖性激酶5（Cdk5）激活减轻细胞凋亡

Cdk5作为丝氨酸/苏氨酸激酶家族的一员，与神经细胞发育和凋亡过程密切相关。Cdk5的活性决定了神经系统的稳态，缺失或功能低下将导致神经发育障碍，而过度激活则会导致神经元死亡。SCI后，Cdk5的异常激活将加剧神经元损伤，并伴随裂解物的积累，影响神经恢复^[24]。

Tian等^[25]探讨葛根素治疗大鼠急性脊髓缺血再灌注损伤（IRI）的作用机制，对葛根素组每24h腹腔注射葛根素50 mg/kg。结果表明，葛根素抑制了Cdk5与裂解物p25的积累，减少p25导致的Cdk5异常激活，葛根素组的脊髓梗死体积明显减少，提高了细胞存活数量，神经功能缺损得到了显著保护。可见，葛根素能抑制Cdk5异常激活，减少p25的积累，极大地阻止IRI带来的脊髓神经元损伤，改善脊髓运动功能。

2.3 激活Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）通路保护神经元细胞

Wnt/β-catenin信号通路在SCI病理过程中起着重要调控作用，被认为与脊髓神经细胞自噬凋亡、抗炎反应、促进细胞及轴突再生等密切相关。研究表明，SCI后蛋白精氨酸甲基转移酶5（PRDM5）可通过甲基化，或通过介导通路拮抗蛋白表达，激活Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因，保护神经元并轴突再生等促进恢复，对SCI后的神经修复和功能恢复产生积极影响^[26]。

李洋等^[27]对葛根素对急性脊髓损伤大鼠神经元功能的保护作用机制进行研究，将50只大鼠分为模型组、假手术、葛根素组、PRDM5过表达及葛根素+PRDM5过表达组并建立模型。结果发现，葛根素组SCI损伤节段受损程度较模型组明显减轻，神经元凋亡减少，轴突得到一定量再生。且大鼠PRDM5、糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）表达降低，Wnt1、p-GSK-3β、β-catenin蛋白表达水平明显升高，PRDM5过表达组中注射葛根素后发现，葛根素能起到逆转PRDM5的作用。这表明葛根素可能通过调控PRDM5/Wnt/β-catenin通路，影响相关蛋白表达，减少神经元死亡，发挥神经保护作用，加速SCI后运动功能恢复。

综上可见，葛根素能通过促进PI3K及磷酸化Akt（Ser473）表达、调控Cdk5、Wnt/β-catenin等蛋白表达，减轻SCI后炎症及IRI带来的链式反应，减少神经细胞凋亡，进而保护神经功能。

3 缓解氧化应激 3.1 通过抑制p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）缓解氧化应激

ROS生成与氧化应激被认为是SCI后继发性损伤的关键。在SCI引发的一系列病理生理条件下，损伤部位缺血缺氧、局部自由基过量产生一系列事件会进一步加速ROS生成。当ROS产生速度快于细胞抗氧化速度时，将出现氧化应激导致的器官系统病灶改变^[28]。SCI发生后，ROS作为信号将作用于MAPK激酶，进一步磷酸化激活p38 MAPK，促进TNF-α、IL-1β和IL-6等炎症因子表达，促进氧化应激损伤，加剧细胞凋亡 ^[29]。

Chen等^[30]用白藜芦醇和葛根素负载纳米颗粒处理SCI大鼠模型，发现10mg/kg的纳米颗粒处理后大鼠p38 MAPK磷酸化表达和血浆亚硝酸盐/硝酸盐水平显著降低，并通过升高GSH、SOD、CAT等抗氧化酶水平，减少NO、丙二醛（MDA）及晚期氧化产物（AOPP）的方式，降低IRI诱导的自由基，保护脊髓免受IRI引起的氧化应激损害，保护脊髓神经元细胞，这意味着葛根素可能通过抑制p38 MAPK减少IRI诱导的氧自由基生成，降低炎症水平，对氧化损伤产生防御作用。

3.2 通过调节核因子E2相关因子2（Nrf2）缓解氧化应激

Nrf2与氧化应激密切相关。Nrf2通常以未激活形态存在于细胞质内，SCI发生后，ROS的大量堆积刺激神经细胞，Nrf2会快速从细胞质中解离并迁移至细胞核，进而触发一系列下游基因如谷胱甘肽过氧化物酶、血红素加氧酶1（HO-1）等转录表达，抑制核易位，在神经细胞损伤中起到负面作用^[31]。

Zhang等^[32]的实验表明，葛根素明显抑制了受损神经细胞ROS生成和并促进了抗氧化基因的表达补偿。体内实验中，葛根素显著上调了SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶的活性以及谷胱甘肽（GSH）含量，减少MDA积累，减少HO-1等蛋白表达的增加。体内和体外中均观察到葛根素对Nrf2激活的抑制作用，表明葛根素可能通过Nrf2介导的氧化应激，缓解脂质过氧化、减少ROS积累，并提高抗氧化剂水平，实现对神经细胞的保护作用。

综上可见，葛根素可通过抑制p38 MAPK、下调Nrf2抑制ROS积累，减缓氧化应激反应和脂质过氧化水平，同时增加抗氧化防御能力，从而起到神经保护作用。

4 改善脊髓缺血

原发性损伤后，将可能进一步引发IRI，包括脊髓缺血、炎症反应、细胞凋亡坏死、氧自由基生成以及谷氨酸兴奋性毒性作用等一系列病理事件。这些事件会加剧神经元细胞缺失，对康复过程产生不利影响^[33]。缺血条件下，神经元和胶质细胞的ATP产生减少，导致钠钾泵的活性降低。钠钾泵的功能衰竭会触发谷氨酸转运体的逆向运作，这将促进细胞外间隙中谷氨酸的释放和积累。同时，由于ATP缺乏，胱氨酸的摄取和释放受限，这进一步降低了细胞内谷胱甘肽的合成。谷胱甘肽是一种重要的抗氧化剂，其合成的减少会减弱细胞对氧化应激的防御能力，加剧细胞损伤。而这将引起氧自由基积累，细胞器受损，释放细胞内的钙离子，导致细胞内钙离子浓度升高；同时激活NMDA受体和AMPA受体会导致钙离子的过量流入，导致细胞内环境的紊乱，这会形成一种负面循环，加剧神经细胞的损伤^[34]。

Sang等^[35]研究葛根素对脊髓IRI兔子模型神经功能和组织病理学变化的影响，发现葛根素组神经功能评分及脊髓前角正常运动神经元数量均高于对照组，显著改善了脊髓IRI后神经功能和组织病理学损伤。Tian等^[36]对葛根素治疗脊髓IRI做了一系列研究。他们的研究显示：葛根素治疗脊髓IRI的最佳治疗时机在损伤后4小时内，且继发损伤将引起硫氧还蛋白（Trx）表达水平降低，葛根素通过促进Trx-1和Trx-2的mRNA表达，减少细胞凋亡。葛根素的保护机制还涉及谷氨酸mGluRs-1 mRNA表达减少，减少谷氨酸释放量，以及Cdk5和p25的抑制^[37]。这表明葛根素可通过多机制、多靶点，对脊髓IRI后由缺氧和炎症反应等事件造成的链式反应，以及进而引发的神经细胞数量减少发挥保护作用。

5 调节神经胶质细胞

SCI发生后，星形胶质细胞、小胶质细胞等神经胶质细胞在损伤修复过程中扮演重要角色，影响胶质瘢痕形成^[38]。在SCI急性期，星形胶质细胞会出现反应性增生，它们通过形成胶质瘢痕来隔离损伤区域，这有助于限制炎症反应扩散到周围的正常组织中。胶质瘢痕的形成在一定程度上可以防止损伤的进一步扩大，但它也可能阻碍神经组织的再生和修复：随着时间拉长，过度胶质瘢痕形成、生长抑制因子和炎症因子的分泌反而阻碍了轴突再生，产生神经毒性^[39]。小胶质细胞则根据局部微环境转变为两种主要的表型：M1型，具有促进炎症的特性；M2型，具有抑制炎症的特性。M1型小胶质细胞在SCI后迅速激发，并释放大量促炎细胞因子，吸引免疫细胞聚集损伤区域，触发炎症级联反应。然而过度炎症和神经毒性作用也将加重神经元死亡和轴突损伤^[40]。SCI动物模型研究发现，在SCI后期，M1型逐渐向M2型转变，开始占据主导地位。M2型通过分泌特定神经生长和营养因子，如神经生长因子、脑源性神经营养因子等，发挥抗炎和神经保护作用^[41]。研究表明葛根素具有调节胶质细胞活化的能力：葛根素能够有效抑制胶质细胞的过度活化，减少炎症反应，从而对神经细胞提供保护^[42]。这种作用可能有助于减轻SCI后的继发性损伤，改善神经功能恢复。综上表明葛根素可通过多途径调节胶质细胞，减缓炎症反应，抑制胶质细胞活化及瘢痕形成，促进功能恢复进而发挥保护作用。

6 小结

SCI是目前最具致残性的神经系统疾病之一，可严重影响患者的自主生活质量和社会活动能力。葛根素的药代动力学表明，其总体具有较高的安全性，且能有效透过血脑屏障，是治疗中枢神经系统疾病具有前景的药物之一。本文通过总结葛根素在SCI中的保护作用机制，发现葛根素可以通过抗炎、抑制细胞凋亡、缓解氧化应激、改善脊髓缺血、调节神经胶质细胞等多途径，调控NF-κB、TGF-β/Smad、PI3K/Akt、Wnt/β-catenin、p38 MAPK、Nrf2等多通路多靶点发挥保护作用。与目前的常规药物相比，其作用途径及作用机制更为复杂，需要未来的研究者更深入的探索。尽管如此，葛根素目前的应用受到水溶性低、脂溶性差和肠道通透性差的限制，生物利用度有限。高分子材料、纳米技术和颗粒工程等新型制剂的研究是必要的。其次，虽然葛根素总体安全，但部分研究显示葛根素可能具有一定生殖毒性，长期大剂量使用亦有可能导致肝肾毒性，药物安全用量及在人群中的不良反应需进一步评估。此外，目前的研究仍集中于基础研究，且存在实验指标固化，方法单一等问题，缺乏临床研究支撑及循证医学支撑，对于能否替代西药，或能否联合西药以提高疗效及安全性，仍待进一步循证医学证明。因此，为了将葛根素更广泛应用至临床，还需更多系统深入的研究。相信在未来，随着研究的深入，葛根素可以更安全的应用到SCI患者治疗当中，为患者提供更有效的治疗方案。