血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）是存在于脑组织和外周血液之间一个复杂的细胞结构，控制脑脊液与血液之间的物质转运，调节和保证大脑内环境的稳定[9-11]。功能正常的血脑屏障在保护脑组织的同时，其选择透过性也可能限制了药物进入脑内发挥作用，降低某些治疗脑部疾病药物的疗效[12-13]。这时就需要增加血脑屏障的通透性，增强药物的治疗效果。但在另一方面，外伤、缺血、感染等多种病理因素，又可能破坏血脑屏障，增加其通透性，引起大量有害物质进入脑内，加重脑损伤，甚至可引起脑水肿[14-16]。这时应当降低血脑屏障的通透性，减少脑组织的损伤。因此，调节或改善病理状态下血脑屏障通透性，促使治疗药物透过功能正常的血脑屏障进入脑内发挥治疗作用，在相应的中枢神经系统疾病研究和治疗中有着重要意义。

 

既往研究显示，冰片能增加血脑屏障通透性，促使药物透过血脑屏障，起到药物增效作用[3-6，17]。同时，冰片又能维持血脑屏障结构和细胞组成的完整性并降低其通透性，从而对血脑屏障及脑组织起到保护作用[18-19]。上述研究提示冰片对血脑屏障具有双向调节作用。而冰片的这种双向调节作用与影响中药双向调节作用的常见因素“成分、剂量、配伍、机体状态”哪些有关[20-21]并不清楚。冰片的这种双向调节作用发生的分子生物学机制亦不清楚。鉴此，作者综合整理和分析了近20余年来有关冰片对血脑屏障影响及其作用机制的研究报道，试图发现其规律，阐释其机制，以供临床和药物开发更多的参考。

 

1 影响冰片对血脑屏障发挥双向调节作用的因素

 

1.1 冰片的成分不同可能并不影响血脑屏障通透性

 

龙脑（C10H18O）为冰片中的药理作用成分，有左旋和右旋2种异构体。天然冰片的主要成分为右旋龙脑，还含有葎草烯、β-榄香烯、石竹烯等倍半萜，以及齐墩果酸、麦珠子酸、积雪草酸、龙脑香醇、古柯二醇等三萜化合物。艾片主要成分为左旋龙脑。现代常用的合成冰片则为消旋混合龙脑[22]。所以，3种冰片的主要化学成分差异体现在龙脑的旋光性不同上。目前关于不同旋光性的冰片对血脑屏障的作用是否有差异尚未见报道。但田徽[23]研究发现艾片（左旋龙脑）与合成冰片（消旋混合龙脑）均使小鼠在脑缺血条件下的存活时间延长，虽然艾片组小鼠存活时间有长于合成冰片组的趋势，但二者并无显著性差异。王怡[24]研究发现天然冰片（右旋龙脑）和合成冰片（消旋混合龙脑）均能对抗大鼠急性心肌缺血，二者并无显著差异，这一结果有旁证的意义。

 

1.2 冰片不同剂量并不影响对血脑屏障通透性的作用方向

 

王剛[25] 、黄萍[26]、董小平[27]等报道了对于生理性动物模型，冰片剂量在50.00～400.00 mg·kg-1单用或与安息香、槲皮素、栀子苷等其他药物配伍使用，均能开放生理性血脑屏障。而何晓静[28]、姚洪武[29]、倪彩霞[18]采用脑缺血病理模型并分别给予冰片2.00，66.60，200.00 mg·kg-1，结果均为降低血脑屏障通透性，保护血脑屏障。而同样在脑缺血模型下采用冰片与麝香配伍，刘亚敏[19]采用3.00 mg·kg-1冰片与1.00 mg·kg-1麝香，姚洪武[29]采用单用66.60 mg·kg-1冰片或配伍66.60，133.20，200.00 mg·kg-1冰片与66.60 mg·kg-1麝香，其结果均为降低血脑屏障通透性，保护血脑屏障。班炳坤[30]分别在类寒闭模型与类热闭模型上，采用66.67，200.00 mg·kg-1冰片与66.67 mg·kg-1麝香，其结果也均为降低血脑屏障通透性，保护血脑屏障。可见冰片剂量在50.00～200 mg·kg-1单用或者配伍使用，其作用趋势相同，剂量并不影响其对血脑屏障通透性的作用方向（表1）。

 

1.3 冰片对于生理性血脑屏障的通透性具有增强的作用

 

王刚[25] 、黄萍[26]、董小平[27]等报道冰片剂量在50.00～400.00 mg·kg-1单用或与安息香、槲皮素、栀子苷等其他药物配伍使用，均能开放生理性血脑屏障，促进药物（伊文思蓝、槲皮素、栀子苷）透过血脑屏障（表1）。

 

1.4 冰片单用或配伍麝香对不同大脑病理模型的血脑屏障均能降低通透性

 

冰片单用能对病理条件下的脑微血管内皮细胞起到保护作用，促进血脑屏障的损伤修复[31-32]。在单用冰片的条件下，倪彩霞[16]采用脑缺血再灌注模型、姚洪武[29]采用急性脑缺血模型，班炳坤[30]分别采用类寒闭模型与类热闭模型，结果均发现冰片能降低血脑屏障通透性，保护血脑屏障。而冰片与麝香配伍后仍然能降低上述试验中的急性脑缺血、类寒闭、类热闭病理模型，以及刘亚敏[17]所采用的脑缺血再灌注模型的血脑屏障通透性，保护血脑屏障。倪彩霞[18]、刘亚敏[19]、班炳坤[30]、何晓静[28]、姚洪武[29]等5人报道，冰片与麝香配伍，均能降低病理性血脑屏障通透性，保护血脑屏障。但与单用冰片组相比，配伍了麝香具有增效作用。显示：缺血、缺血再灌注、类寒闭、类热闭几种大脑疾病模型的差异，并未成为影响冰片作用方向的因素；配伍麝香也未改变冰片对血脑屏障作用的方向（表1）。

 

1.5 冰片配伍其他药物对于病理状态的血脑屏障通透性呈现开放效果

 

张青等[33]采用冰片400.00 mg·kg-1+黄芪40.00 mg·kg-1发现冰片能开放病理性血脑屏障，促进药物入脑。本课题组研究发现[34]，冰片200.00 mg·kg-1+梓醇49.00 mg·kg-1、葛根素200 mg·kg-1可以增加脑缺血模型血脑屏障通透性，并能促进梓醇、葛根素透过血脑屏障。表明病理状态下冰片配伍上述药物具有开放血脑屏障的功能（表1）。

 

2 冰片对血脑屏障通透性双向调节作用的机制

 

血脑屏障是由脑微血管内皮细胞、星形胶质细胞为主形成的一个实质性结构，通过脑血管内皮细胞之间的特殊蛋白，即紧密连接（tight junction，TJ）将细胞膜缝合为一个完整而巨大的血-脑物质交换屏障。血脑屏障完整性与血管内皮细胞紧密连接的结构和功能密切相关[35]。紧密连接能够封闭上皮细胞的间隙，保证物质转运的方向性。紧密连接的开合和胞饮作用是血脑屏障通透性调节的主要方式。血脑屏障能在生理或病理条件下通过调控紧密连接和转运蛋白或酶的表达与活性来调整脑部的营养供应或损伤修复。

 

血脑屏障阻碍了大量的大分子物质进入脑内，因而脑内的物质浓度与血浆有一定差异，尤其是脑内的大分子蛋白质及药物浓度较低。血脑屏障从外向内运转物质的主要途径有5条：①被动扩散，主要是一些脂溶性物质；②特殊转运体，主要运转一些必需物质，如葡萄糖、氨基酸、核酸等；③受体介导的胞饮作用，主要运转蛋白质和多肽；④吸附介导的胞饮作用，主要运转一些非正电荷非特异性的大分子；⑤通过紧密连接的细胞旁路途经，主要为水溶性物质入脑的途经，这是由于紧密连接处存在的亲水性头状区域，能够阻止脂溶性物质进入紧密连接。血脑屏障从内向外转运物质的主要途径是通过内皮细胞上的P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）的外排作用。血脑屏障与其他组织细胞运转的不同主要在于，向内转运的胞饮作用较弱，而脑血管内皮细胞上P-gp高表达所形成的向外转运作用较强，从而形成了屏障作用[36-38]。

 

2.1 冰片可通过抑制NF-κB下调P-gp提高血脑屏障通透性

 

P-gp是亲脂溶性蛋白，大量存在于血脑屏障的血管内皮细胞中[39]，是血脑屏障组织外排的重要方式，其外排底物多为药物、毒素等异身物质。P-gp的功能受多种因素的调控。如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）和内皮素-1（endothelin 1，ET-1）均能在2～3 h内抑制P-gp的表达和功能，但在长时间作用下则均能诱导P-gp的表达。此外，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）也能快速可逆地抑制P-gp的表达和功能。

 

冰片能够抑制P-gp，降低外排作用，发挥开放血脑屏障的作用。冰片对于P-gp的抑制作用最早由陈艳明通過海拉细胞系和犬肾内皮细胞模拟血脑屏障模型研究发现。冰片在此实验中均能明显地增强长春新碱所致的细胞毒性，作用与维拉帕米相似。其机制可能为：冰片是脂溶性很强的药物。5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）是已知的血脑屏障开放性递质[44]。当冰片进入血脑屏障的血管内皮细胞后，因其脂溶性很强容易与亲脂溶性的P-gp结合，竞争性抑制了亲和力小的5-羟色胺与P-gp的结合，从而减少了5-羟色胺被P-gp泵出细胞外的几率，5-HT在血管内皮细胞内蓄积，导致血脑屏障开放。当冰片与槲皮素等药物同用时，槲皮素等药物特性与5-HT类似，因为与P-gp结合力小而避免了被P-gp泵出细胞外，从而在细胞内蓄积，提高了在脑组织含量，促进了血脑屏障开放。

 

核转录因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）的抑制蛋白是IκB（inhibitor of NF-κB）。经典的NF-κB是由2种蛋白（p50和p65或者RelA） 组成的异二聚体。当细胞处于静息状态时，NF-κB二聚体与IκB家族（以IκBα和IκBβ为代表）相结合形成三聚体，以无活性的形式存在于细胞质中。当细胞受外界信号刺激时，经一系列激酶激活，促使IκBs降解，释放出NF-κB，并易位至细胞核内，参与靶基因的调控作用。即当IκB表达上调时，导致NF-κB的表达下调，从而抑制了P-gp的表达。大量研究表明，醋酸铵、白藜芦醇、二甲双胍、硼替佐米等药物均可通过抑制NF-κB来抑制P-gp表达。研究发现，对脑微血管内皮细胞给予10，20 mg·L-1的冰片30 min后，核因子κB抑制蛋白IκB表达上调。提示冰片对P-gp的抑制作用可能与抑制NF-κB有关。

 

2.2 冰片可通过促进细胞吞饮作用提高血脑屏障通透性

 

陈艳明[43]用马丁达比狗肾上皮细胞系作为血脑屏障的体外模型，给予冰片血清24 h后观察到细胞吞饮囊泡数量增加、粒径增大，移除冰片血清24 h后上述作用消失，说明了冰片能使血脑屏障细胞吞饮小泡数量增多、体积增大，且作用可逆。提示了冰片可能通过促进细胞吞饮作用开放血脑屏障。但在体内及由脑微血管内皮细胞等建立的血脑屏障体外模型上的此项研究，尚未见报道。

 

2.3 冰片可通过抑制IL-1β，MMP-9降低血脑屏障通透性

 

基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）为Ca2+依赖性的蛋白酶，可降解血管外基膜，降解血脑屏障紧密连接，破坏血脑屏障[18]。白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）也参与介导了开放血脑屏障的作用，并能促进MMP-9上调，联合导致血脑屏障的破坏[53-54]。相应的，通过抑制大鼠缺血性卒中模型中IL-1β的增加，可保护血脑屏障[55]，降低血脑屏障通透性。相关研究也发现了冰片能够下调IL-1β及MMP-9的表达，对抗其对血管外基膜及血脑屏障紧密连接的降解，体现出降低血脑屏障通透性，保护血脑屏障的作用[18，56-57]。

 

2.4 冰片可通过影响NO的含量双向调控血脑屏障通透性

 

血脑屏障通透性的重要调节分子是一氧化氮（nitric oxide，NO）。NO由神经型一氧化氮合酶（neuronal nitric oxide synthase，nNOS）、内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）、诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）3种酶表达。生理状态下，组织细胞不表达iNOS，少量表达nNOS和eNOS，维持神经系统和脉管系统功能正常。病理状态下，神经元、星形胶质细胞、内皮细胞等组织细胞将表达iNOS，并大量产生NO，破坏血脑屏障，增加其通透性，引起脑水肿并进一步加重脑组织损伤[58-60]。

 

冰片能降低病理状态下内皮细胞中iNOS表达，体现出与病理因素导致血脑屏障开放性质截然不同的方式，冰片对血脑屏障的开放作用为一种生理性的开放[61]。课题组前期研究也发现了冰片能够对局灶性脑缺血模型上调eNOS表达，上调NO含量，从而开放血脑屏障[34]。依据现有试验结果，目前较为公认的是，冰片能够上调eNOS的生理性表达，促进血脑屏障通透性生理性开放，而抑制iNOS的病理性表达，降低病理性血脑屏障通透性，从而对血脑屏障通透性具有双向调控作用[56，62]。

 

2.4.1 冰片可能通过影响Ca2+-eNOS-NO通路调节血脑屏障通透性 NO开放血脑屏障的主要通路为Ca2+-NOS-NO-sGC-cGMP-PKG通路[63-64]。eNOS为Ca2+依赖性的酶，Ca2+激活eNOS后，合成NO。NO的受体为可溶性鸟苷酸环化酶（soluble guanylate cyclase，sGC），当sGC被NO激活后，可将三磷酸鸟苷（guanosine triphosphate，GTP）转化为环磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）。cGMP作为第二信使激活信号级联反应下游元件蛋白激酶G（protein kinase G，PKG）。PKG活化后，可能将血管扩张剂刺激磷蛋白（vasodilators-stimulate phosphoprotein，VASP）磷酸化，形成PKG-VASP复合体，导致纤维形肌动蛋白（fibrous actin，F-actin）的再分布，引起血脑屏障功能的改变。此外，PKG还可能参与肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase，MLCK）的激活，导致MLC的磷酸化，从而影响细胞张力和细胞间隙[63-65]。

 

对于上述通路，Ca2+只能激活eNOS，不能激活iNOS，因为iNOS并非Ca2+依赖性的酶。研究证实冰片能够影响细胞中Ca2+的浓度，因而能够影响eNOS的表达量。例如动物实验显示，冰片200.00，133.33 mg·kg-1灌胃脑缺血再灌注大鼠，能极显著降低缺血侧脑组织中Ca2+含量[66]。体外研究也发现，含冰片的血清能显著抑制5-HT诱导的血小板胞内Ca2+升高[67]。此外，脑缺血再灌注小鼠尾静脉注射冰片2.00 mg·kg-1，发现冰片能显著提高小鼠脑组织中Ca2+-ATP酶的活力，促进Ca2+从胞内排出胞外[28]。上述试验结果提示，冰片能降低病理性脑组织细胞中Ca2+的浓度，但另有研究发现冰片能够提高正常大鼠、脑外伤和脑炎模型大鼠脑组织中的Ca2+含量[62]。因此，冰片对于病理性脑组织中NO上游Ca2+的含量是升高还是降低，尚有待进一步探明。

 

2.4.2 冰片可能通过影响VEGF-eNOS-NO通路调节血脑屏障通透性 有文献同时指出VEGF-PI3K-Akt-eNOS-NO血脑屏障激活通路的存在[68-69]。VEGF可通过激活胞内磷脂酰肌醇激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）及其下游的Akt（亦称PKB，protein kinase B），从而上调eNOS表达，合成NO[69-72]。而PI3K/Akt-eNOS通路還可反过来激活诱导VEGF产生[73]，形成循环。

 

研究发现，大鼠脑缺血再灌注损伤后脑内VEGF表达显著增加，从而促进NO合成与释放增多，导致血脑屏障损伤。而冰片200.00 mg·kg-1灌胃后，缺血侧脑组织中VEGF含量显著降低，同时脑内皮细胞、星形胶质细胞、神经元形态结构较模型组完整，紧密连接结构较清晰，提示冰片对血脑屏障的保护作用可能与降低VEGF有关[18]。

 

值得重视的是，激活NO对血脑屏障的调控途经并不仅仅为Ca2+-NOS-NO通路和VEGF-PI3K-Akt-eNOS-NO通路。星形胶质细胞也可通过释放TNF，促使内皮细胞合成NO[74]。而另有研究表明，给予小鼠脑内皮细胞硝普钠（NO供体）后，新长春碱在胞内的积累增加，表明P-gp功能下调。而在ATP再生系统下，道诺霉素的摄取下降，揭示P-gp的功能恢复[75]。P-gp为ATP依赖性的酶，其研究提示NO抑制P-gp的功能可能与阻碍ATP与P-gp结合有关。冰片对血脑屏障通透性的调控作用是否与TNF-NO，ATP-NO等其他通路有关尚未见报道。总之，冰片通过NO调控血脑屏障通透性作用的详细机制较为复杂，有待进一步阐明（图1）。