癫痫是一种由多种原因引起反复发作的脑神经元异常放电的神经系统疾病，根据流行病学调查显示，全球患有癫痫的人数高达7 000万，并且患病人数逐年增长［1］。本病发病机制异常复杂，与中枢神经系统（CNS）兴奋性/抑制性神经递质分泌不平衡、氧化应激、炎症、神经胶质细胞以及基因的异常表达等多种原因关系密切［2-3］。目前治疗癫痫的主要手段是抗癫痫药物治疗，可以作用于离子通道、神经突触、炎症因子等靶点发挥抗癫痫作用。苯妥英钠、卡马西平等钠离子（Na+）通道阻滞剂可以作用于Na+通道，阻断神经元反复放电，也可以作用于钙离子（Ca2+）通道，达到抗惊厥作用。苯二氮卓和巴比妥酸盐类药物能够调节γ-氨基丁酸（GABA）系统，增加脑内或突触内的GABA水平，拉莫三嗪可以通过调节钠通道，阻断Glu的释放，调节Glu/GABA平衡［4］。还有阿达木单抗、托西珠单抗等一系列抗炎药，他们可以作用于炎症因子肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素-6（IL-6）等靶点产生抗癫痫作用［5］。虽然西药治疗在治疗癫痫中仍处于核心地位，但是也有不足之处，长期服用会产生一系列的不良神经症状、视听觉问题以及损害肝肾功能等不良反应［6］。所以，能够减轻不良反应，改善治疗效果的辅助药物是目前临床上迫切需要的，这也一直是抗癫痫治疗的研究方向。在祖国医学中，癫痫归属于“痫证”，认为是由多种因素导致脏腑功能失调，风火痰瘀闭阻清窍，致使气机逆乱、元神失控而发。中医理论经过数千年的打磨、延续至今，目前大量的临床和实验证明中医药能够有效减少癫痫的发作频次，改善临床症状，已经受到了广大医疗、研究人员的认可。石菖蒲具有开窍豁痰、醒神益智、化湿开胃的功效，在治疗痫证时效果显著。一方面，诸多名老中医在临床上多配伍石菖蒲改善癫痫症状，通过对现代文献中治疗癫痫的方药使用规律研究发现，石菖蒲在治疗癫痫的药物使用频次中居于首位［7］，国医大师张学文［8］、周仲英［9］、熊继柏［10］等治疗痫证时均配伍石菖蒲以达化痰开窍之功。根据赵建军教授治疗癫痫病的数据挖掘结果来看，其使用频率最高的中药即为全蝎、僵蚕、蜈蚣、石菖蒲。赵教授认为，治疗癫痫时应从肝入手，疏肝解郁，同时清泻肝火、心火，宁心安神。故在治疗时配伍以石菖蒲入心经而开心窍，安心神又醒神志［11］。另一方面，中药复方石菖蒲制剂治疗癫痫的效果也极为突出，张建磊等［12］对石菖蒲复方汤剂的有效性进行Meta分析，发现其治疗作用可能相当于或略优于抗癫痫西药苯巴比妥、苯妥英钠，能够有效消除异常脑电图。故本文对石菖蒲治疗癫痫的可能作用靶点及相关研究进行综述，以期为石菖蒲防治癫痫的推广应用提供科学依据。1 石菖蒲的研究概况石菖蒲为天南星科石菖蒲的干燥根茎，性辛、苦、温，归心、胃经［13］，医书中最初记载石菖蒲见于《神农本草经》，位居上品。《本草纲目》言其：“治中恶卒死，客忤癫痫，下血崩中，安胎漏，散痈肿。”另外石菖蒲在抗癫痫的中药复方中多为佐使药，常以引经药的身份出现，在治疗癫痫上以被各大医家广泛使用。石菖蒲药用部位及所含的化学成分包括挥发油类（细辛醚、芳樟醇等）、黄酮类、萜类、有机酸类、氨基酸类及糖类等多种化合物［14］。其药理作用主要包括镇静、抗惊厥、抗抑郁、抗痴呆、保护心脏、增强免疫、降脂、抑菌抗炎及抗疲劳等多种作用［15］。其中挥发油是发挥抗痫机制的主要活性成分，而细辛醚又是石菖蒲挥发油的主要成分。细辛醚化学名称为2，4，5-三甲氧基-1-苯丙烯，分子式为C12H16O3，有3个同分异构体，分别为α-细辛醚、β-细辛醚和γ-细辛醚，目前α-细辛醚、β-细辛醚是国内外研究热点［16］。随着在α-细辛醚在临床上使用逐渐增多，相关不良反应屡见报道，但α-细辛醚可以在体内代谢产生α-细辛醇［反式-3-（2，4，5-三甲氧基苯基）丙-2-烯-1-醇］，分子式为C12H16O4，现代研究能够以α-细辛醚为药效基础，对其分子结构进行改造，设计合成出来此种代谢产物，其抗痫作用更加显著，毒性更低［17］。但是关于石菖蒲在抗癫痫方面的药理研究相对较少，本研究通过对癫痫的发病机制以及石菖蒲的药理作用进行分析研究，以探讨石菖蒲治疗癫痫的药理机制。2 石菖蒲在癫痫中的治疗机制2.1　调节神经递质水平癫痫的发生与神经生物学相关因素有着密切的关系，神经系统主要依赖兴奋性神经递质和抑制性神经递质之间的平衡发挥正常的作用，两种神经递质水平失衡，会引发不可逆的神经元损伤［18］。Glu是CNS中一种兴奋性神经递质，能够在星形胶质细胞中快速传递信号，促进神经元兴奋［19］，GABA是一种能够抑制神经元兴奋的神经递质，Glu浓度过高、GABA浓度过低都会诱发癫痫，而石菖蒲的药效成分能够通过调节GABA和Glu之间的平衡有效减少癫痫的发作频次（见图1）。10.13422/j.cnki.syfjx.20221008.F001图 1石菖蒲调节神经递质水平的作用机制Fig. 1Mechanism of regulation of neurotransmitter levels in Acorus tatarinowii在谷氨酸脱羧酶（GAD）的作用下，Glu脱羧基成为GABA，GABA又可在γ-氨基丁酸转氨酶（GABA-T）作用下将其氨基转移给α酮戊二酸，生成琥珀酸半醛及Glu。石菖蒲挥发油成分α-细辛醚可以通过抑制GABA-T，提高脑内GABA水平［20］，还能够降低海马内超载的Ca2+和Glu水平，抑制兴奋性毒性［21］。而代谢产物α-细辛醇可以活化GAD，提高GABA水平，也能作用于GABAA受体，调节氯离子内流，发挥抗癫痫效果［22］。N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体产生活性后，大量Ca2+会通过NMDA通道进入细胞内，造成神经元损伤，NMDA受体的过度活动会诱发神经元兴奋，引起癫痫发作，α-细辛醚和β-细辛醚能够阻断NMDA受体，抑制兴奋性氨基酸毒性［23］，芳樟醇也可以通过调节NMDA受体发挥神经保护作用，还能通过调节γ-氨基丁酸A型（GABAA）受体起到抗惊厥效果［20］。石菖蒲的另一有效成分桉脂素能够提升最大电休克试验（MES）和戊四唑（PTZ）致痫小鼠脑内的GABA水平，具有明显的抗惊厥和镇静能力，其机制与上调GABAA受体和GAD的表达有关［24］。NR2作为Glu离子通道受体NMDAR其中的一种亚基，其中NR2B在海马和大脑皮质表达最广泛，石菖蒲复方制剂癫痫清颗粒调节神经递质失衡可能与抑制NR2B的过度表达有关，使其无法与NMDA受体结合，从而降低神经元兴奋性［25］。2.2　调节c-fos基因的表达有研究证实c-fos作为一种即早基因，在癫痫的发病过程中发挥重要作用，癫痫发作的时间越长，大脑中c-fos的表达量就越高，这种基因可以通过调控一系列细胞外信号编码FOS蛋白，FOS蛋白对靶基因的表达有调节作用，进而改变CNS神经元形态、结构和功能［26］。在PTZ诱导的癫痫斑马鱼模型中，模型斑马鱼大脑中c-fos基因的表达较正常斑马鱼有所增加［27］，而通过抗癫痫药物丙戊酸（VPA）的治疗后，脑内c-fos基因的水平显著降低，癫痫症状有所改善，推测可能是通过降低c-fos水平、改变大脑神经递质水平表达发挥抗痫作用［28］。α-细辛醇作为α-细辛醚的代谢产物，其抗癫痫的能力更强［29］，可以通过降低PTZ诱导的癫痫模型斑马鱼的c-fos基因表达水平，调节异常的神经元活动，降低脑部异常放电峰值，延长癫痫潜伏期，已逐渐成为治疗癫痫的新候选药物［30］。石菖蒲的挥发油成分亦可降低癫痫模型大鼠脑内c-fos基因的表达，可能与抑制脑内Glu的水平有关［31］。此外，石菖蒲复方制剂癫痫清颗粒［25］、石甘散［32］同样能够通过抑制癫痫大鼠脑内c-fos的表达起到抗癫痫的作用。另一方面，c-fos对神经元的生长及分化有促进作用，能够延缓神经元的衰老，方永奇等［33］认为β-细辛醚上调慢性癫痫大鼠c-fos蛋白水平并促进后期反应基因的表达，提升抑制性神经递质及受体等水平，从而控制癫痫发作。2.3　抗氧化应激反应，清除氧自由基调节目前认为氧化应激与癫痫有着很强的相关性，此反应主要发生在神经元和星形胶质细胞中［34］。自由基过量产生导致的神经元亢奋和氧化损伤贯穿于癫痫整个病程，癫痫相关神经元的长时间兴奋会导致体内活性氧（ROS）的产生增加，进而生成氧自由基（OFR），会对大脑组织和细胞造成损伤，而丙二醛（MDA）作为脂质过氧化物的分解产物，其生物毒性非常大。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）及过氧化氢酶（CAT）是清除OFR的防御标记物，能够反映机体清除OFR的能力［35］。α-细辛醚对线粒体损伤后ROS的活力有抑制作用，可以减少细胞中过多的ROS，降低其对线粒体及细胞的损伤［36］。β-细辛醚能够提高细胞中CAT、GSH的活力，显著降低胱天蛋白酶-1（Caspase-1）、IL-18表达水平，还可以抑制过氧化氢（H2O2）诱导的细胞焦亡，发挥抗氧化作用，进而保护细胞［37］。环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α（PGC-1α）通路信号通路作为一个新的、有效的氧化应激神经保护靶点，CREB是PGC-1α基因表达的上游激活因子，PGC-1α参与多种能量代谢进程，可以调控下游基因的表达，诱导SOD1、SOD2、GPx1等抗氧化蛋白的增加，从而促进ROS代谢［38］。石菖蒲的挥发油可能通过刺激CREB的激活，诱导PGC-1α基因表达，抑制ROS的产生，有效地预防H2O2诱导PC12细胞的损伤［39］。核因子E2相关因子2（Nrf2）及其下游靶基因血红素氧合酶-1（HO-1）可以通过激活内源性抗氧化剂以达到抗氧化应激的效果，β-细辛醚可以通过激活Nrf2/HO-1通路来抑制细胞内ROS水平和调节抗氧化活性，也可以通过提高CAT、SOD活性和GSH含量、抑制ROS和MDA的水平保护细胞免受神经毒性［40］。另外，β-细辛醚还可以改善线粒体膜电位，通过上调磷酸酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）的磷酸化，促进Nrf2和HO-1的表达来发挥神经保护作用［41］。过氧化物酶增殖体激活受体（PPARs）是一类核激素受体，PPARγ是PPARs的3个亚型之一，参与抑制氧化应激、炎症和脑源性神经营养因子（BDNF）/酪氨酸激酶受体B（TrkB）信号通路，增强SOD、GSH等抗氧化蛋白的表达，能够减少海马神经元的损伤，发挥抗癫痫作用［42］。JIN等［30］通过实验证实α-细辛醇可以与PPARγ直接结合，激活PPARγ来缓解PTZ诱导斑马鱼模型的癫痫发作。除了挥发油成分，石菖蒲水提取物、纯提取物也具有抗氧化、保护脑组织的作用。0.25 g·L-1质量浓度的石菖蒲醇提取物培育的H2O2诱导人源性神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）细胞损伤程度更加轻微，存活率更高，说明醇提取物对细胞的氧化损伤具有保护作用［43］。根据氧化状态的不同，一氧化氮（NO）对CNS有着双重作用，低浓度NO具有保护作用，高浓度的NO会产生细胞增殖抑制作用［44］。石菖蒲水提取物作用于脂多糖（LPS）刺激的人脑神经胶质细胞病理模型，发现水提取物可以显著降低LPS诱导产生的高浓度NO，从而保护脑细胞［45］。综上所述，石菖蒲可以通过激活PPARγ受体以及CREB/PGC-1α、P13K/Akt/Nrf2/HO-1多种通路，调节CAT、SOD活性和GSH、ROS、MDA、NO表达水平在癫痫中发挥抗氧化作用。2.4　减少炎性介质产生炎症反应与癫痫发病密切相关，如IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α、CAT等一系列炎症因子，在星形胶质细胞和小胶质细胞中表达的IL-1β能够促进星形胶质细胞释放Glu，减少Glu的再摄取，也可以通过上调突触后细胞的NMDA受体来诱导癫痫发作。海马长时程增强（LTP）可能是学习记忆的基础，IL-6水平的增加会对LTP有抑制作用，还会参与胶质细胞的异常表达［46］。NOD样受体蛋白3（NLRP3）作为NLR家族中最有特征的炎症小体，感知来自受损细胞的各种病原体和分子，然后激活Caspase-1引发炎症反应，调控和释放IL-1β和IL-18这两种促炎因子，导致细胞损伤甚至死亡［47］。另外核转录因子-κB（NF-κB）也参与IL-1β、IL-18和TNF-α的转录，其磷酸化能够调节NLRP3的活化［48］。α-细辛醚可以通过抑制NF-κB的磷酸化，降低NLRP3炎症小体的过度活化，进一步降低促炎因子IL-1β与IL-18的产生［36］。环氧合酶（COX）是一种氧化还原酶，在代谢过程中可以将花生四烯酸转化为前列腺素，介导炎症反应。COX-2的激活被认为是大脑中神经炎症、神经元损伤的诱发因素［49］。而α-细辛醚可能通过抑制NF-κB活化入核降低炎性介质，显著降低癫痫大鼠小胶质细胞内诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和COX-2的蛋白表达，抑制癫痫发作［50］。另一成分β-细辛醚可以通过抑制小鼠大脑中IL-6、IL-1β、iNOS和COX-2表达来改善认知和突触可塑性的损伤［51］。TNF-α可以通过上调Glu受体α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸（AMPA）来诱导神经元兴奋性，从而增加Glu水平，导致兴奋性毒性；还可诱导GABA受体下调，提高神经元外Glu浓度和减少神经胶质细胞传递，进而血脑屏障受损、通透性改变，致使癫痫症状加重［52］。而β-细辛醚可能通过降低氧糖剥夺/复糖复氧（OGD/R）诱导的SH-SY5Y细胞TNF-α水平、增加AMPA受体蛋白表达改善细胞的损伤程度，还可以抑制TNF-R1蛋白表达，促进Glu R2蛋白的表达，降低Ca2+浓度，改善神经元细胞状态［53］。因此，上述实验室证据证实石菖蒲可以抑制IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α、CAT等炎症因子以及iNOS和COX-2的蛋白表达，减缓炎症反应损伤，减少癫痫发生。2.5　抗神经元凋亡神经元的凋亡参与癫痫整个发病过程，凋亡信号通路的激活可加重癫痫性脑损伤，导致癫痫发作时间延长。在癫痫诱导的脑损伤的反应中，神经元的坏死会诱导细胞凋亡诱导因子（AIF），促进细胞色素C（CytC）的释放，导致下游执行者Caspase-3的激活。Caspase-3是细胞凋亡信号通路中的关键调节位点，Caspase-3的激活可进一步激活下游信号调节因子促进细胞凋亡［54］。B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）家族对细胞凋亡这一过程举足轻重，Bcl-2相关X蛋白（Bax）是Bcl-2家族中的促细胞凋亡者，促进促凋亡因子进入细胞线粒体，诱导细胞凋亡，而Bcl-2等则是抗细胞凋亡者［55］。蛋白激酶C（PKC）可以促进多种刺激造成细胞凋亡，也能够作用于Caspase-3促进细胞凋亡。王坤芳等［56］使用石菖蒲挥发油干预海人酸（KA）诱导的颞叶癫痫大鼠模型后，结果显示海马区域内PKC阳性细胞数明显降低，癫痫症状有所改善，表明石菖蒲挥发油可以通过调控PKC表达，减少细胞凋亡，参与抗癫痫的作用机制。β-细辛醚可以通过提高Bcl-2和降低Bax的水平，抑制脑缺血再灌注后的细胞凋亡过程［23］。在使用桉脂素治疗MES和PTZ诱导的癫痫小鼠模型实验中，此成分可以通过上调Bcl-2的表达，下调Caspase-3的表达起到抗凋亡的作用，具有显著的镇静、抗惊厥疗效［24］。在细胞凋亡发生的同时，Akt活化会调节Bcl-2因子磷酸化、抑制相关细胞凋亡蛋白的表达。张韧［57］发现石菖蒲对PTZ致痫大鼠海马中p-Akt蛋白表达有促进作用，下调AIF、Caspase-3、CytC的表达，并且发现石菖蒲与甘松配伍合用，其抗细胞凋亡及抑制癫痫发作的效果更为突出。综上所述，石菖蒲可调控Bcl-2、Bax、p-Akt及Caspase等分子诱导的细胞凋亡，提示石菖蒲可能成为抗癫痫药物开发的新选择。2.6　调控胶质细胞胶质细胞与癫痫的发生和进展密不可分，神经胶质细胞出现异常会诱导癫痫的发作。小胶质细胞是CNS病理变化的传感器，在癫痫发作后立即被激活并产生IL-1β、TNF和IL-6等一系列促炎细胞因子，降低动物癫痫发作阈值，更易诱发惊厥［58］。星形胶质细胞作为最大的神经胶质细胞，能摄取细胞外的钾离子（K+）和突触间的Glu，再以自身作为代谢场所，在谷氨酰胺合成酶（GS）作用下变成谷氨酰胺（Glutamine）并释放到细胞外，然后重新被神经元摄取变成Glu。而功能异常的星形胶质细胞会导致K+缓冲能力下降，产生电解质失衡，摄取Glu和GABA的合成能力下降，影响神经递质平衡，增加神经回路的兴奋性，导致神经元异常放电［59］。另外，癫痫发作后激活的小胶质细胞会诱导反应性星形胶质细胞，介导1，4，5-三磷酸肌醇受体（IP3R）Ca2+释放通道，增加细胞内Ca2+浓度，在癫痫中发挥促惊厥作用［60］。α-细辛醚对癫痫大鼠脑内小胶质细胞的活化有抑制效果，下调炎症因子TNF-α、IL-1β的分泌，还可以改善癫痫后大鼠学习记忆及认知功能［61］。另一方面，α-细辛醚能通过调节κB的转录水平，抑制在持续癫痫大鼠和LPS刺激培养的小胶质细胞中的促炎因子的产生，说明α-细辛醚是一种有研究前景的神经保护剂，可以用于预防和治疗小胶质细胞介导的神经炎症性疾病［62］。而β-细辛醚可能通过调节促炎细胞因子的过度释放和小胶质细胞活化来改善认知和突触可塑性的损伤［63］。胶质纤维酸性蛋白（GFAP）作为星形胶质细胞活化标志物，ZHANG等［64］通过动物实验发现α-细辛醚处理组脑组织中GFAP的表达相对于对照组显著降低，结果说明α-细辛醚通过改善星型神经胶质细胞的活化和自噬来保护神经元，减少脑梗死体积，改善卒中后癫痫的神经功能，进而降低卒中后癫痫的发生率。α-细辛醇对癫痫幼鼠海马区神经元细胞的形态改变和星形胶质细胞活化有抑制作用，减缓神经元损伤，从而抑制癫痫的发生发展［65］。因此，石菖蒲可以通过调节星型胶质细胞核小胶质细胞的活化，进而维持神经递质与电解质之间的平衡，改善神经损伤和认知学习能力。2.7　调节血脑屏障（BBB）通透性BBB是CNS的功能性屏障，对于整个生命中的体内平衡和神经保护有着至关重要的作用。癫痫的发作能够显著增加BBB的通透性，进而导致BBB的损伤；同时BBB受到损伤也会诱导癫痫的发作与加重［66］。临床上20%~30%的癫痫患者未能通过抗癫痫药物（AEDs）治疗实现癫痫发作控制被称为难治性癫痫（IE），BBB上的多药耐药基因1（Mdrla）mRNA以及P糖蛋白（P-gp）会将抗癫痫药物排斥于BBB之外，进而导致IE的发生［67］。而α-细辛醚可以降低难治性癫痫模型大鼠脑组织中高剂量的P-gp和Mdrla mRNA的表达量［68］，还能够协同AEDs穿透BBB进入大脑中［69］，充分发挥抗癫痫的作用。3 结语和展望综上所述，石菖蒲治疗癫痫的疗效是毋庸置疑的，本研究分析得出石菖蒲主要通过调节神经递质水平、抗氧化应激反应，清除氧自由基、调节c-fos基因的表达、减少炎症介质水平、抗神经元凋亡、调控胶质细胞以及调节血脑屏障通透性这几个方面发挥出抗癫痫的作用，还可以改善学习记忆和认知能力，能够多靶点、多途径治疗癫痫，使其有望成为抗癫痫的新型药物。目前对于石菖蒲抗癫痫的药效成分主要是在挥发油α-细辛醚、β-细辛醚这一方面，类似桉脂素、芳樟醇等其他成分相关报道较少，仍需进一步研究。值得重视的是已有研究证明α和β-细辛醚可能具有致突变性，遗传毒性和致畸性［70］，所以在临床治疗时需要注意用药禁忌症以及用量，把握好疗效与毒副作用的平衡性。同时也应该进一步研究类似α-细辛醇这种通过α-细辛醚设计合成产物，不但有良好的抗癫痫、抗惊厥作用，而且神经毒性小，具有较高的安全性。另外α-细辛醚还具有协同AEDs入脑的作用，今后研究可以将石菖蒲与现代制药技术联合，探索能否作为药物载体辅助西医药物实现BBB的跨越，可以降低西药用量，减少不良反应，使得石菖蒲的适用范围更加广泛。以期为石菖蒲防治癫痫的推广应用提供科学依据，可以成为具有显著临床疗效、低毒性和更安全的抗癫痫药物。