黄芪桂枝五物汤通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路并调节小胶质细胞的极化，促进缺血性中风后的神经保护和功能恢复

《Journal of Ethnopharmacology》：Huangqi Guizhi Wuwu Decoction promotes neuroprotection and functional recovery after ischemic stroke via activation of the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway and modulation of microglial polarization

HGWD通过激活PI3K/Akt/mTOR通路促进小胶质细胞M2极化，减轻脑缺血损伤，改善神经功能。

　　

潘晓娜|张梦琪|孙慧|赵月涵|孟萍萍

中国山东省青岛市青岛市青岛大学附属医院康复医学系，邮编266555

摘要

民族药理学相关性

黄芪桂枝五味子汤（HGWD）是记载在《金匮要略》中的一张经典方剂。它主要用于治疗“血瘀”症状，如肢体麻木和血液循环不良，并已在临床中广泛用于中风的治疗。其传统功效表明它具有促进神经功能恢复和调节微环境的潜力。然而，其在缺血性中风（IS）后的神经保护和功能恢复机制尚不清楚。

研究目的

本研究旨在通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导小胶质细胞的M2极化，阐明HGWD发挥神经保护作用并促进神经恢复的分子机制。

材料与方法

使用超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）鉴定了HGWD的化学成分。通过网络药理学预测了HGWD的活性成分和靶点以及潜在的信号通路。利用Sprague-Dawley（SD）大鼠建立了大脑中动脉阻塞（MCAO）的体内模型，同时分离原代小胶质细胞以构建氧糖剥夺/再氧合（OGD/R）的体外模型。通过TTC染色评估脑梗死体积，并使用mNSS和旋转棒测试评估神经功能。RT-qPCR、Western blot、免疫荧光或流式细胞术检测轴突重塑、PI3K/Akt/mTOR信号通路和小胶质细胞极化标志物，而ELISA用于检测炎症细胞因子。HGWD的体内剂量为2.5 g/kg和5 g/kg，体外浓度为50 μg/mL和100 μg/mL。使用LY294002和雷帕霉素作为PI3K和mTOR抑制剂，验证了HGWD通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路促进IS后神经功能恢复的作用。

结果

网络药理学显示，HGWD的核心成分与PI3K/Akt/mTOR信号通路和小胶质细胞极化靶点重叠。HGWD显著改善了MCAO大鼠的神经功能，减少了脑梗死面积，并增加了神经元存活率。该方剂增加了GAP-43、PSD95和BDNF的表达，同时促进了轴突重塑和突触修复。HGWD抑制了M1型标志物（CD86、iNOS）的表达，并增加了M2型标志物（CD206、ARG1）的表达，ELISA显示炎症细胞因子向抗炎效应转变。在小胶质细胞中，HGWD通过PI3K/Akt/mTOR信号通路恢复了OGD/R诱导的细胞活力并促进了M2极化。体内和体外实验均显示HGWD显著增加了PI3K、Akt和mTOR的磷酸化水平。LY294002和雷帕霉素部分阻断了这些结果，而使用Akt激活剂SC79的救援实验结合下游STAT3和P65的分析进一步表明这一过程依赖于Akt通路。结果表明，HGWD通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥神经保护作用，从而促进神经功能恢复。

结论

HGWD可能通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，驱动小胶质细胞向M2极化，调节神经炎症，并促进神经可塑性，从而在中风后实现神经保护和功能恢复。

引言

缺血性中风（IS）仍然是全球导致死亡和残疾的主要原因之一，目前可用于恢复的治疗选择有限（Ji等人，2026；Lu等人，2024a；Lu等人，2024b）。虽然常用的溶栓或机械取栓术可以部分挽救缺血半暗带和患者的生命，但由于持续的神经炎症、轴突断裂和突触丢失，大多数患者仍遭受严重的神经功能缺损，这大大降低了患者及其家庭的生活质量（Ji等人，2026；Lu等人，2023；Ma等人，2023；Xue等人，2023）。小胶质细胞是中枢神经系统中的主要免疫效应细胞。当发生脑缺血时，它们会迅速激活并极化为M1促炎型或M2抗炎型（Lu等人，2024a；Ma等人，2023；Zheng等人，2025）。然而，过度的M1极化会引发严重的神经炎症和继发性组织损伤，而M2极化有助于减轻炎症，促进轴突和突触重塑（Gao等人，2024；Li等人，2023；Yu等人，2023；Zhang等人，2025）。因此，促进小胶质细胞从M1极化向M2极化的转变是筛选缺血性中风后神经炎症和功能障碍治疗方法的重要策略（Ji等人，2026；Jiang等人，2025；Li等人，2024）。

黄芪桂枝五味子汤（HGWD）源自张仲景的《金匮要略》，常用于治疗由血液循环受阻引起的肢体麻木和疼痛等症状，在中医中称为“血瘀”或“血管瘀滞”（Mao等人，2026）。该方剂主要由黄芪（Astragalus membranaceus）、桂枝（Cinnamomum cassia）、白芍（Paeonia lactiflora）、生姜（Zingiber officinale）和大枣（Ziziphus jujuba）组成。该方剂主要改善经络阻塞，部分对应于现代医学中观察到的中风后的神经微环境紊乱和神经功能受损（He等人，2021）。近年来，HGWD及其改良方法在中国缺血性中风的恢复期得到了广泛应用。临床观察表明，该方法在神经功能缺损、运动功能和整体症状结果方面有显著改善（Lee等人，2025）。研究表明，HGWD具有抗氧化和抗凋亡作用。然而，其在中风恢复期的分子机制及其在调节神经炎症和神经保护中的作用机制尚未得到系统解释，缺乏理论依据（He等人，2021；Liao等人，2023；Ou等人，2023）。

PI3K/Akt/mTOR通路目前被认为是促进IS后神经元存活、轴突和突触重塑的最基本和经典的信号通路之一。该通路还在小胶质细胞极化中起着关键的调节作用（Zhao等人，2024）。激活PI3K/Akt/mTOR信号通路可以抑制M1小胶质细胞中的促炎转录因子和相关细胞因子（Li等人，2023；Li等人，2022），同时上调抗炎介质和M2小胶质细胞极化标志物（如ARG1和CD206）的表达（Zhao等人，2024），从而为轴突和突触重塑创造有利的环境。中医常使用HGWD治疗IS恢复期的患者。临床观察和网络药理学分析表明，其活性成分（如黄芪甲苷IV、肉桂酸和芍药苷）可以直接或间接作用于PI3K/Akt信号通路中的某些因子（Liao等人，2023）。然而，经典方剂HGWD的神经保护和神经修复作用是否依赖于PI3K/Akt/mTOR通路，从而驱动小胶质细胞从M1极化向M2极化，尚未得到系统阐明和验证。

总之，本研究旨在探索HGWD在治疗“血瘀”中的传统应用及其在现代中风后康复中的潜在作用。鉴于PI3K/Akt/mTOR通路在小胶质细胞极化和神经元可塑性中的明确调节作用，我们假设HGWD通过激活这一通路在中风后发挥长期治疗效果，从而将小胶质细胞从促炎型M1型转变为抗炎型M2型，同时促进神经元的轴突和突触重塑。为了验证这一假设，我们系统评估了HGWD在中脑中动脉阻塞（MCAO）和氧糖剥夺/再氧合（OGD/R）损伤的大鼠模型中的神经保护和神经修复作用，阐明了PI3K/Akt/mTOR通路在HGWD诱导的小胶质细胞转变中的作用。本研究不仅提供了将“疏通经络、补气养血”的传统功效与现代神经免疫学和神经保护过程联系起来的机制证据，还将这一经典方剂重新定位为基于证据的、多靶点的IS恢复期辅助疗法。

试剂

本研究使用的主要抗体包括来自Abcam（英国）的GAP-43（1:1000）、PSD95（1:1200）、GFAP（1:200）和BDNF（1:500）；来自Cell Signaling Technology（美国）的β-actin（1:1000）、p-PI3K（1:1000）、PI3K（1:1000）、p-Akt（1:1000）、Akt（1:1000）、p-mTOR（1:1000）和mTOR（1:1000）；来自Thermo Fisher Scientific（美国）的iNOS（1:1000）、Arg1（1:5000）、Iba1（1:100）、CD86（1:100）、CD206（1:100）、p-P65（1:1000）、P65（1:4000）、p-STAT3（1:1000）和STAT3（1:5000）。Alexa

HGWD的化学成分鉴定

我们使用UHPLC-MS/MS鉴定了HGWD的化学成分。结果显示，在正离子和负离子模式下共鉴定出198种化合物，主要包括黄酮类、皂苷、多糖、有机酸和生物碱。这些成分与HGWD的传统药理作用一致（如益气活血、疏通经络和止痛）。总离子色谱图（TIC）显示，正离子模式下的主要峰

讨论

缺血性中风（IS）后的神经炎症和小胶质细胞极化失衡是导致神经元损伤和功能缺损的核心病理过程（Ji等人，2026；Xue等人，2021；Zhang等人，2021）。中药方剂以其多靶点和多通路调节作用，在恢复期促进神经修复方面具有独特优势（Liu等人，2024；Xu等人，2025）。本研究系统证明了

结论

根据本研究的结果，HGWD可能改善大鼠MCAO模型中的神经功能恢复并调节神经炎症反应。其核心机制涉及激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，促进小胶质细胞向M2模式极化，抑制M1激活，减少促炎因子的释放，促进抗炎因子和M2标志物的表达，从而减少炎症反应，增强神经元功能

CRediT作者贡献声明

孟萍萍：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理、方法学、研究、资金获取、概念构思。张梦琪：撰写 – 原稿撰写、验证、方法学、研究、数据管理、概念构思。潘晓娜：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、可视化、验证、方法学、研究、数据管理、概念构思。赵月涵：撰写 – 审稿与编辑

未引用的参考文献

Li等人，2023；Liao等人，2023；Liu等人，2021；Wang等人，2024；Zhang等人，2021；Zhang等人，2021。

伦理批准和参与同意

所有动物实验程序均得到了青岛大学附属医院实验室动物福利与伦理委员会的批准（批准编号：AHQU-MAL20210107PXN），并严格遵循《实验动物管理条例》和《实验动物福利伦理审查指南》进行。

发表同意

所有作者同意将本手稿提交给期刊，并确认其未在其他地方发表或提交。

数据和材料的可用性

可根据合理请求从相应作者处获取本研究的原始数据。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

资助

本工作得到了中国博士后科学基金会（2021M691693）的支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。