P-糖蛋白在血腦屏障中的作用

何 治，陳 濤，姚 嵐

(1三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443002;2三峽大學(xué)中藥藥理三級(jí)實(shí)驗(yàn)室;3三峽大學(xué)生物技術(shù)研究中心)

1970年，Biedler等在放線菌素處理的中國(guó)倉(cāng)鼠細(xì)胞和小鼠白血病P388細(xì)胞中首先發(fā)現(xiàn)多藥耐藥(MDR)現(xiàn)象;繼之，Juliano等在中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞MDR株的細(xì)胞膜上分離出一種磷酸糖蛋白，即P-糖蛋白(P-gp)。P-gp是MDR基因表達(dá)的產(chǎn)物，具有ATP依賴性藥物外排泵的功能，能使細(xì)胞內(nèi)的藥物泵出細(xì)胞膜外，降低細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度。MDR基因?qū)儆谛〉幕蚣易澹祟惖腗DR基因有兩個(gè)基因亞型，即MDR1和MDR2。嚙齒類動(dòng)物的耐藥基因有mdr1a、mdr1b、mdr2三種，前二者與MDR有關(guān)，后者參與磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)。研究證明，P-gp及MDR基因編碼產(chǎn)物多表達(dá)于肝臟膽小管、腎臟近曲小管、胰腺胰導(dǎo)管細(xì)胞等，在血腦屏障的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、妊娠子宮內(nèi)膜、胎盤及睪丸也有表達(dá)。本文結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)P-gp在血腦屏障中的作用綜述如下。

1 P-gp在血腦屏障中的表達(dá)

目前，許多研究發(fā)現(xiàn)P-gp定位于腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的管腔側(cè)。Kameyama等［1］研究發(fā)現(xiàn)，P-gp定位于人腦組織及牛腦組織毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞管腔側(cè);在共聚焦免疫熒光顯微鏡下，可見(jiàn)C219染色大鼠腦組織內(nèi)皮細(xì)胞的管腔側(cè)有P-gp表達(dá)。Beaulieu等［2］采用二氧化硅結(jié)合多聚陰離子灌注法證實(shí)，P-gp主要位于大鼠腦組織內(nèi)皮細(xì)胞管腔側(cè)。也有報(bào)道認(rèn)為，在人類及一些靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，P-gp表達(dá)在其腦組織中，而非毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中;采用單抗JSB-1及免疫染色技術(shù)，可在頑固性癲癇患者的星型膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)P-gp表達(dá)，而正常人的星型膠質(zhì)細(xì)胞中卻未見(jiàn)P-gp表達(dá)。Tishrer等在頑固性癲癇患者的腦毛細(xì)血管上皮細(xì)胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)P-gp表達(dá)。Kwan等［3］采用PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)，野生大鼠全腦均有mdr1a表達(dá)，而mdr1b僅在海馬區(qū)表達(dá)。

2 P-gp在血腦屏障中的作用

血腦屏障中的P-gp藥物外排泵作用對(duì)維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的生理穩(wěn)態(tài)、主動(dòng)外排細(xì)胞毒物與腦代謝物、防止有毒物入侵腦組織有重要意義。體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞上的P-gp有以下主要特征:①對(duì)底物作用的特異性低，易與多種底物結(jié)合;②其外排功能呈ATP依賴性;③兩種底物可與之競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合。因此，當(dāng)兩個(gè)親和力不同的底物同時(shí)存在時(shí)，親和力大的底物易與P-gp結(jié)合后被泵出細(xì)胞膜外;親和力小的底物與P-gp結(jié)合的少，易在細(xì)胞內(nèi)蓄積。

目前，在體外培養(yǎng)的鼠、牛、豬等腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)P-gp表達(dá)，且其可明顯減少典型底物在細(xì)胞內(nèi)的積聚，這種作用可被MDR逆轉(zhuǎn)劑所阻斷。Dan等［4］報(bào)道，多潘立酮(DOM)為多巴胺受體拮抗劑，是P-gp底物;正常時(shí)進(jìn)入腦組織的濃度很低，腦缺血10、20 min后，DOM濃度分別增加3.4、3.6倍;同時(shí)注射P-gp逆轉(zhuǎn)劑維拉帕米后，正常時(shí)和腦缺血時(shí)的 DOM 濃度分別增加 42.6、43.3 倍［5］。Bart等［6］采用正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)研究P-gp藥物外排泵功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，大鼠注射維拉帕米0.1 mg/kg 后，再按0、10、15、25、35、50 mg/kg的劑量注射環(huán)孢菌素A(CsA)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)注射CsA大鼠的維拉帕米表觀分布容積明顯高于未注射CsA的大鼠。

3 基因剔除小鼠的研究

Wang等［7］觀察了地高辛在缺乏MDR基因大鼠腦內(nèi)的吸收和分布影響，大鼠靜注CsA 1 mg/kg 8、24 h后，地高辛在其腦內(nèi)的濃度分別是正常大鼠腦內(nèi)濃度的26.3、55.2倍。Kirkinezos等發(fā)現(xiàn)，CsA在MDR基因剔除小鼠腦組織和脊髓內(nèi)的濃度均高于野生型小鼠。Cisternino等［8］采用原位腦灌注技術(shù)觀察了秋水仙堿、長(zhǎng)春堿、多索魯比辛、嗎啡在基因剔除小鼠及野生型小鼠腦組織內(nèi)的濃度，發(fā)現(xiàn)上述藥物在基因剔除小鼠腦組織內(nèi)的濃度分別比野生型小鼠提高3.0、2.7、1.5、1.4倍。上述研究提示，P-gp對(duì)CNS的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)起重要作用，可明顯提高其藥效。

4 P-gp功能調(diào)節(jié)及其與臨床的關(guān)系

因P-gp在血腦屏障中的作用逐漸被人們了解和認(rèn)識(shí)，故人們嘗試通過(guò)P-gp抑制劑抑制其藥物外排泵功能，從而增加靶藥物在腦組織內(nèi)的血藥濃度。PSC833是P-gp阻滯劑，靜注PSC833可使CsA的腦/血濃度比增加5倍。在大鼠原位灌注模型靜注PSC833后，秋水仙堿和長(zhǎng)春堿的腦組織濃度分別增加8、9倍［9］。有學(xué)者報(bào)道，P-gp抑制劑維拉帕米、丙磺舒可明顯增加抗癲癇藥卡馬西平在癲癇患者腦組織內(nèi)的濃度。提示P-gp抑制劑治療癲癇有十分重要的意義。

目前，了解P-gp知識(shí)，對(duì)于某些CNS、非CNS疾病(如腫瘤、癲癇及艾滋病等)的治療有十分重要的意義。最近Wang等報(bào)道，激活血腦屏障上的蛋白激酶C-β1能抑制血腦屏障上P-gp的轉(zhuǎn)運(yùn)活動(dòng)，促使P-gp底物進(jìn)入腦組織，增加腦組織藥物濃度。Yu等報(bào)道，國(guó)內(nèi)廣泛用于治療缺血性心腦血管疾病的藥物丹參素亦是P-gp底物;若能抑制P-gp活動(dòng)，則能增加腦組織內(nèi)丹參素的濃度，為缺血性腦血管疾病的治療提供幫助。因此，加強(qiáng)對(duì)P-gp的研究，能為相關(guān)疾病的藥物治療奠定理論基礎(chǔ)，具有重要的臨床意義。

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