利魯唑的神經保護作用及其機制的研究進展

韓國英，李春燕(綜述)，時海波，殷善開(審校)

(上海交通大學附屬第六人民醫院耳鼻咽喉科，上海 200233)

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利魯唑的神經保護作用及其機制的研究進展

韓國英△，李春燕※(綜述)，時海波，殷善開(審校)

(上海交通大學附屬第六人民醫院耳鼻咽喉科，上海 200233)

摘要：利魯唑(2-氨基-6-三氟甲氧基-苯并噻唑)屬苯并噻唑類化合物，具有明確的神經保護藥理作用。它的主要作用是抑制多種受體和離子通道介導的谷氨酸突觸傳導和神經元超興奮性，提高神經營養因子的表達量，保護神經元免受興奮毒性損傷，促進神經元的存活。該文就利魯唑神經保護作用及其機制的相關研究進展進行綜述。

關鍵詞：利魯唑；神經保護；谷氨酸

利魯唑屬苯并噻唑類化合物，1995年起作為處方藥用于肌萎縮性脊髓側索硬化的臨床治療，而對其他的中樞神經系統疾病(如焦慮、抑郁及驚厥等)的臨床前實驗治療效果也得到了廣泛的關注和認可[1-2]。谷氨酸引起的興奮毒性是這些中樞神經系統疾病的共同分子機制，其顯著的抗谷氨酸毒性的能力是利魯唑神經保護作用的主要機制之一。現對利魯唑的神經保護作用及其機制綜述如下。

1利魯唑的神經元保護作用

大量的體外(突觸體和腦片)和體內實驗均證實利魯唑對神經元損傷具有較強的保護作用。丙二酸二乙酯能抑制線粒體能量的產生及神經膠質細胞對谷氨酸的重攝取，利用它慢性處理新生大鼠腦皮質腦片，能造成大量大錐體神經元死亡，而利魯唑(10 μmol/L)能顯著抑制丙二酸二乙酯的毒性作用[3]。Nogradi等[4]發現，成年大鼠脊髓腹根撕脫傷在腹根再植術治療后仍有大量運動神經元死亡。而繼腹根再植后聯合應用利魯唑治療對運動神經元有良好的保護作用，并促進軸突再生進入撕脫的腹根。Wang等[5]發現，耳蝸內或腹腔注射利魯唑能保護豚鼠耳蝸毛細胞免受噪聲損傷誘導的細胞調亡，其半數有效量為17 μmol/L。在臨床研究中利魯唑對肌萎縮性脊髓側索硬化[6]、帕金森病[7]等神經退行性疾病有明顯的治療作用，而其對抗抑郁和焦慮等精神疾病的研究也取得了可喜的進展[8]。在鋰治療中度躁狂抑郁癥的前瞻性試驗中14例患者治療效果不明顯，而聯合服用鋰和利魯唑(171 mg/d)8周后抑郁癥狀得到顯著改善[1]。Sanacora等[2]也發現，利魯唑(95 mg/d)聯合抗抑郁藥物治療6～12周后，難治性抑郁癥患者的抑郁癥狀明顯改善。

2利魯唑神經保護機制

2.1利魯唑抑制神經元超興奮及興奮毒性

2.1.1利魯唑抑制谷氨酸能突觸傳遞在谷氨酸突觸傳遞過程中，突觸前神經元由前膜電壓依賴性鈉通道開放引發去極化，繼而前膜電壓依賴性鈣通道開放，鈣離子內流并引發突觸小泡內谷氨酸釋放至突觸間隙。谷氨酸與突觸后受體結合，受體開放，介導鈉離子、鈣離子和鉀離子(尤其是鈉離子)內流，突觸后膜產生去極化，誘發突觸后神經元發放動作電位。既往研究證實，利魯唑能從突觸前、突觸間隙及突觸后受體三個方面拮抗谷氨酸興奮毒性。

2.1.1.1觸前機制大量研究證實，利魯唑能顯著抑制多種生物體中樞神經系統突觸前谷氨酸釋放[9-10]。在大鼠慢性坐骨神經痛模型實驗中[11]，腹腔注射利魯唑(6～12 mg/kg)能顯著減少福爾馬林誘導的脊髓背角神經元谷氨酸的釋放。

鈣離子是突觸釋放過程中的關鍵因素，因此鈣離子通道及突觸前鈣離子濃度的變化將影響正常的突觸活性。利魯唑可通過阻斷突觸前電壓門控性鈣通道，從而減少鈣離子內流及細胞內鈣離子濃度，抑制神經元的突觸活性。Stefani等[12]報道，利魯唑能抑制新生及成熟大鼠皮質神經元高電壓(high voltage activated,HVA)激活和低電壓激活鈣電流。其最大抑制幅度分別為20%和12%。在IMR32神經母細胞瘤細胞和培養的胚胎大鼠運動神經元中，利魯唑(100 ～1000 μmol/L)通過阻斷L型HVA鈣離子通道和細胞內儲存鈣的釋放減少細胞內鈣濃度[13]。此外，ω-agatoxin-IVA(蜘蛛毒提取物)，P/Q型HVA鈣離子通道的特異性拮抗劑，可阻斷利魯唑(1 μmol/L)對大鼠大腦皮質突觸體谷氨酸釋放的抑制作用[10]。這些研究提示，阻斷P/Q型HVA和低電壓激活鈣離子通道可能是利魯唑抑制突觸前谷氨酸釋放的重要機制。

此外，據研究蛋白激酶C激活能上調N-甲基-D-天冬胺酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受體的表達和功能[14-15]。利魯唑已被研究證實能直接抑制蛋白激酶C的活性，從而抑制突觸前膜NMDA受體對遞質釋放的易化作用，減少谷氨酸的釋放[16-17]。

2.1.1.2利魯唑增加突觸間隙谷氨酸的重攝取神經末梢釋放至突觸間隙的谷氨酸可被位于神經末梢和神經膠質細胞膜上的高親和力谷氨酸轉運體重攝取，以終止其突觸傳遞效應。Fumagalli等[18]發現，利魯唑(0.01～100 μmol/L)能有效增加穩定表達于人胚腎細胞293的三大谷氨酸轉運體的活性：谷氨酸/天冬氨酸轉運體、興奮性氨酸轉運體1和谷氨酸轉運體1，并且這種效應具有劑量依賴性，在大鼠實驗中觀察到利魯唑(0.1～1 μmol/L)能增加脊髓突觸體谷氨酸的重攝取[19]。而在之后的一項研究表明[20]，在野生型和G93A SOD1轉基因大鼠中，更高濃度的利魯唑(10～300 μmol/L)才有此效應。此外，近期研究發現[21]，利魯唑能上調突觸間隙中負責清除谷氨酸的星形細胞谷氨酸轉運體數量和活性。利魯唑通過增加谷氨酸轉運體攝取，加快突觸間隙對谷氨酸的除，從而使突觸后膜受體激活減少，繼之抑制谷氨酸突觸傳遞功能。

2.1.1.3利魯唑對突觸后受體的直接影響應用放射性配體結合技術的研究證明[22-23]，利魯唑(100 μmol/L)與NMDA、非NMDA谷氨酸受體和代謝型谷氨酸受體的NMDA沒有結合位點。Sankaranarayanan等[24]發現，利魯唑(100 μmol/L)能抑制放射性配體與NMDA或代謝型谷氨酸受體的NMDA位點的結合，但作用并不顯著。這些研究表明，利魯唑與谷氨酸受體無結合位點，同時對于谷氨酸與其受體的結合有直接抑制作用但作用有限。此外，有研究觀察到[25]，利魯唑(10 μmol/L)不影響脊髓神經元中自發的興奮性突觸后電流和外源性谷氨酸激活的突觸后電流的幅度，提示其不改變突觸后谷氨酸受體的敏感性。然而，有研究證實[26]，20和30 μmol/L 利魯唑能分別減小舌下運動神經元和紋狀體棘狀神經元外源性谷氨酸激活的谷氨酸受體電流的幅度。這些研究結果不一致的原因可能與其藥物濃度和神經元種類等的差異有關。

2.1.2利魯唑對神經元興奮性調節的其他通路

2.1.2.1利魯唑抑制持續性鈉電流在多種神經元中已證實[25,27-28]，利魯唑能顯著減少神經元的持續放電而并不改變其靜息膜性能，如靜息膜電位或輸入電阻。低濃度利魯唑(0.1～1 μmol/L)能增加神經元放電閾值，穩定非開放狀態的電壓依賴性鈉通道，而較高濃度利魯唑(2～10 μmol/L)可完全阻斷神經元動作電位的發放。與此同時，大量研究報道低濃度(<10 μmol/L)利魯唑即可顯著抑制神經元的持續性鈉電流，并且利魯唑對持續性鈉電流的抑制作用與其對神經元持續性放電的作用具有相似的劑量關系，提示利魯唑主要通過抑制持續性鈉電流來減少神經元的連續放電，降低神經元興奮性[29-31]。

2.1.2.2利魯唑抑制鈣依賴性鉀通道鈣依賴性鉀通道受電壓和鈣離子的雙重調控，通道開放可增加動作電位之后的后超極化幅度和時程。有研究報道[32]，利魯唑能增加鈣依賴性鉀通道開放概率,加大神經元后超極化,抑制其緊張式自發放電的產生和頻率，從而降低神經元興奮性。

2.1.2.3利魯唑增強突觸后氨基丁酸受體的反應性早期的研究顯示，利魯唑(100 μmol/L)對突觸后GABAA，GABAB或甘氨酸受體并無高親和力，且利魯唑并沒有競爭這些受體的放射性配體結合位點。隨后有研究則發現[33-34]，利魯唑(30～300 μmol/L)增加海馬神經元和人胚腎細胞293細胞中外源性GABA誘導的抑制性突觸后電流幅度，并具有劑量依賴性。提示利魯唑可增強GABA受體的敏感性，加強突觸后GABA抑制作用,降低神經元興奮能力。

2.2利魯唑提高神經營養因子的表達量神經生長因子、膠質細胞源性神經營養因子和腦源性神經營養因子均屬于神經營養因子家族，是一類由神經所支配的組織和星形膠質細胞產生的，具有促進神經元的發育、分化、生長和存活作用的蛋白質。Mizuta等[35]發現，在培養的小鼠星形膠質細胞中，利魯唑(100 μmol/L)能上調這三類營養因子的信使RNA表達水平。

Caumont等[36]研究發現，在培養的大鼠神經膠質瘤細胞中，通過調節促絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)信號通路上細胞外相關激酶的轉錄，利魯唑(1 μmol/L)能上調膠質細胞源性神經營養因子信使RNA和蛋白表達水平。腹腔注射利魯唑(19 mg/kg)引起成年小鼠齒狀回神經元和海馬CA3區的腦源性神經營養因子表達量增加，這種效應是通過N型鈣通道和腺苷A1受體介導的p38MAPK的活化來完成的[37]。這些實驗證實在體和離體條件下利魯唑(1～100 μmol/L)均能增加神經營養因子的表達量，促進神經元的存活。神經元和神經膠質細胞MAPK信號通路在利魯唑的作用機制中具有重要意義，如何激活MAPK信號通路和調節下游神經營養因子表達的機制仍不清楚。

3小結

利魯唑對谷氨酸突觸傳遞的抑制效應在其神經保護作用機制中具有重要意義，作用位點涵蓋了突觸前、突觸間隙及突觸后。利魯唑對谷氨酸突觸傳遞的抑制能直接降低神經元超興奮，而利魯唑抑制持續性鈉電流、增強鈣依賴性鉀電流、增加突觸后GABA受體的反應性的能力同樣對降低神經元超興奮具有協同作用，從而保護神經元免受興奮毒性損傷。此外，利魯唑對神經營養因子基因及蛋白表達水平的調節作用將促進神經元的發育、分化、生長和存活。這些研究對了解利魯唑的神經保護作用提供了重要線索，而對利魯唑已知及潛在作用機制更深入的探索將為該藥在臨床上的應用提供更多幫助。

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Riluzole′s Neuroprotective Effect and the Mechanisms

HANGuo-ying,LIChun-yan,SHIHai-bo,YINShan-kai.

(DepartmentofOtorhinolaryngology,ShanghaiSixthPeople′sHospital,Shanghai200233,China)

Abstract:Riluzole(2-p-aminophenyl-6-substituent-benzothiazole) is a benzothiazole compound,which has definite neuroprotective effect.The main mechanisms underlying this effect are likely to be multifaceted,involving suppressing glutamate neurotransmission and neuronal hyperexcitation,promoting the expressing of nerve growth factors via the function of a variety of receptors and related ion channel,protecting neurons from toxicological damage. Here is to make a review of neuroprotective effect and mechanisms of riluzole to provide a basis for further study.

Key words:Riluzole; Neuroprotection; Gluamate

收稿日期：2014-05-04修回日期：2014-08-29編輯：伊姍

基金項目：國家自然科學基金(81100718)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.004

中圖分類號：R971

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)08-1353-04