略論米諾環(huán)素對新生兒缺血缺氧性腦損傷的保護作用

黃一

新生兒缺血缺氧性腦病（HIE）是指圍生期由各種因素引起的缺氧和腦血流減少或暫停而導(dǎo)致胎兒和新生兒的腦損傷，多見于足月兒，是導(dǎo)致兒童神經(jīng)系統(tǒng)傷殘的常見原因之一。目前認(rèn)為該疾病可能的病因是宮內(nèi)或出生時窒息、缺氧引起的代謝障礙、細(xì)胞損傷、以及血管調(diào)節(jié)機制障礙、腦血流減少等。其病理改變主要是腦水腫、神經(jīng)元壞死、皮層、基底節(jié)、間腦、腦干等部位的局灶性壞死、以及腦室周圍白質(zhì)軟化等。目前臨床上對該病缺乏特異性的治療。米諾環(huán)素是一種四環(huán)素類抗生素，在腦缺血、腦創(chuàng)傷、神經(jīng)退行性疾病動物模型中顯示了抗炎、抗凋亡和神經(jīng)保護作用。其對新生兒缺血缺氧性腦病所造成的腦損傷具有保護作用，其保護機制涉及多個方面。本文就米諾環(huán)素對新生兒缺血缺氧性腦損傷后具體保護作用機制進行研究，為其在臨床應(yīng)用提供參考。

一、新生兒缺血缺氧性腦損傷

正常生理狀況下，腦組織對氧氣和葡萄糖的需求量較高。缺血缺氧（HI）后，損傷主要發(fā)生在大腦代謝率高，高血流量和大量興奮性氨基酸聚集的部位。缺氧后腦細(xì)胞有氧代謝減弱，取而代之的是無氧代謝，腦細(xì)胞依靠無氧代謝產(chǎn)生大量乳酸，并堆積在細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致酸中毒和腦水腫。同時，由于無氧代謝產(chǎn)生的ATP遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于有氧代謝，致使細(xì)胞膜離子泵功能受損，細(xì)胞膜對離子的通透性增高，細(xì)胞外離子順濃度差通過細(xì)胞膜，胞內(nèi)Na+、Cl-、Ca2-和H20增多，引起細(xì)胞水腫，線粒體和溶酶體腫脹，自由基生成增加，最終造成細(xì)胞損傷和死亡。因此HI后一系列的病理生理過程“瀑布式的發(fā)生”，多種機制相互作用，共同導(dǎo)致不可逆的腦損傷。

二、米諾環(huán)素的結(jié)構(gòu)和特性

米諾環(huán)素一是一種半合成的第二代四環(huán)素類衍生物，其對金黃色葡萄球菌、鏈球菌、腦膜炎雙球菌等革蘭陽性及革蘭陰性球菌等都有著較好的抗菌作用。米諾環(huán)素廣泛應(yīng)用于痤瘡、口腔感染、梅毒、萊姆病和霍亂等疾病的治療。口服米諾環(huán)素具有吸收好、療效佳、半衰期長，顯示出很強的組織滲透能力以及接近100%生物利用度等優(yōu)點。由于其脂溶性高，易透過血腦屏障，具有廣泛的神經(jīng)保護作用，因此它能夠治療許多神經(jīng)退行性疾病。在眾多成年動物模型中，例如帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥、阿爾茨海默病、多發(fā)性硬化癥，以及脊髓損傷、腦溢血、外傷性腦損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中，米諾環(huán)素都能有效改善損傷后的大腦。此外，其在急性缺血性腦中風(fēng)的臨床試驗中也表現(xiàn)出良好的神經(jīng)保護作用。

三、米諾環(huán)素對HI后腦保護作用

1、抑制興奮性毒性作用

在HI后，神經(jīng)元突觸前膜釋放大量谷氨酸，并同時伴有谷氨酸再攝取機制受損，造成突觸間隙大量谷氨酸堆積。堆積的谷氨酸持續(xù)刺激突觸后的谷氨酸受體。胞內(nèi)Ca2+持續(xù)增高后將介導(dǎo)一系列的毒性反應(yīng)，最終導(dǎo)致神經(jīng)元變性，壞死。米諾環(huán)素可通過抑制Ca2+內(nèi)流來減少興奮性毒性作用，與此同時抑制Ca2+內(nèi)流還有助于維持囊泡內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，減輕由大量谷氨酸釋放所導(dǎo)致的神經(jīng)元損傷。它還抑制5-脂肪氧合酶的活性來對抗NMDA受體介導(dǎo)的神經(jīng)元死亡，以及減少細(xì)胞外多巴胺的產(chǎn)生來減輕由甲基苯丙胺所導(dǎo)致的腦內(nèi)興奮性毒性作用。

2、抗細(xì)胞凋亡作用

在HI后，細(xì)胞在各種促凋亡因素作用下釋放細(xì)胞色素c，激活凋亡所需的caspase-3蛋白酶，促進腦內(nèi)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致腦損傷。米諾環(huán)素能夠抑制活化的caspase-3形成以及增加抗凋亡蛋白的表達，對神經(jīng)系統(tǒng)起保護作用。在人類內(nèi)皮細(xì)胞中，米諾環(huán)素可通過誘導(dǎo)bcl-2以及X染色體連鎖凋亡抑制蛋白的表達來對抗氧化應(yīng)激，對受損后的細(xì)胞起保護作用。米諾環(huán)素能抑制凋亡蛋白激活因子-1的產(chǎn)生，該因子是形成凋亡復(fù)合體的關(guān)鍵蛋白，而凋亡復(fù)合體與caspase的激活密切相關(guān)。因此抑制該因子的產(chǎn)生，能減輕caspase所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。米諾環(huán)素抗細(xì)胞凋亡機制與細(xì)胞內(nèi)是否存在Apaf-1有關(guān)。

3、抑制腦內(nèi)炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)在HI后所造成的腦損傷中起著重要的作用。在缺血性腦中風(fēng)、HIE以及興奮性腦損傷動物模型中均得到了證實，而腦內(nèi)炎癥反應(yīng)主要以小膠質(zhì)細(xì)胞活化為特征。小膠質(zhì)細(xì)胞為腦內(nèi)的免疫細(xì)胞，在受到各種刺激后由靜息狀態(tài)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)并啟動腦內(nèi)炎癥反應(yīng)。活化的小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生和釋放過多的炎癥介質(zhì)，例如IL-1β、IL-6、TNF-α、RNS、iNOS等。腦內(nèi)其他免疫細(xì)胞也會激活，激活后他們同樣會產(chǎn)生ROS，并通過酶催化作用，產(chǎn)生大量炎癥因子。大量炎癥介質(zhì)的釋放會造成少突膠質(zhì)細(xì)胞死亡，軸突變性及對不成熟血腦屏障的破壞。米諾環(huán)素有抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化的作用，還能抑制T細(xì)胞的活化，具有抑制CD4+T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子以及CD4+T細(xì)胞活性的作用。其作用機制與它能選擇性地抑制NFAT所調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄途徑的激活，NFAT1同型因子的核易位，增強NFAT激酶-GSK3的活性和減少胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流來加強NFAT1磷酸化作用有關(guān)。米諾環(huán)素能阻止腦內(nèi)損傷區(qū)域趨化因子的傳導(dǎo)，間接反映米諾環(huán)素在HIE中具有抗炎作用。米諾環(huán)素的神經(jīng)保護以及抗炎作用還與其能抑制多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1。

4、促進神經(jīng)元生長

米諾環(huán)素對受損后的神經(jīng)系統(tǒng)具有保護作用，其作用機制與米諾環(huán)素能對神經(jīng)元進行修飾并促進神經(jīng)元生長發(fā)育有關(guān)。而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白（IP3）受體，常見信號分子（PLC-γ、P13K、Akt、p38 MAPK以及Ras/RaF/ERK/MAPK）的信號通路，在米諾環(huán)素促進神經(jīng)元生長發(fā)育的過程中發(fā)揮著重要作用。同樣在PCI2細(xì)胞里也發(fā)現(xiàn)，米諾環(huán)素也能顯著地加強神經(jīng)生長因子的產(chǎn)生，繼而促進神經(jīng)元的生長，修復(fù)受損后的腦。

四、結(jié)語

盡管米諾環(huán)素在新生兒疾病的治療中存在著許多副作用，但是米諾環(huán)素作為一個治療HIE的潛在藥物，在眾多成年人的神經(jīng)退行性疾病臨床試驗中取得了很好的治療效果，越來越多新的研究成果也對米諾環(huán)素在新生兒疾病應(yīng)用的禁令提出了質(zhì)疑。米諾環(huán)素良好的腦保護作用也為其運用臨床提供了強有力的依據(jù)。因此，米諾環(huán)素倘若應(yīng)用于HIE的治療，應(yīng)考慮和解決的問題有米諾環(huán)素的給藥劑量及其在新生兒治療中的半衰期，治療時間和治療窗的確定，HIE患兒認(rèn)知能力和遠(yuǎn)期行為學(xué)改善的效果，藥物的副作用等。