略論米諾環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致胎兒和新生兒的腦損傷，多見于足月兒，是導致兒童神經系統傷殘的常見原因之一。目前認為該疾病可能的病因是宮內或出生時窒息、缺氧引起的代謝障礙、細胞損傷、以及血管調節機制障礙、腦血流減少等。其病理改變主要是腦水腫、神經元壞死、皮層、基底節、間腦、腦干等部位的局灶性壞死、以及腦室周圍白質軟化等。目前臨床上對該病缺乏特異性的治療。米諾環素是一種四環素類抗生素，在腦缺血、腦創傷、神經退行性疾病動物模型中顯示了抗炎、抗凋亡和神經保護作用。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。缺氧后腦細胞有氧代謝減弱，取而代之的是無氧代謝，腦細胞依靠無氧代謝產生大量乳酸，并堆積在細胞內導致酸中毒和腦水腫。同時，由于無氧代謝產生的ATP遠遠少于有氧代謝，致使細胞膜離子泵功能受損，細胞膜對離子的通透性增高，細胞外離子順濃度差通過細胞膜，胞內Na+、Cl-、Ca2-和H20增多，引起細胞水腫，線粒體和溶酶體腫脹，自由基生成增加，最終造成細胞損傷和死亡。因此HI后一系列的病理生理過程“瀑布式的發生”，多種機制相互作用，共同導致不可逆的腦損傷。

二、米諾環素的結構和特性

米諾環素一是一種半合成的第二代四環素類衍生物，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。米諾環素廣泛應用于痤瘡、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%生物利用度等優點。由于其脂溶性高，易透過血腦屏障，具有廣泛的神經保護作用，因此它能夠治療許多神經退行性疾病。在眾多成年動物模型中，例如帕金森病、肌萎縮側索硬化癥、阿爾茨海默病、多發性硬化癥，以及脊髓損傷、腦溢血、外傷性腦損傷等神經系統疾病的治療中，米諾環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的臨床試驗中也表現出良好的神經保護作用。

三、米諾環素對HI后腦保護作用

1、抑制興奮性毒性作用

在HI后，神經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。堆積的谷氨酸持續刺激突觸后的谷氨酸受體。胞內Ca2+持續增高后將介導一系列的毒性反應，最終導致神經元變性，壞死。米諾環素可通過抑制Ca2+內流來減少興奮性毒性作用，與此同時抑制Ca2+內流還有助于維持囊泡內神經遞質的釋放，減輕由大量谷氨酸釋放所導致的神經元損傷。它還抑制5-脂肪氧合酶的活性來對抗NMDA受體介導的神經元死亡，以及減少細胞外多巴胺的產生來減輕由甲基苯丙胺所導致的腦內興奮性毒性作用。

2、抗細胞凋亡作用

在HI后，細胞在各種促凋亡因素作用下釋放細胞色素c，激活凋亡所需的caspase-3蛋白酶，促進腦內細胞凋亡，導致腦損傷。米諾環素能夠抑制活化的caspase-3形成以及增加抗凋亡蛋白的表達，對神經系統起保護作用。在人類內皮細胞中，米諾環素可通過誘導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激，對受損后的細胞起保護作用。米諾環素能抑制凋亡蛋白激活因子-1的產生，該因子是形成凋亡復合體的關鍵蛋白，而凋亡復合體與caspase的激活密切相關。因此抑制該因子的產生，能減輕caspase所介導的細胞凋亡。米諾環素抗細胞凋亡機制與細胞內是否存在Apaf-1有關。

3、抑制腦內炎癥反應

炎癥反應在HI后所造成的腦損傷中起著重要的作用。在缺血性腦中風、HIE以及興奮性腦損傷動物模型中均得到了證實，而腦內炎癥反應主要以小膠質細胞活化為特征。小膠質細胞為腦內的免疫細胞，在受到各種刺激后由靜息狀態變為活化狀態并啟動腦內炎癥反應。活化的小膠質細胞產生和釋放過多的炎癥介質，例如IL-1β、IL-6、TNF-α、RNS、iNOS等。腦內其他免疫細胞也會激活，激活后他們同樣會產生ROS，并通過酶催化作用，產生大量炎癥因子。大量炎癥介質的釋放會造成少突膠質細胞死亡，軸突變性及對不成熟血腦屏障的破壞。米諾環素有抑制小膠質細胞活化的作用，還能抑制T細胞的活化，具有抑制CD4+T細胞分泌細胞因子以及CD4+T細胞活性的作用。其作用機制與它能選擇性地抑制NFAT所調節轉錄途徑的激活，NFAT1同型因子的核易位，增強NFAT激酶-GSK3的活性和減少胞內Ca2+內流來加強NFAT1磷酸化作用有關。米諾環素能阻止腦內損傷區域趨化因子的傳導，間接反映米諾環素在HIE中具有抗炎作用。米諾環素的神經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、促進神經元生長

米諾環素對受損后的神經系統具有保護作用，其作用機制與米諾環素能對神經元進行修飾并促進神經元生長發育有關。而內質網蛋白（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，在米諾環素促進神經元生長發育的過程中發揮著重要作用。同樣在PCI2細胞里也發現，米諾環素也能顯著地加強神經生長因子的產生，繼而促進神經元的生長，修復受損后的腦。

四、結語

盡管米諾環素在新生兒疾病的治療中存在著許多副作用，但是米諾環素作為一個治療HIE的潛在藥物，在眾多成年人的神經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素在新生兒疾病應用的禁令提出了質疑。米諾環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。因此，米諾環素倘若應用于HIE的治療，應考慮和解決的問題有米諾環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患兒認知能力和遠期行為學改善的效果，藥物的副作用等。