依達拉奉對腦損傷治療機制及臨床應(yīng)用的研究進展

康傳依，胡曉蕊，王曉紅，程暢，盧佳，王懷志，劉蕾，胡建，趙娜

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院精神科，哈爾濱 150001)

依達拉奉主要用于急性腦血管病，尤其是急性腦梗死的治療，于2001年5月在日本上市，目前劑型為注射液，多采用靜脈滴注方式給藥。既往研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉是一種低分子自由基清除劑和抗氧化劑，具有很強的清除羥自由基和過氧化的潛力，它通過引導細胞凋亡來保護細胞免受損傷，抑制脂氧合酶活性，并可直接中和過氧自由基[1]。與其他自由基清除劑不同，依達拉奉是一種靜脈注射的低分子量藥物，具有水溶性和脂溶性，易通過血腦屏障而發(fā)揮治療作用[2]。此外，依達拉奉的酸度系數(shù)為(6.9±0.1)，在生理pH值條件下，約半數(shù)依達拉奉以陰離子形式存在，該形式被認為具有最強的自由基清除功能[3]。同時，未解離的依達拉奉部分以脂溶性與水溶性兩種形式共存，可最大限度地促進藥物在不同組織中的良好分布[4]。因此，依達拉奉對水溶性或脂溶性自由基引發(fā)的氧化應(yīng)激均具有保護作用。依達拉奉作為一種自由基清除劑，具有減少自由基、抑制脂質(zhì)和神經(jīng)細胞過氧化作用的特性，目前已在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中廣泛應(yīng)用，不僅限于急性缺血性腦損傷。隨著依達拉奉在臨床的廣泛使用，很多學者就依達拉奉對腦損傷治療新機制展開了深入研究，并在多種疾病中對其進行了大量的臨床研究[5]。現(xiàn)就依達拉奉對腦損傷治療機制及臨床應(yīng)用的研究進展予以綜述。

1 依達拉奉的治療機制

1.1抗炎、抗氧化 依達拉奉可清除缺血后自由基，從而減輕中樞神經(jīng)系統(tǒng)的氧化損傷，有數(shù)據(jù)表明，依達拉奉具有抗氧化性能，其能與自由基反應(yīng)，如羥基自由基(·OH)和過氧化氫自由基結(jié)合[3]；同時，依達拉奉對炎癥、一氧化氮和基質(zhì)金屬蛋白酶的產(chǎn)生均有積極作用[6]。依達拉奉可能通過核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2信號通路發(fā)揮神經(jīng)保護功能，即通過抑制核因子κB蛋白介導的炎癥反應(yīng)促進核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2的表達，從而改善神經(jīng)功能，抑制炎癥和氧化應(yīng)激，發(fā)揮神經(jīng)保護作用[7]。另有研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉可改善腦損傷患者的神經(jīng)功能,并提高患者的生活質(zhì)量，但不會引起明顯的不良反應(yīng)，其機制可能與患者血清腫瘤壞死因子-α水平降低以及白細胞介素-8水平升高有關(guān)[8]。

1.2調(diào)節(jié)細胞死亡 在神經(jīng)細胞凋亡方面，依達拉奉能抑制組織損傷引起的腦水腫，延緩急性缺血性腦損傷引起的神經(jīng)元死亡。有研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉可通過降低促凋亡基因胱天蛋白酶3的表達，提高抑制凋亡的B細胞淋巴瘤/白血病-2基因表達，進而抑制遲發(fā)性神經(jīng)細胞死亡，對神經(jīng)損傷大鼠發(fā)揮神經(jīng)保護作用[9]。既往研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉能夠顯著減輕神經(jīng)損傷并促進認知功能恢復，而腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與酪氨酸激酶受體B的表達水平隨依達拉奉治療的延長而升高，凋亡蛋白表達降低，表明依達拉奉可能抑制海馬神經(jīng)元的凋亡，且依達拉奉的保護功能可能與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子/酪氨酸激酶受體B信號通路有關(guān)[10]。在神經(jīng)細胞自噬方面，自噬是真核生物的基本細胞過程之一，可作為一種細胞死亡方式，細胞質(zhì)中自噬活動的穩(wěn)態(tài)對于維持神經(jīng)元功能至關(guān)重要[11]。國外一項對氧糖剝奪/恢復損傷后神經(jīng)元的研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉組自噬相關(guān)因子表達低于正常培養(yǎng)神經(jīng)元組；透射電鏡分析顯示，預(yù)處理組自噬體較少，自噬持續(xù)時間較短，表明依達拉奉可抑制氧糖剝奪/恢復損傷早期和中期的神經(jīng)元自噬，且其在氧糖剝奪/恢復損傷早期和中期的保護作用較晚期顯著[12]。在神經(jīng)細胞鐵死亡方面，依達拉奉對鐵死亡的發(fā)生也有一定作用。在正常培養(yǎng)條件下，成纖維細胞通常由于細胞內(nèi)半胱氨酸和谷胱甘肽的耗盡而死亡，而依達拉奉可抑制胱氨酸-谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運蛋白敲除小鼠的胚胎成纖維細胞中的鐵死亡[13]。

1.3減輕血腦屏障損傷 血腦屏障在中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理學和病理學中起重要作用，研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉可對抗甲基乙醛[14]及紅藻氨酸[15]誘導的屏障損傷，從而保護腦血管內(nèi)皮細胞。此外，基質(zhì)金屬蛋白酶9在血腦屏障的破壞中起關(guān)鍵作用[16]。自由基清除劑依達拉奉可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶9的上調(diào)，并減少長期腦灌注不足小鼠模型的血腦屏障損傷[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉腦梗死的神經(jīng)保護作用可能與抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體、減輕血腦屏障破壞有關(guān)[18]。可見，依達拉奉可通過不同藥理學機制改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病導致的血腦屏障損傷。

2 依達拉奉在腦損傷治療方面的臨床應(yīng)用

神經(jīng)系統(tǒng)疾病所致腦損傷的發(fā)病機制復雜、疾病負擔重，已成為各國學者研究的重要方向。而依達拉奉自上市以來，已廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療，其中包括神經(jīng)退行性疾病、缺血性疾病、出血性疾病等，其具體作用機制也逐漸被發(fā)現(xiàn)。

2.1神經(jīng)退行性疾病

2.1.1阿爾茨海默病 阿爾茨海默病是進行性老年性癡呆的一種常見形式[19]，病因尚不清楚。依達拉奉作為一種自由基清除劑，具有抗阿爾茨海默病的潛力，其治療靶點包括β淀粉樣蛋白(β-amyloid protein，Aβ)、Tau蛋白磷酸化、氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥[20]。既往研究顯示，依達拉奉能夠減弱Aβ誘導的氧化應(yīng)激和神經(jīng)毒性，抑制Aβ聚集，分解預(yù)先形成的Aβ原纖維并減弱下游Tau蛋白過度磷酸化以及神經(jīng)炎癥[21]。基于分子動力學模擬的MM-PBSA分析依達拉奉對Aβ42單體構(gòu)象轉(zhuǎn)變的分子效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，依達拉奉對Aβ42的構(gòu)象轉(zhuǎn)變有抑制作用，且抑制作用呈劑量依賴性，此外，依達拉奉與Aβ42單體的直接相互作用是其抑制作用的主要原因[22]。目前尚無依達拉奉的口服制劑，通過體外/體內(nèi)疾病模型評估新型依達拉奉制劑的安全性和有效性的研究顯示，其在SH-SY5Y695淀粉樣前體蛋白細胞系中顯示出優(yōu)越的細胞攝取和神經(jīng)保護作用[23]。綜上所述，依達拉奉可通過靶向疾病發(fā)病機制的多個關(guān)鍵途徑治療阿爾茨海默病，從而預(yù)防或阻止進行性認知功能障礙的發(fā)生。

2.1.2肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis，ALS) ALS是一種成人起病的神經(jīng)退行性疾病，致死率高。在ALS小鼠模型中，依達拉奉通過抑制氧化應(yīng)激機制減少運動神經(jīng)元細胞凋亡[24]。既往研究認為，依達拉奉可通過抑制真核細胞翻譯起始因子-α磷酸化減緩內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導的細胞凋亡[25]。此外，F(xiàn)e2+誘導的氧化應(yīng)激導致羥自由基產(chǎn)生增加也是ALS神經(jīng)元損傷的主要原因。依達拉奉可抑制單層大豆磷脂酰膽堿脂質(zhì)體的氧化，但其療效有限，且僅針對高度精選的ALS患者進行了評估[26]。近年研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉可抑制胱氨酸-谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運蛋白敲除小鼠胚胎成纖維細胞中的鐵死亡，這些成纖維細胞在正常培養(yǎng)條件下通常由于細胞內(nèi)半胱氨酸和谷胱甘肽的耗盡而死亡[13]。早期散發(fā)性ALS患者可能在病理生理過程進展前和誘導其他形式的運動神經(jīng)元程序性細胞死亡前已對依得拉奉治療有反應(yīng)[27]。除臨床前研究外，日本的Ⅱ期臨床試驗結(jié)果顯示，經(jīng)依達拉奉間歇規(guī)則治療6個月的ALS患者的ALS功能量表評分較入組時明顯下降，且患者腦脊液中氧化應(yīng)激標志物水平明顯降低[28]。依達拉奉相繼在日本和美國被批準用于ALS的治療[29]，但國內(nèi)尚無相關(guān)系統(tǒng)研究。依達拉奉可能是ALS復雜治療方案的一部分，對于ALS的替代療法仍存在很大的臨床需求[30]。

2.1.3帕金森病 帕金森病又稱震顫麻痹，患者神經(jīng)元色素變淺，導致機體多巴胺分泌減少，臨床表現(xiàn)為肌肉強直、肢體震顫、動作緩慢、情緒躁動等。體內(nèi)基礎(chǔ)研究表明，依達拉奉能顯著減少帕金森模型大鼠的轉(zhuǎn)圈行為，抑制一氧化氮和丙二醛生成，防止機體發(fā)生過氧化，提示早期給予依達拉奉治療對黑質(zhì)紋狀體多巴胺能系統(tǒng)有明確的神經(jīng)保護作用[31]。在帕金森細胞模型離體實驗研究中，不同濃度依達拉奉預(yù)可以劑量依賴的方式拮抗1-甲基-4-苯基吡啶離子誘導的PC12細胞損傷，1-甲基-4-苯基吡啶離子處理的PC12細胞發(fā)生線粒體片段化，線粒體動力相關(guān)蛋白1和重組人線粒體分裂蛋白1表達上調(diào)，而線粒體融合素基因2表達下調(diào)，依達拉奉可逆轉(zhuǎn)1-甲基-4-苯基吡啶離子處理的PC12細胞的上述變化，但不會影響重組人線粒體分裂蛋白1的表達[32]。臨床研究顯示，依達拉奉治療組治療后神經(jīng)功能損傷量表評分明顯優(yōu)于多巴絲肼片等常規(guī)藥物治療組，且依達拉奉治療組不良反應(yīng)發(fā)生率明顯較低[33]。

2.2缺血性腦損傷

2.2.1腦梗死 近年來，我國急性腦缺血疾病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢[34]。腦缺血發(fā)生時，更多的自由基產(chǎn)生并造成細胞膜損傷，導致腦缺血性損傷。有研究顯示，依達拉奉聯(lián)合阿替普酶治療腦梗死患者的臨床療效、神經(jīng)功能、腦血流動力學指標、T淋巴細胞水平、氧自由基清除水平以及氧化應(yīng)激指數(shù)等均優(yōu)于阿替普酶靜脈溶栓患者，提示依達拉奉改善腦梗死患者臨床療效和預(yù)后的作用顯著[35]。采用基于模糊C均值聚類算法的磁共振成像分析方法探究丁苯酞聯(lián)合依達拉奉對急性腦梗死患者神經(jīng)功能和血管內(nèi)皮功能的影響，結(jié)果提示，丁苯酞聯(lián)合依達拉奉可有效改善急性腦梗死患者的神經(jīng)功能、血管內(nèi)皮功能和短期預(yù)后，安全性高[36]。此外，依達拉奉具有神經(jīng)保護作用，采用載有依達拉奉巨噬細胞衍生的外泌體治療永久性大腦中動脈閉塞大鼠，結(jié)果顯示，載有依達拉奉巨噬細胞衍生的外泌體可進入大鼠的缺血側(cè)，并定位于神經(jīng)元細胞和小膠質(zhì)細胞，從而減少巨噬細胞衍生的外泌體神經(jīng)元細胞死亡。可見，依達拉奉可通過多種途徑改善腦梗死患者的神經(jīng)功能、防止腦損傷，改善疾病結(jié)局。

2.2.2腦缺血再灌注損傷 腦缺血疾病的治療原則是恢復血流和供氧，但缺血區(qū)腦組織血流再灌注過程中伴隨大量活性氧產(chǎn)生，其誘導的氧化應(yīng)激反應(yīng)進一步釋放氧自由基，導致神經(jīng)功能障礙，進而影響預(yù)后。研究顯示，依達拉奉聯(lián)合血管內(nèi)再灌注可能是急性缺血性腦卒中的潛在治療策略[37]。另有研究顯示，依達拉奉聯(lián)合亞低溫治療腦缺血再灌注損傷可顯著降低大鼠海馬神經(jīng)功能缺損評分、增加神經(jīng)元密度，從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用[38]。有研究對170例腦缺血再灌注患者進行分組治療(對照組采用常規(guī)治療，觀察組采用常規(guī)治療+依達拉奉治療)，2周后，兩組間神經(jīng)功能(美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表、日常生活活動能力評定評分)、氧化應(yīng)激(血清超氧化物歧化酶)和炎癥因子(腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6、神經(jīng)元特異性烯醇化酶、S-100B蛋白)水平比較差異有統(tǒng)計學意義，證明依達拉奉能夠提高腦缺血再灌注損傷患者的治療效果、控制炎癥反應(yīng)、改善患者神經(jīng)功能及預(yù)后[39]。

2.3出血性腦損傷

2.3.1腦出血 腦出血是威脅人類健康的高致死率疾病，腦出血后大量自由基釋放造成的腦水腫是影響患者生存和預(yù)后的重要因素。依達拉奉作為有效的抗氧化劑，無論單獨用藥還是聯(lián)合用藥均能顯著改善患者的神經(jīng)功能。依達拉奉能夠促進血腫吸收、減輕血腫周圍損傷、改善神經(jīng)功能及預(yù)后，進而減輕腦出血病灶周圍血腫，可能通過清除體內(nèi)自由基抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)[40]。李穎[41]研究發(fā)現(xiàn)，與依達拉奉單獨治療相比，依達拉奉聯(lián)合常規(guī)治療急性腦出血的臨床療效更高，患者神經(jīng)功能缺損恢復更快。多項研究發(fā)現(xiàn)，依達拉奉聯(lián)合鼠神經(jīng)生長因子[42]、神經(jīng)節(jié)苷脂[43]、醒腦靜[44]等治療腦出血患者的預(yù)后均顯著優(yōu)于單藥治療。有研究采用隨機數(shù)字表法將120例行微創(chuàng)血腫清除術(shù)治療的腦出血患者分為依達拉奉組、納米顆粒依達拉奉組、0.9%氯化鈉聯(lián)合依達拉奉組，標準治療15 d后，納米顆粒依達拉奉組患者的神經(jīng)功能明顯優(yōu)于治療前，且腦組織水腫體積明顯小于依達拉奉組，表明納米顆粒依達拉奉對微創(chuàng)血腫清除術(shù)后腦出血患者有益，這為進一步研究納米顆粒依達拉奉對腦出血患者術(shù)后療效的影響提供了參考[45]。

2.3.2蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH) SAH是指血管破裂后血液進入蛛網(wǎng)膜下腔，引起一系列臨床癥狀的急性出血性病變。研究顯示，依達拉奉聯(lián)合馬來酸桂哌齊特組SD大鼠SAH模型神經(jīng)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)損傷進一步減輕，神經(jīng)元存活率顯著提升，且依達拉奉聯(lián)合馬來酸桂哌齊特組自噬因子表達水平顯著高于SAH組和馬來酸桂哌齊特單藥治療組，提示依達拉奉聯(lián)合馬來酸桂哌齊特治療可有效提高SAH大鼠腦細胞的存活率，促進其神經(jīng)功能恢復[46]。另外，依達拉奉對SAH后腦血管痙攣和遲發(fā)性腦缺血的治療效果顯著，與單用尼莫地平相比，尼莫地平聯(lián)合依達拉奉可顯著降低遲發(fā)性腦缺血和腦血管痙攣的發(fā)生率[47]。

2.4其他疾病

2.4.1創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI) TBI是導致不可逆神經(jīng)損傷和死亡的主要原因之一，TBI所致神經(jīng)損傷分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷，其中繼發(fā)性損傷是一種伴有氧化應(yīng)激、神經(jīng)元凋亡與炎癥反應(yīng)的長期過程[48]。而炎癥與氧化應(yīng)激在TBI的繼發(fā)性起病過程中起重要作用[49-50]。因此，依達拉奉被認為是TBI的有效治療方法之一，其作為一種有效的抗氧化劑，具有神經(jīng)保護作用。動物研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)依達拉奉治療雄性TBI模型小鼠的神經(jīng)元細胞損傷及氧化應(yīng)激明顯減少[51]。依達拉奉對TBI有一定的治療前景，但目前小型臨床試驗的評估發(fā)現(xiàn)，依達拉奉的總體安全性和有效性仍不確定，因此未來仍需進一步探索依達拉奉的作用機制。

2.4.2癲癇 目前，依達拉奉聯(lián)合其他藥物治療腦卒中后繼發(fā)癲癇的效果良好[52]。國外一項研究證實，在癲癇持續(xù)狀態(tài)停止后，依達拉奉單一給藥仍可預(yù)防神經(jīng)元細胞丟失和癲癇發(fā)生[53]。癲癇是一種嚴重的慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，依達拉奉可能通過防止紅藻氨酸引起的神經(jīng)元丟失而起到治療癲癇的作用。Liu等[54]的實驗表明，依達拉奉可通過核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2/血紅素加氧酶-1通路保護癲癇大鼠海馬神經(jīng)元免受損傷。長期使用依達拉奉對青霉素誘導的局灶性癲癇活動有抗驚厥作用[55]，但其預(yù)防人類癲癇的作用還需要慢性模型和臨床試驗的證實。

2.4.3一氧化碳中毒性腦損傷 一氧化碳中毒引起的腦損傷會導致患者的慢性神經(jīng)系統(tǒng)損傷。約30%的一氧化碳中毒后幸存患者存在慢性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，包括持續(xù)癥狀和明顯正常間隔后反復出現(xiàn)的神經(jīng)精神癥狀，即遲發(fā)性神經(jīng)精神后遺癥。常規(guī)吸氧甚至高壓氧治療不能完全預(yù)防一氧化碳中毒患者慢性癥狀的發(fā)展[56]。依達拉奉是一種有效且不良反應(yīng)較少的一氧化碳中毒治療方法。有研究將120例一氧化碳中毒患者按收治時間段不同分為高壓氧治療組和依達拉奉聯(lián)合高壓氧治療組，治療后聯(lián)合治療組動脈血二氧化碳分壓、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α水平以及神經(jīng)功能缺損評分、蒙特利爾認知量表評分和遲發(fā)性腦病發(fā)生率均低于高壓氧治療組[57]。依達拉奉對一氧化碳中毒引起的慢性神經(jīng)癥狀的有利影響仍需進一步研究的證實。

3 小 結(jié)

依達拉奉作為一種自由基清除劑，其受體結(jié)構(gòu)、給藥途徑、主要生物學功能、作用機制及臨床適應(yīng)證等已逐漸闡明，尤其是現(xiàn)代分子生物學、細胞生物學、動物模型建立等理論和技術(shù)的進步更促進了依達拉奉的基礎(chǔ)與臨床研究進展，使其成為治療神經(jīng)疾病的重要藥物之一。國內(nèi)臨床應(yīng)用依達拉奉以來，鮮有嚴重不良反應(yīng)的報道，其對神經(jīng)損傷的作用已得到眾多臨床醫(yī)師的認可。此外，依達拉奉在神經(jīng)科以外領(lǐng)域的應(yīng)用也有報道，但由于依達拉奉的臨床應(yīng)用時間尚短，且神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病機制復雜，目前相關(guān)研究多為基礎(chǔ)實驗研究，因此相關(guān)臨床研究還需要更多循證醫(yī)學證據(jù)的支持，在依達拉奉劑型、劑量、聯(lián)合用藥、適應(yīng)證等方面均需要進一步深入研究。