阿米洛利对神经系统疾病治疗作用的研究进展

杨飞飞，李光来

阿米洛利（amiloride）是一种保钾利尿剂，早在20 世纪70年代初就应用于临床，治疗肝硬化、水肿、原发性醛固酮增多症等，有较强的排钠保钾利尿作用，目前临床主要用于轻中度高血压的治疗。阿米洛利对多种离子通道具有阻滞作用，如Na＋／H＋交换泵（Na＋／H＋exchanger，NHE）、酸感受离子通道（asidsensing ion channels，ASICs）、Na＋／Ca2＋交换泵（Na＋／Ca2＋exchanger，NCX）、电压门控Na＋通道和Ca2＋通道等。近年来多项研究表明其对一些神经系统疾病具有明显治疗作用，现就阿米洛利的作用机制及其在治疗神经系统疾病方面的新进展综述如下。

1 阿米洛利的作用机制

1.1 Na＋／H＋交换器抑制剂 在哺乳动物整个细胞表面分布着一种膜蛋白，其主要作用就是将细胞内质子和细胞外钠离子严格按照1∶1比例进行交换，这就是NHE。NHE能够调节细胞内pH，并通过排出质子，移入钠离子来调节细胞容量。到目前为止，至少有9个NHE 亚型已经被确证，分别是NHE 1～9［1，2］。在脑组织中已经发现有3种亚型（NHE1，4和5）表达于神经元和神经胶质细胞。作为一种分布在细胞膜表面的蛋白，钠氢交换体1（NHE1）参与调节细胞内的pH 和细胞容积，并且可随着细胞机能状态的变化而进行自我调节。在细胞缺血、缺氧、酸中毒等情况下，NHE1被激活，进一步导致细胞内Na＋潴留，Na＋－Ca2＋交换加强，细胞内Ca2＋增加，细胞内钙超载，后者进一步激活细胞内蛋白酶、磷脂酶和核酸内切酶，造成细胞骨架、细胞膜和细胞质的破坏，并引发自由基、兴奋性氨基酸毒性和线粒体损伤等细胞损伤级联反应过程，造成细胞凋亡或坏死，这一病理生理变化参与了多种心、脑血管疾病的发生、发展［3］。体内细胞由于不同生理刺激的功能需要可产生增生和肥大两种不同类型的生长反应。研究表明，细胞处于增殖时的pH 较处于生长抑制时的细胞偏碱，虽然增生和肥大对细胞作用不一样，但增生和肥大均可导致NHE激活，表明NHE 活化导致pH 增高与细胞增殖密切相关。阿米洛利及其衍生物为第1 代钠氢交换抑制药，其对NHE1 和NHE2的抑制活性好，但对NHE3和NHE4无活性，NHE1抑制剂抑制Na＋／H＋交换，减少胞内Na＋负荷，使Na＋－K＋－ATP酶足以缓解Na＋负荷，而不需激活Na＋／Ca2＋交换，从而减轻Ca2＋超载及其所致的继发性损伤，起着神经保护作用［4］。NHE 1交换抑制剂还通过抑制Na＋－H＋交换，减少细胞内的钠浓度，使渗透压下降，防止水分进入细胞内，因此能防止或减轻缺血后微血管内皮细胞肿胀，防止细胞坏死。

1.2 ASICs通道阻断剂 ASICs属于ENaC／DEG（epithelial Na＋channel／degenerin）通道超家族成员。ENaC／DEG 是一大类amiloride敏感的钠通道家族，由4个基因编码，包含6个亚基：ASIC1a、ASIC2a、ASIClb、ASIC2b、ASIC3、ASIC4［5］。其成员的共同特点是均为非电压门控的对Na＋有高通透性的离子通道，病理状态下对Ca2＋开放，且均可被amiloride所阻断。其中ASIC1 和ASIC3 对H＋最敏感，各自感受pH 值的变化（△pH）为0.4和0.2，通道电流变化半数时的pH 值（pH0.5）都约为6.5，ASIC2a的pH0.5 在4.1～5.0。ASIC1a、ASIC2a表达于外周与中枢神经系统，ASIC1b、ASIC2b只表达于外周神经系统，ASIC3又称脊髓背根ASIC 存在于外周伤害感受神经元上，ASIC4最近被发现表达于垂体上［6，7］。在一些病理条件如炎症、缺血或肿瘤组织中，组织酸化可使pH 值降低至6.0以下［8］，细胞可以通过直接门控的离子通道，如酸敏感的离子通道去感 受pH 值 变 化。Xiong 等［9］研 究 表 明，ASICla 对Na＋和Ca2＋有选择性通过作用，是除电压门控和NMDA 受体门控之外的另一个Ca2＋进入神经元的重要通道。阿米洛利能阻断ASIC3的瞬时电流，但对持续电流阶段作用却相反［10］，在200 μmol／L的盐酸阿米洛利存在的情况下ASIC3 瞬时电流降低（68＋5）%，持续电流却比在没有盐酸阿米洛利存在时更高。对ASICla、ASIC2a也有抑制作用。

1.3 其他 阿米洛利对NCX、电压门控－Na＋通道和Ca2＋通道等也具有阻滞作用，早在1989年Gabriella等［11］证明阿米洛利可抑制豚鼠心肌细胞上的Na＋／Ca2＋交换泵，其抑制作用的强弱与心肌细胞外Na＋、Ca2＋的浓度相关。Kleyman等［12］将阿米洛利的结构适当修改如在终端氮的胍基部分引进疏水性取代基可提高阿米洛利对Na＋通道的阻滞作用，在5－氨基部分添加疏水性（或亲水性）基团可提高对Na＋／H＋交换器（NHE）的抑制作用，而增强对Na＋／Ca2＋交换泵、Ca2＋通道的阻滞作用通过上述手段都可以实现，并将这些由阿米洛利衍生出来的一系列化合物统称为阿米洛利衍生物。另外，阿米洛利能通过抑制血小板P－选择素表达而抑制血小板聚集，还可通过抑制碳酸酐酶扩张血管［13］。

2 阿米洛利对神经系统疾病的治疗作用

2.1 阿米洛利对脑缺血再灌注损伤的保护作用 脑梗死由于脑血流供应障碍引起缺血、缺氧，导致缺血中心的坏死和缺血周边的半暗带。抢救缺血半暗带的关键是超早期溶栓治疗，减轻再灌注损伤的核心是积极采取脑保护措施。脑保护药物按作用机制可分为自由基清除剂、离子阻滞剂（钾通道开放剂、钠通道阻滞剂、钙通道阻滞剂）、兴奋性氨基酸拮抗剂、神经营养因子、激素和其他。阿米洛利及其衍生物，如EIPA、SM－20220 等可降低脑缺血后细胞内Na＋浓度，抑制Ca2＋超载，减轻细胞水肿，降低磷脂酶活性，减少游离脂肪酸，抑制线粒体细胞色素c释放，抑制细胞凋亡，抑制中性粒细胞聚集，从而保护血管内皮细胞和血脑屏障，增加脑血流，显著缩小脑梗死体积，改善神经功能 缺 损 和 降 低 病 死 率［14－16］。Mobammad等［17］利 用 阿 米 洛 利 对大脑中动脉闭塞模型（MCAO）大鼠进行预处理，AML 能显著提高脑组织中还原型谷胱甘肽（GSH）含量，降低谷胱甘肽过氧化物酶（GPX），谷胱甘肽－S－转移酶（GST）含量，从而发挥抗氧化作用，通过对自主活动、握力测试、自发交替行为的观察显示AML能提高大鼠的认知功能。Xiong等［18］研究发现急性脑缺血明显激活ASIC1a电流从而加重脑损伤，脑室内注射非特异性拮抗剂阿米洛利或特异性拮抗剂PcT－1，可使局灶性脑梗死体积缩小60%。Phillis等［19］用皮层环技术研究发现阿米洛利抑制大脑皮质缺血再灌注诱发的天冬氨酸，谷氨酸尿酸，γ－氨基丁酸，牛磺酸，磷酸乙醇胺，减轻细胞水肿和氨基酸释放。

2.2 阿米洛利的抗癫痫作用 癫痫发作时，神经元过度兴奋导致组织酸化，诱导细胞膜发生持续去极化，激活NHE 和ASIC使细胞Na＋、Ca2＋内流，进一步导致细胞膜去极化和细胞内Ca2＋超载［20，21］，而Ca2＋超载在癫痫持续状态以及继发性神经元损伤中起着重要作用。近年来发现一些NHE（钠氢交换体）交换抑制剂在体外和动物模型对继发性脑损害有保护作用，对癫痫也有疗效，Ali等［22］通过一系列动物实验进一步表明，阿米洛利对多种癫痫类型小鼠都具有显著的抗癫痫作用，能提高癫痫发作的阈值，延长发作间期，降低大发作的发生率。细胞学实验表明，阿米洛利类可抑制不同药理手段诱发的神经元自发性生物电活动和癫痫样活动，能显著抑制癫痫模型动物细胞膜的持续去极化［23］，且大剂量阿米洛利能终止癫痫持续状态并能够改善情绪和记忆，提示其对癫痫和癫痫后抑郁及认知功能障碍均有治疗作用，而这是现有抗癫痫药所不具备的。Saito等［24］证实NCXs抑制剂SEA0400可缓解戊四氮（PTZ）诱导的癫痫发作，阵挛性惊厥发作潜伏期可被延长到210s，而控制组的潜伏期只有100s，有4／5 野生型小鼠发生强直性痉挛抽搐，而NCX1基因敲除小鼠却未观察到，差异有统计学意义，研究认为PTZ诱导的惊厥∕癫痫发作的表现及作用机制是复杂的，研究支持NCX 介导的钙内流在其中发挥重要作用，但目前针对同样身为NCX 抑制剂的阿米洛利对戊四氮诱导的癫痫发作小鼠是否具有同样抑制作用尚无相关报道。但Ziemann 等［25］研究发现，ASIC1a可能参与终止癫痫发作的机制，在癫痫模型中，ASIC1a基因敲除鼠的强直－阵挛发作（GTCS）明显多于野生型，而脑室注射PcT－1会增加GTCS，建立ASIC1a过表达转基因鼠发现ASIC1a过表达降低了癫痫发作的严重性，脑电图分析发现，ASIC1a过表达不影响发作启动，但能提前终止发作，与ASIC1a基因敲除鼠比较，野生型脑片减少发作的幅度和强度，提示ASIC1a与低pH 抗癫痫作用有关。所以目前针对阿米洛利的抗癫痫作用众说纷纭，尚无一致定论。

2.3 阿米洛利可治疗偏头痛 偏头痛是一种常见的慢性血管神经性疾病，其特征是发作性、多为偏侧、中重度、搏动样头痛，一般持续（4～72）h，可伴有恶心、呕吐，光、声刺激或日常活动可加重头痛，安静环境、休息可缓解头痛，其患病率女性为18.2%，男性约为6.5%。组织酸化是许多疼痛状态的常见病理表现，受损后的组织释放质子，引起局部pH 降低，使痛觉感受器末端去极化从而产生痛觉。酸感知离子通道（ASICs）可接收机械性、化学性或者炎症性等伤害性感受信号，而阿米洛利是ASICs非特异性阻滞剂，通过阻断ASICs而引导人体伤害性感受器上酸感受器的表达，并且产生剂量依赖性抗伤害作用［26］。Popoli等［27］还报道脑室内注入阿米洛利能预防腹腔内注射苯环利定诱发的EEG 异常和疼痛行为。Jin等［28］在三叉神经到颅脑膜神经逆行标记，应用膜片钳技术记录神经细胞动作电位发生时不同硬脑膜pH 值引起的诱发电流，提出ASICs的激活与偏头痛的产生相关，细胞外pH 下降、脑膜细胞缺血性或炎症性事件直接激发疼痛感应传入神经元造成偏头痛，应用阿米洛利后可显著阻断神经细胞动作电位发生时的H＋内流，ASICs抑制剂有望成为治疗偏头痛的一类新型药物。

2.4 其他 亨廷顿氏病（Huntington Disease）是一种致命神经系统退行性疾病，致病基因IT15位于4p16.3，外显子1中CAG重复序列拷贝数异常增多（35－40），（CAG）n重复编码一段长的多聚谷氨酰胺功能区，从而使神经系统获得毒性，目前尚无有效治疗方法，最新研究表明，阿米洛利及其衍生物benzamil可有望作为亨廷顿氏病的新的治疗药物，其可以显著增加泛素－蛋白酶体系统的活性，降低多聚谷氨酰胺（htt－poly Q），在HD 的能量代谢障碍中最常见的是乳酸堆积及随后发生的酸中毒，研究者正是利用阿米洛利及其衍生物可以有效阻断ASICs这一作用机制［29］。Vergo等［30］研究发现，急性实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠模型和多发性硬化患者脑组织中少突胶质细胞和轴突ASIC1a表达上调，ASIC1a 表达水平与轴突损伤有关；阻滞ASIC1a使得多发性硬化等相关疾病中髓鞘和神经元免受损伤，因此阻滞ASIC1a可能对多发性硬化具有神经和髓鞘保护作用。Elena等［31］通过体外培养柯萨奇病毒B3发现阿米洛利是柯萨奇病毒RNA 聚合酶的竞争性抑制剂，提出阿米洛利及其衍生物5－（N－乙基－N－异丙基）氨氯吡咪（EIPA）抑制柯萨奇病毒B3RNA 的复制可能是通过竞争核苷三磷酸、Mg2＋与柯萨奇病毒的RNA 依赖的RNA 聚合酶活性部位抑制Vpg蛋白的尿苷酰化和RNA 的延长。

3 结 语

阿米洛利及其衍生物有望成为一类具有确切临床治疗神经系统疾病价值的新型药物，但其作用机制还不清楚，应进一步探索其相关机制，为神经系统疾病治疗提供新思路和新方法，因此对阿米洛利的研究，具有重要的理论意义和实践意义。

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