利鲁唑的神经保护作用及其机制的研究进展

韩国英，李春燕(综述)，时海波，殷善开(审校)

(上海交通大学附属第六人民医院耳鼻咽喉科，上海 200233)



利鲁唑的神经保护作用及其机制的研究进展

韩国英△，李春燕※(综述)，时海波，殷善开(审校)

(上海交通大学附属第六人民医院耳鼻咽喉科，上海 200233)

摘要：利鲁唑(2-氨基-6-三氟甲氧基-苯并噻唑)属苯并噻唑类化合物，具有明确的神经保护药理作用。它的主要作用是抑制多种受体和离子通道介导的谷氨酸突触传导和神经元超兴奋性，提高神经营养因子的表达量，保护神经元免受兴奋毒性损伤，促进神经元的存活。该文就利鲁唑神经保护作用及其机制的相关研究进展进行综述。

关键词：利鲁唑；神经保护；谷氨酸

利鲁唑属苯并噻唑类化合物，1995年起作为处方药用于肌萎缩性脊髓侧索硬化的临床治疗，而对其他的中枢神经系统疾病(如焦虑、抑郁及惊厥等)的临床前实验治疗效果也得到了广泛的关注和认可[1-2]。谷氨酸引起的兴奋毒性是这些中枢神经系统疾病的共同分子机制，其显著的抗谷氨酸毒性的能力是利鲁唑神经保护作用的主要机制之一。现对利鲁唑的神经保护作用及其机制综述如下。

1利鲁唑的神经元保护作用

大量的体外(突触体和脑片)和体内实验均证实利鲁唑对神经元损伤具有较强的保护作用。丙二酸二乙酯能抑制线粒体能量的产生及神经胶质细胞对谷氨酸的重摄取，利用它慢性处理新生大鼠脑皮质脑片，能造成大量大锥体神经元死亡，而利鲁唑(10 μmol/L)能显著抑制丙二酸二乙酯的毒性作用[3]。Nogradi等[4]发现，成年大鼠脊髓腹根撕脱伤在腹根再植术治疗后仍有大量运动神经元死亡。而继腹根再植后联合应用利鲁唑治疗对运动神经元有良好的保护作用，并促进轴突再生进入撕脱的腹根。Wang等[5]发现，耳蜗内或腹腔注射利鲁唑能保护豚鼠耳蜗毛细胞免受噪声损伤诱导的细胞调亡，其半数有效量为17 μmol/L。在临床研究中利鲁唑对肌萎缩性脊髓侧索硬化[6]、帕金森病[7]等神经退行性疾病有明显的治疗作用，而其对抗抑郁和焦虑等精神疾病的研究也取得了可喜的进展[8]。在锂治疗中度躁狂抑郁症的前瞻性试验中14例患者治疗效果不明显，而联合服用锂和利鲁唑(171 mg/d)8周后抑郁症状得到显著改善[1]。Sanacora等[2]也发现，利鲁唑(95 mg/d)联合抗抑郁药物治疗6～12周后，难治性抑郁症患者的抑郁症状明显改善。

2利鲁唑神经保护机制

2.1利鲁唑抑制神经元超兴奋及兴奋毒性

2.1.1利鲁唑抑制谷氨酸能突触传递在谷氨酸突触传递过程中，突触前神经元由前膜电压依赖性钠通道开放引发去极化，继而前膜电压依赖性钙通道开放，钙离子内流并引发突触小泡内谷氨酸释放至突触间隙。谷氨酸与突触后受体结合，受体开放，介导钠离子、钙离子和钾离子(尤其是钠离子)内流，突触后膜产生去极化，诱发突触后神经元发放动作电位。既往研究证实，利鲁唑能从突触前、突触间隙及突触后受体三个方面拮抗谷氨酸兴奋毒性。

2.1.1.1触前机制大量研究证实，利鲁唑能显著抑制多种生物体中枢神经系统突触前谷氨酸释放[9-10]。在大鼠慢性坐骨神经痛模型实验中[11]，腹腔注射利鲁唑(6～12 mg/kg)能显著减少福尔马林诱导的脊髓背角神经元谷氨酸的释放。

钙离子是突触释放过程中的关键因素，因此钙离子通道及突触前钙离子浓度的变化将影响正常的突触活性。利鲁唑可通过阻断突触前电压门控性钙通道，从而减少钙离子内流及细胞内钙离子浓度，抑制神经元的突触活性。Stefani等[12]报道，利鲁唑能抑制新生及成熟大鼠皮质神经元高电压(high voltage activated,HVA)激活和低电压激活钙电流。其最大抑制幅度分别为20%和12%。在IMR32神经母细胞瘤细胞和培养的胚胎大鼠运动神经元中，利鲁唑(100 ～1000 μmol/L)通过阻断L型HVA钙离子通道和细胞内储存钙的释放减少细胞内钙浓度[13]。此外，ω-agatoxin-IVA(蜘蛛毒提取物)，P/Q型HVA钙离子通道的特异性拮抗剂，可阻断利鲁唑(1 μmol/L)对大鼠大脑皮质突触体谷氨酸释放的抑制作用[10]。这些研究提示，阻断P/Q型HVA和低电压激活钙离子通道可能是利鲁唑抑制突触前谷氨酸释放的重要机制。

此外，据研究蛋白激酶C激活能上调N-甲基-D-天冬胺酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受体的表达和功能[14-15]。利鲁唑已被研究证实能直接抑制蛋白激酶C的活性，从而抑制突触前膜NMDA受体对递质释放的易化作用，减少谷氨酸的释放[16-17]。

2.1.1.2利鲁唑增加突触间隙谷氨酸的重摄取神经末梢释放至突触间隙的谷氨酸可被位于神经末梢和神经胶质细胞膜上的高亲和力谷氨酸转运体重摄取，以终止其突触传递效应。Fumagalli等[18]发现，利鲁唑(0.01～100 μmol/L)能有效增加稳定表达于人胚肾细胞293的三大谷氨酸转运体的活性：谷氨酸/天冬氨酸转运体、兴奋性氨酸转运体1和谷氨酸转运体1，并且这种效应具有剂量依赖性，在大鼠实验中观察到利鲁唑(0.1～1 μmol/L)能增加脊髓突触体谷氨酸的重摄取[19]。而在之后的一项研究表明[20]，在野生型和G93A SOD1转基因大鼠中，更高浓度的利鲁唑(10～300 μmol/L)才有此效应。此外，近期研究发现[21]，利鲁唑能上调突触间隙中负责清除谷氨酸的星形细胞谷氨酸转运体数量和活性。利鲁唑通过增加谷氨酸转运体摄取，加快突触间隙对谷氨酸的除，从而使突触后膜受体激活减少，继之抑制谷氨酸突触传递功能。

2.1.1.3利鲁唑对突触后受体的直接影响应用放射性配体结合技术的研究证明[22-23]，利鲁唑(100 μmol/L)与NMDA、非NMDA谷氨酸受体和代谢型谷氨酸受体的NMDA没有结合位点。Sankaranarayanan等[24]发现，利鲁唑(100 μmol/L)能抑制放射性配体与NMDA或代谢型谷氨酸受体的NMDA位点的结合，但作用并不显著。这些研究表明，利鲁唑与谷氨酸受体无结合位点，同时对于谷氨酸与其受体的结合有直接抑制作用但作用有限。此外，有研究观察到[25]，利鲁唑(10 μmol/L)不影响脊髓神经元中自发的兴奋性突触后电流和外源性谷氨酸激活的突触后电流的幅度，提示其不改变突触后谷氨酸受体的敏感性。然而，有研究证实[26]，20和30 μmol/L 利鲁唑能分别减小舌下运动神经元和纹状体棘状神经元外源性谷氨酸激活的谷氨酸受体电流的幅度。这些研究结果不一致的原因可能与其药物浓度和神经元种类等的差异有关。

2.1.2利鲁唑对神经元兴奋性调节的其他通路

2.1.2.1利鲁唑抑制持续性钠电流在多种神经元中已证实[25,27-28]，利鲁唑能显著减少神经元的持续放电而并不改变其静息膜性能，如静息膜电位或输入电阻。低浓度利鲁唑(0.1～1 μmol/L)能增加神经元放电阈值，稳定非开放状态的电压依赖性钠通道，而较高浓度利鲁唑(2～10 μmol/L)可完全阻断神经元动作电位的发放。与此同时，大量研究报道低浓度(<10 μmol/L)利鲁唑即可显著抑制神经元的持续性钠电流，并且利鲁唑对持续性钠电流的抑制作用与其对神经元持续性放电的作用具有相似的剂量关系，提示利鲁唑主要通过抑制持续性钠电流来减少神经元的连续放电，降低神经元兴奋性[29-31]。

2.1.2.2利鲁唑抑制钙依赖性钾通道钙依赖性钾通道受电压和钙离子的双重调控，通道开放可增加动作电位之后的后超极化幅度和时程。有研究报道[32]，利鲁唑能增加钙依赖性钾通道开放概率,加大神经元后超极化,抑制其紧张式自发放电的产生和频率，从而降低神经元兴奋性。

2.1.2.3利鲁唑增强突触后氨基丁酸受体的反应性早期的研究显示，利鲁唑(100 μmol/L)对突触后GABAA，GABAB或甘氨酸受体并无高亲和力，且利鲁唑并没有竞争这些受体的放射性配体结合位点。随后有研究则发现[33-34]，利鲁唑(30～300 μmol/L)增加海马神经元和人胚肾细胞293细胞中外源性GABA诱导的抑制性突触后电流幅度，并具有剂量依赖性。提示利鲁唑可增强GABA受体的敏感性，加强突触后GABA抑制作用,降低神经元兴奋能力。

2.2利鲁唑提高神经营养因子的表达量神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子和脑源性神经营养因子均属于神经营养因子家族，是一类由神经所支配的组织和星形胶质细胞产生的，具有促进神经元的发育、分化、生长和存活作用的蛋白质。Mizuta等[35]发现，在培养的小鼠星形胶质细胞中，利鲁唑(100 μmol/L)能上调这三类营养因子的信使RNA表达水平。

Caumont等[36]研究发现，在培养的大鼠神经胶质瘤细胞中，通过调节促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)信号通路上细胞外相关激酶的转录，利鲁唑(1 μmol/L)能上调胶质细胞源性神经营养因子信使RNA和蛋白表达水平。腹腔注射利鲁唑(19 mg/kg)引起成年小鼠齿状回神经元和海马CA3区的脑源性神经营养因子表达量增加，这种效应是通过N型钙通道和腺苷A1受体介导的p38MAPK的活化来完成的[37]。这些实验证实在体和离体条件下利鲁唑(1～100 μmol/L)均能增加神经营养因子的表达量，促进神经元的存活。神经元和神经胶质细胞MAPK信号通路在利鲁唑的作用机制中具有重要意义，如何激活MAPK信号通路和调节下游神经营养因子表达的机制仍不清楚。

3小结

利鲁唑对谷氨酸突触传递的抑制效应在其神经保护作用机制中具有重要意义，作用位点涵盖了突触前、突触间隙及突触后。利鲁唑对谷氨酸突触传递的抑制能直接降低神经元超兴奋，而利鲁唑抑制持续性钠电流、增强钙依赖性钾电流、增加突触后GABA受体的反应性的能力同样对降低神经元超兴奋具有协同作用，从而保护神经元免受兴奋毒性损伤。此外，利鲁唑对神经营养因子基因及蛋白表达水平的调节作用将促进神经元的发育、分化、生长和存活。这些研究对了解利鲁唑的神经保护作用提供了重要线索，而对利鲁唑已知及潜在作用机制更深入的探索将为该药在临床上的应用提供更多帮助。

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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编辑：伊姗

基金项目：国家自然科学基金(81100718)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.004

中图分类号：R971

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)08-1353-04