冰片促进药物透过血脑屏障作用的研究进展

陈忠坚， 章 媛， 郑烨娇， 杨海燕， 顾利强

（1.浙江大学药学院，浙江 杭州310058；2.浙江省肿瘤医院，浙江 杭州310022；3.杭州市萧山区第三人民医院，浙江 杭州311251；4.浙江省医学科学院安全性评价研究中心，浙江 杭州310013；5.浙江中医药大学药学院，浙江 杭州310053）

冰片是一味传统中药，又称龙脑、2-莰醇，分子式C10H18O，相对分子质量154.25，根据其来源和成分不同，有多种类型。在2015 年版《中国药典》 中，冰片类药物包括3 种，即菊科植物艾纳香Blumea balsamifera（L.）DC.的新鲜叶经提取加工制成的结晶，称为艾片，主要是左旋龙脑；樟科植物樟Cinnamomum camphora（L.）Presl 的新鲜枝、叶经提取加工制成的结晶，称为天然冰片，主要是右旋龙脑；含有龙脑和异龙脑的混合品，称为合成龙脑（冰片，又称机制冰片）［1-2］。冰片性辛、苦，性微寒，归心、脾、肺经［1］，中医认为其“独行则势弱，佐使则有功”，自古以来作为“开窍” 引药与其他药物联合治疗中风、神昏窍闭等脑部病症［3］；现代研究表明，它属小分子脂溶性单萜类物质，具有促进药物吸收［4］、保护心脑血管［5］、保护中枢神经［6］、抗菌消炎［7］、镇痛［8］、抗生育［9］等药理活性，但最突出的是促进药物透过血脑屏障的作用。

血脑屏障是存在于脑部毛细血管的一层特殊结构，主要由毛细血管内皮细胞、星形胶质细胞、周细胞等组成，其中毛细血管内皮细胞间形成紧密连接，同时在脑部毛细血管内皮细胞上高表达各种药物外排转运体，如磷酸糖蛋白（P-gp）［10］，这些特殊结构使血脑屏障在生理状态下的通透性很低，物质转运受到严重限制，使得机体一方面可保证脑部内环境稳定，不易受外来物质的干扰；但另一方面，当脑部发生病变时，成药物难于通过血脑屏障而发挥作用，即使给药剂量达到毒性上限，脑脊液中药物浓度也可能尚未达到有效浓度，甚至根本无法通过血脑屏障。目前大量研究显示，冰片具有促进多种药物通过血脑屏障的作用，本文通过查阅和归纳相关文献对其作用特点和机制进行总结回顾。

1 作用特点

冰片脂溶性强，极易透过血脑屏障。近年来大量实验中发现，它可促进药物透过血脑屏障［11-19］，主要有以下特点：

1.1 作用药物广泛 冰片可促进药物进入血脑屏障，药物主要是以下3 类：抗肿瘤药物，如顺铂［11］、甲氨蝶呤［12］等；抗菌药物，如克林霉素［13］、头孢曲松［14］等；其他脑部疾病（痴呆、癫痫、缺血再灌注损伤） 的治疗药物，如左旋多巴等［15-19］，但上述药物主要用于治疗脑部疾病，其他药物是否也能如此尚不明确，但并不能完全排除，如伊文思蓝就被用于证明冰片可开放血脑屏障［11，20］。

1.2 存在剂量依赖性和脑部区域依赖性 细胞实验表明，当冰片浓度达到某一阈值时才能促进药物通过血脑屏障，而且在一定剂量范围内与其呈正相关，在动物实验中也发现了这种情况。Yu 等［21-22］报道，冰片促进药物通过血脑屏障的能力在不同脑部区域有所差异，一方面可能与冰片在脑部各区域的组织分布差异有关［21］，在脑皮质部最多，海马和下丘脑次之，纹状体最少；另一方面，转运体调控是冰片促进药物通过血脑屏障的重要机制，故其区域作用差异可能与不同区域中转运体表达有关。

1.3 作用迅速 冰片促进药物进入血脑屏障的作用非常迅速，小鼠口服冰片5 min 即可透过血脑屏障，30 min 后脑脊液和血液同时达到最高浓度［23］，表明该药动学特征是其快速发挥中枢作用的物质基础。只要冰片浓度超过阈值，就可促进药物通过血脑屏障。

1.4 生理性促进且可逆 冰片开放血脑屏障的独特之处在于它是生理性的，并不会造成器质性损伤，待冰片浓度下降至一定浓度后屏障结构与通透性又恢复至正常状态［11，22，24］，这是冰片的独特优势。 汪宏锦等［24］报道， 冰片不仅能促进血脑屏障生理性开放，还能降低有损伤的血脑屏障的通透性，该特点可能与冰片自身的中枢保护作用有关。在有损伤的情况下，血脑屏障的封闭性被破坏，而冰片的中枢保护作用可能正是通过修复被破坏的血脑屏障来降低通透性，从而使内部脑脊液中各种物质趋于正常平衡，达到中枢保护作用［22］。

1.5 双向促进 大部分研究者研究冰片促进药物透过血脑屏障时，均是关注药物进入血脑屏障，即单向进入；汪宏锦［24］、Chen 等［25］报道，冰片对血脑屏障的开放调节是双向的，即它在促进药物进入血脑屏障的同时，对内部某些物质（如神经递质等） 的排出也具有调节作用。

2 作用机制

关于冰片提高血脑屏障通透性的机制有多种说法，尚未达成一致，主要集中在以下几种观点。

2.1 对抗磷酸糖蛋白（P-gp） P-gp 主要定位于脑毛细血管内皮侧，可将脑侧外源性物质外排至血管侧，故其最受研究者关注［26-29］，但该观点目前尚有较多争议。陈艳明［26］发现，冰片能明显抑制Hela、MDCK 细胞膜上P-gp活性，可通过调节P-gp 开放血脑屏障，Zhang 等［22］也认为冰片开放血脑屏障作用与P-gp 相关。Fan［30］、喻斌［20-21］、田徽等［31］报道，冰片能降低脑组织P-gp 蛋白、mRNA 表达，Fan［30］还进一步表明它可通过NF-κB 信号通路抑制P-gp的功能。但朱国栋［32］指出，冰片并不能抑制SD 大鼠脑组织中P-gp 表达，推测可能是通过底物竞争来抑制其功能。Chen［25］发现，非P-gp 底物合用冰片后透过血脑屏障量也有增加。范祥［33］研究结果显示，冰片与丹酚酸B 单独给药时，两者对P-gp mRNA 表达没有影响，但与丹酚酸B共同作用时可显著降低其表达。

2.2 开放血脑屏障上的紧密连接、增强细胞膜流动性和胞饮作用 有学者［25，34-36］通过检测Actin 蛋白、咬合蛋白、ZO-1、ICAM-1 等发现，冰片通过紧密连接聚集作用改变血脑屏障通透性，Zhang 等［25，34-38］也证明冰片通过开放紧密连接、增加细胞膜流动性和胞饮小泡数目来开放血脑屏障。冰片对紧密连接的开放会直接影响血脑屏障处的跨膜电阻，Yi［19］、汤丹丹［39］研究均指出，使用冰片2 h 后跨膜电阻TEER 显著下降，但也存在完全相反的报道，胡利民［40］、范祥［33］研究结论完全相反，他们认为冰片对血脑屏障紧密连接无直接开放作用，冰片在1、24 h 时对血脑屏障体外模型跨细胞间电阻均无明显影响。

2.3 改变脑部神经递质含有量 张娜等［41］使用冰片后发现，大鼠纹状体中甘氨酸、γ-氨基丁酸显著增加，而天冬氨酸、谷氨酸无显著变化。王道刚［42］等研究表明，降低大鼠海马内γ-氨基丁酸表达、升高β-内啡肽表达可能是冰片开放血脑屏障的机制。李伟荣等［43］报道，氨基酸类神经递质与冰片给药时间相关，脑内天门冬氨酸含有量从给药后0.083～1 h 显著增加；谷氨酸在给药后0.333 h 显著增加，1.5～4 h 显著降低；γ-氨基丁酸在给药后0.167 ～4 h 显著增加；甘氨酸无明显变化。

2.4 上调Ca2＋、NO、eNOS 水平及β2 肾上腺素能受体表达 吴俊杰［44］等发现，使用冰片后NO、eNOS 水平及β2肾上腺素能受体表达均上调。赵保胜［45］、梁丽萍［46］等报道，冰片促血脑屏障开放与Ca2＋、eNOS 水平增加有关。陈振振等［47］研究表明，冰片可增加MDCK 细胞内游离Ca2＋浓度，但又降低MDCK-MDR1 细胞内其浓度，可能与脑部毛细血管扩张有关。

3 结语

基于冰片促进药物通过血脑屏障、脑通透性的作用机制，可认为冰片能联合其他中枢性药物来促进后者脑内浓度，但目前相关结论均是基于临床前研究数据，主要是细胞、动物模型。由于存在体内外模型、人与动物间血脑屏障、生理结构和转运体表达谱的差异，故细胞或动物实验的结论类推至人体时存在一定问题，最终需要通过临床试验才能验证冰片是否可成为中枢靶向药物的联合用药。

梳理目前关于冰片促进血脑屏障通透性的临床前研究时，仍然存在一些问题。首先，关于冰片开放血脑屏障的机制研究不仅互相矛盾，而且有些观点的因果逻辑关系值得探讨，如冰片通过改变脑部神经递质含有量开放血脑屏障的理论，存在难于认定冰片是通过脑部相关物质含有量变化来使得血脑屏障通透性提高，还是冰片提高血脑屏障通透性造成脑部相关物质的含量变化疑问。其次，目前缺乏冰片提高血脑屏障通透性的特异性指标，虽然它具有多种药效，但其指标成分与血脑屏障通透性无必然因果关系，如NF-κB 信号通路抑制P-gp 的功能从而开放血脑屏障的观点，作者通过正（冰片处理）、反（冰片加抑制剂） 两方面证明NF-κB 信号通路指标变化与P-gp 表达有相关性，但也有文献报道冰片通过NF-κB、eNOS、iNOS 等通路发挥抗炎作用［48］，这不禁让人产生疑问：如何认定NF-κB 信号通路的变化是冰片开放血脑屏障的机制之一，而不是冰片抗炎作用的指标体现？另一方面，如果假设该观点正确，是否可反过来推断其他影响NF-κB 信号通路的药物是否也能抑制P-gp，从而促进血脑屏障开放。本研究之所以举出上述例子，并非认为研究人员研究结果有误，而是从逻辑、合理性角度分析，某些实验本身可能并无问题，但得出的结论值得探讨商榷。

由此认为，所有关于冰片提高血脑屏障通透性的观点可归纳为特异性、非特异性两大方面，前者作用机制有底物特异性蛋白参与，如P-gp 等转运体蛋白，其特点为可促进某一类药物，而且可被相关抑制剂阻断；后者作用机制是其他非特异性方式，如提高细胞膜流动相、渗透作用打开紧密连接等。冰片通过非特异性作用机制来提高血脑屏障通透性的假设较符合其促进药物透过血脑屏障的某些特点，如起效药物种类广泛、作用迅速、生理性可逆、具有浓度依赖性等，但也不能完全排除特异性作用机制参与的可能性。相信随着研究方法的提高和层次的深入，必能找出冰片真正促药物通过血脑屏障的机制，届时它作为促透过药必定将发挥更大的作用。