依达拉奉对脑损伤治疗机制及临床应用的研究进展

康传依，胡晓蕊，王晓红，程畅，卢佳，王怀志，刘蕾，胡建，赵娜

(哈尔滨医科大学附属第一医院精神科，哈尔滨 150001)

依达拉奉主要用于急性脑血管病，尤其是急性脑梗死的治疗，于2001年5月在日本上市，目前剂型为注射液，多采用静脉滴注方式给药。既往研究发现，依达拉奉是一种低分子自由基清除剂和抗氧化剂，具有很强的清除羟自由基和过氧化的潜力，它通过引导细胞凋亡来保护细胞免受损伤，抑制脂氧合酶活性，并可直接中和过氧自由基[1]。与其他自由基清除剂不同，依达拉奉是一种静脉注射的低分子量药物，具有水溶性和脂溶性，易通过血脑屏障而发挥治疗作用[2]。此外，依达拉奉的酸度系数为(6.9±0.1)，在生理pH值条件下，约半数依达拉奉以阴离子形式存在，该形式被认为具有最强的自由基清除功能[3]。同时，未解离的依达拉奉部分以脂溶性与水溶性两种形式共存，可最大限度地促进药物在不同组织中的良好分布[4]。因此，依达拉奉对水溶性或脂溶性自由基引发的氧化应激均具有保护作用。依达拉奉作为一种自由基清除剂，具有减少自由基、抑制脂质和神经细胞过氧化作用的特性，目前已在多种神经系统疾病中广泛应用，不仅限于急性缺血性脑损伤。随着依达拉奉在临床的广泛使用，很多学者就依达拉奉对脑损伤治疗新机制展开了深入研究，并在多种疾病中对其进行了大量的临床研究[5]。现就依达拉奉对脑损伤治疗机制及临床应用的研究进展予以综述。

1 依达拉奉的治疗机制

1.1抗炎、抗氧化 依达拉奉可清除缺血后自由基，从而减轻中枢神经系统的氧化损伤，有数据表明，依达拉奉具有抗氧化性能，其能与自由基反应，如羟基自由基(·OH)和过氧化氢自由基结合[3]；同时，依达拉奉对炎症、一氧化氮和基质金属蛋白酶的产生均有积极作用[6]。依达拉奉可能通过核转录因子红系2相关因子2信号通路发挥神经保护功能，即通过抑制核因子κB蛋白介导的炎症反应促进核转录因子红系2相关因子2的表达，从而改善神经功能，抑制炎症和氧化应激，发挥神经保护作用[7]。另有研究发现，依达拉奉可改善脑损伤患者的神经功能,并提高患者的生活质量，但不会引起明显的不良反应，其机制可能与患者血清肿瘤坏死因子-α水平降低以及白细胞介素-8水平升高有关[8]。

1.2调节细胞死亡 在神经细胞凋亡方面，依达拉奉能抑制组织损伤引起的脑水肿，延缓急性缺血性脑损伤引起的神经元死亡。有研究发现，依达拉奉可通过降低促凋亡基因胱天蛋白酶3的表达，提高抑制凋亡的B细胞淋巴瘤/白血病-2基因表达，进而抑制迟发性神经细胞死亡，对神经损伤大鼠发挥神经保护作用[9]。既往研究发现，依达拉奉能够显著减轻神经损伤并促进认知功能恢复，而脑源性神经营养因子与酪氨酸激酶受体B的表达水平随依达拉奉治疗的延长而升高，凋亡蛋白表达降低，表明依达拉奉可能抑制海马神经元的凋亡，且依达拉奉的保护功能可能与脑源性神经营养因子/酪氨酸激酶受体B信号通路有关[10]。在神经细胞自噬方面，自噬是真核生物的基本细胞过程之一，可作为一种细胞死亡方式，细胞质中自噬活动的稳态对于维持神经元功能至关重要[11]。国外一项对氧糖剥夺/恢复损伤后神经元的研究发现，依达拉奉组自噬相关因子表达低于正常培养神经元组；透射电镜分析显示，预处理组自噬体较少，自噬持续时间较短，表明依达拉奉可抑制氧糖剥夺/恢复损伤早期和中期的神经元自噬，且其在氧糖剥夺/恢复损伤早期和中期的保护作用较晚期显著[12]。在神经细胞铁死亡方面，依达拉奉对铁死亡的发生也有一定作用。在正常培养条件下，成纤维细胞通常由于细胞内半胱氨酸和谷胱甘肽的耗尽而死亡，而依达拉奉可抑制胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白敲除小鼠的胚胎成纤维细胞中的铁死亡[13]。

1.3减轻血脑屏障损伤 血脑屏障在中枢神经系统生理学和病理学中起重要作用，研究发现，依达拉奉可对抗甲基乙醛[14]及红藻氨酸[15]诱导的屏障损伤，从而保护脑血管内皮细胞。此外，基质金属蛋白酶9在血脑屏障的破坏中起关键作用[16]。自由基清除剂依达拉奉可抑制基质金属蛋白酶9的上调，并减少长期脑灌注不足小鼠模型的血脑屏障损伤[17]。还有研究发现，依达拉奉脑梗死的神经保护作用可能与抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3炎症小体、减轻血脑屏障破坏有关[18]。可见，依达拉奉可通过不同药理学机制改善中枢神经系统疾病导致的血脑屏障损伤。

2 依达拉奉在脑损伤治疗方面的临床应用

神经系统疾病所致脑损伤的发病机制复杂、疾病负担重，已成为各国学者研究的重要方向。而依达拉奉自上市以来，已广泛用于神经系统疾病的治疗，其中包括神经退行性疾病、缺血性疾病、出血性疾病等，其具体作用机制也逐渐被发现。

2.1神经退行性疾病

2.1.1阿尔茨海默病 阿尔茨海默病是进行性老年性痴呆的一种常见形式[19]，病因尚不清楚。依达拉奉作为一种自由基清除剂，具有抗阿尔茨海默病的潜力，其治疗靶点包括β淀粉样蛋白(β-amyloid protein，Aβ)、Tau蛋白磷酸化、氧化应激和神经炎症[20]。既往研究显示，依达拉奉能够减弱Aβ诱导的氧化应激和神经毒性，抑制Aβ聚集，分解预先形成的Aβ原纤维并减弱下游Tau蛋白过度磷酸化以及神经炎症[21]。基于分子动力学模拟的MM-PBSA分析依达拉奉对Aβ42单体构象转变的分子效应发现，依达拉奉对Aβ42的构象转变有抑制作用，且抑制作用呈剂量依赖性，此外，依达拉奉与Aβ42单体的直接相互作用是其抑制作用的主要原因[22]。目前尚无依达拉奉的口服制剂，通过体外/体内疾病模型评估新型依达拉奉制剂的安全性和有效性的研究显示，其在SH-SY5Y695淀粉样前体蛋白细胞系中显示出优越的细胞摄取和神经保护作用[23]。综上所述，依达拉奉可通过靶向疾病发病机制的多个关键途径治疗阿尔茨海默病，从而预防或阻止进行性认知功能障碍的发生。

2.1.2肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis，ALS) ALS是一种成人起病的神经退行性疾病，致死率高。在ALS小鼠模型中，依达拉奉通过抑制氧化应激机制减少运动神经元细胞凋亡[24]。既往研究认为，依达拉奉可通过抑制真核细胞翻译起始因子-α磷酸化减缓内质网应激介导的细胞凋亡[25]。此外，Fe2+诱导的氧化应激导致羟自由基产生增加也是ALS神经元损伤的主要原因。依达拉奉可抑制单层大豆磷脂酰胆碱脂质体的氧化，但其疗效有限，且仅针对高度精选的ALS患者进行了评估[26]。近年研究发现，依达拉奉可抑制胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白敲除小鼠胚胎成纤维细胞中的铁死亡，这些成纤维细胞在正常培养条件下通常由于细胞内半胱氨酸和谷胱甘肽的耗尽而死亡[13]。早期散发性ALS患者可能在病理生理过程进展前和诱导其他形式的运动神经元程序性细胞死亡前已对依得拉奉治疗有反应[27]。除临床前研究外，日本的Ⅱ期临床试验结果显示，经依达拉奉间歇规则治疗6个月的ALS患者的ALS功能量表评分较入组时明显下降，且患者脑脊液中氧化应激标志物水平明显降低[28]。依达拉奉相继在日本和美国被批准用于ALS的治疗[29]，但国内尚无相关系统研究。依达拉奉可能是ALS复杂治疗方案的一部分，对于ALS的替代疗法仍存在很大的临床需求[30]。

2.1.3帕金森病 帕金森病又称震颤麻痹，患者神经元色素变浅，导致机体多巴胺分泌减少，临床表现为肌肉强直、肢体震颤、动作缓慢、情绪躁动等。体内基础研究表明，依达拉奉能显著减少帕金森模型大鼠的转圈行为，抑制一氧化氮和丙二醛生成，防止机体发生过氧化，提示早期给予依达拉奉治疗对黑质纹状体多巴胺能系统有明确的神经保护作用[31]。在帕金森细胞模型离体实验研究中，不同浓度依达拉奉预可以剂量依赖的方式拮抗1-甲基-4-苯基吡啶离子诱导的PC12细胞损伤，1-甲基-4-苯基吡啶离子处理的PC12细胞发生线粒体片段化，线粒体动力相关蛋白1和重组人线粒体分裂蛋白1表达上调，而线粒体融合素基因2表达下调，依达拉奉可逆转1-甲基-4-苯基吡啶离子处理的PC12细胞的上述变化，但不会影响重组人线粒体分裂蛋白1的表达[32]。临床研究显示，依达拉奉治疗组治疗后神经功能损伤量表评分明显优于多巴丝肼片等常规药物治疗组，且依达拉奉治疗组不良反应发生率明显较低[33]。

2.2缺血性脑损伤

2.2.1脑梗死 近年来，我国急性脑缺血疾病的发病率呈逐年上升趋势[34]。脑缺血发生时，更多的自由基产生并造成细胞膜损伤，导致脑缺血性损伤。有研究显示，依达拉奉联合阿替普酶治疗脑梗死患者的临床疗效、神经功能、脑血流动力学指标、T淋巴细胞水平、氧自由基清除水平以及氧化应激指数等均优于阿替普酶静脉溶栓患者，提示依达拉奉改善脑梗死患者临床疗效和预后的作用显著[35]。采用基于模糊C均值聚类算法的磁共振成像分析方法探究丁苯酞联合依达拉奉对急性脑梗死患者神经功能和血管内皮功能的影响，结果提示，丁苯酞联合依达拉奉可有效改善急性脑梗死患者的神经功能、血管内皮功能和短期预后，安全性高[36]。此外，依达拉奉具有神经保护作用，采用载有依达拉奉巨噬细胞衍生的外泌体治疗永久性大脑中动脉闭塞大鼠，结果显示，载有依达拉奉巨噬细胞衍生的外泌体可进入大鼠的缺血侧，并定位于神经元细胞和小胶质细胞，从而减少巨噬细胞衍生的外泌体神经元细胞死亡。可见，依达拉奉可通过多种途径改善脑梗死患者的神经功能、防止脑损伤，改善疾病结局。

2.2.2脑缺血再灌注损伤 脑缺血疾病的治疗原则是恢复血流和供氧，但缺血区脑组织血流再灌注过程中伴随大量活性氧产生，其诱导的氧化应激反应进一步释放氧自由基，导致神经功能障碍，进而影响预后。研究显示，依达拉奉联合血管内再灌注可能是急性缺血性脑卒中的潜在治疗策略[37]。另有研究显示，依达拉奉联合亚低温治疗脑缺血再灌注损伤可显著降低大鼠海马神经功能缺损评分、增加神经元密度，从而发挥神经保护作用[38]。有研究对170例脑缺血再灌注患者进行分组治疗(对照组采用常规治疗，观察组采用常规治疗+依达拉奉治疗)，2周后，两组间神经功能(美国国立卫生研究院卒中量表、日常生活活动能力评定评分)、氧化应激(血清超氧化物歧化酶)和炎症因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、神经元特异性烯醇化酶、S-100B蛋白)水平比较差异有统计学意义，证明依达拉奉能够提高脑缺血再灌注损伤患者的治疗效果、控制炎症反应、改善患者神经功能及预后[39]。

2.3出血性脑损伤

2.3.1脑出血 脑出血是威胁人类健康的高致死率疾病，脑出血后大量自由基释放造成的脑水肿是影响患者生存和预后的重要因素。依达拉奉作为有效的抗氧化剂，无论单独用药还是联合用药均能显著改善患者的神经功能。依达拉奉能够促进血肿吸收、减轻血肿周围损伤、改善神经功能及预后，进而减轻脑出血病灶周围血肿，可能通过清除体内自由基抑制氧化应激反应[40]。李颖[41]研究发现，与依达拉奉单独治疗相比，依达拉奉联合常规治疗急性脑出血的临床疗效更高，患者神经功能缺损恢复更快。多项研究发现，依达拉奉联合鼠神经生长因子[42]、神经节苷脂[43]、醒脑静[44]等治疗脑出血患者的预后均显著优于单药治疗。有研究采用随机数字表法将120例行微创血肿清除术治疗的脑出血患者分为依达拉奉组、纳米颗粒依达拉奉组、0.9%氯化钠联合依达拉奉组，标准治疗15 d后，纳米颗粒依达拉奉组患者的神经功能明显优于治疗前，且脑组织水肿体积明显小于依达拉奉组，表明纳米颗粒依达拉奉对微创血肿清除术后脑出血患者有益，这为进一步研究纳米颗粒依达拉奉对脑出血患者术后疗效的影响提供了参考[45]。

2.3.2蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH) SAH是指血管破裂后血液进入蛛网膜下腔，引起一系列临床症状的急性出血性病变。研究显示，依达拉奉联合马来酸桂哌齐特组SD大鼠SAH模型神经细胞形态结构损伤进一步减轻，神经元存活率显著提升，且依达拉奉联合马来酸桂哌齐特组自噬因子表达水平显著高于SAH组和马来酸桂哌齐特单药治疗组，提示依达拉奉联合马来酸桂哌齐特治疗可有效提高SAH大鼠脑细胞的存活率，促进其神经功能恢复[46]。另外，依达拉奉对SAH后脑血管痉挛和迟发性脑缺血的治疗效果显著，与单用尼莫地平相比，尼莫地平联合依达拉奉可显著降低迟发性脑缺血和脑血管痉挛的发生率[47]。

2.4其他疾病

2.4.1创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI) TBI是导致不可逆神经损伤和死亡的主要原因之一，TBI所致神经损伤分为原发性损伤和继发性损伤，其中继发性损伤是一种伴有氧化应激、神经元凋亡与炎症反应的长期过程[48]。而炎症与氧化应激在TBI的继发性起病过程中起重要作用[49-50]。因此，依达拉奉被认为是TBI的有效治疗方法之一，其作为一种有效的抗氧化剂，具有神经保护作用。动物研究发现，经依达拉奉治疗雄性TBI模型小鼠的神经元细胞损伤及氧化应激明显减少[51]。依达拉奉对TBI有一定的治疗前景，但目前小型临床试验的评估发现，依达拉奉的总体安全性和有效性仍不确定，因此未来仍需进一步探索依达拉奉的作用机制。

2.4.2癫痫 目前，依达拉奉联合其他药物治疗脑卒中后继发癫痫的效果良好[52]。国外一项研究证实，在癫痫持续状态停止后，依达拉奉单一给药仍可预防神经元细胞丢失和癫痫发生[53]。癫痫是一种严重的慢性神经系统疾病，依达拉奉可能通过防止红藻氨酸引起的神经元丢失而起到治疗癫痫的作用。Liu等[54]的实验表明，依达拉奉可通过核转录因子红系2相关因子2/血红素加氧酶-1通路保护癫痫大鼠海马神经元免受损伤。长期使用依达拉奉对青霉素诱导的局灶性癫痫活动有抗惊厥作用[55]，但其预防人类癫痫的作用还需要慢性模型和临床试验的证实。

2.4.3一氧化碳中毒性脑损伤 一氧化碳中毒引起的脑损伤会导致患者的慢性神经系统损伤。约30%的一氧化碳中毒后幸存患者存在慢性神经系统症状，包括持续症状和明显正常间隔后反复出现的神经精神症状，即迟发性神经精神后遗症。常规吸氧甚至高压氧治疗不能完全预防一氧化碳中毒患者慢性症状的发展[56]。依达拉奉是一种有效且不良反应较少的一氧化碳中毒治疗方法。有研究将120例一氧化碳中毒患者按收治时间段不同分为高压氧治疗组和依达拉奉联合高压氧治疗组，治疗后联合治疗组动脉血二氧化碳分压、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α水平以及神经功能缺损评分、蒙特利尔认知量表评分和迟发性脑病发生率均低于高压氧治疗组[57]。依达拉奉对一氧化碳中毒引起的慢性神经症状的有利影响仍需进一步研究的证实。

3 小 结

依达拉奉作为一种自由基清除剂，其受体结构、给药途径、主要生物学功能、作用机制及临床适应证等已逐渐阐明，尤其是现代分子生物学、细胞生物学、动物模型建立等理论和技术的进步更促进了依达拉奉的基础与临床研究进展，使其成为治疗神经疾病的重要药物之一。国内临床应用依达拉奉以来，鲜有严重不良反应的报道，其对神经损伤的作用已得到众多临床医师的认可。此外，依达拉奉在神经科以外领域的应用也有报道，但由于依达拉奉的临床应用时间尚短，且神经系统疾病发病机制复杂，目前相关研究多为基础实验研究，因此相关临床研究还需要更多循证医学证据的支持，在依达拉奉剂型、剂量、联合用药、适应证等方面均需要进一步深入研究。