——史洪潤 孫 斌 中國人民解放軍總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(100853)
摘要 對抗帕金森病藥非麥角類多巴胺(DA)受體激動劑—普拉克索(Pramipexole)可能的神經(jīng)保護(hù)作用進(jìn)行綜述。
研究中發(fā)現(xiàn)麥角類的多巴胺(DA)受體激動劑,如溴隱亭 (Bromocriptine)、協(xié)良行(Pergolide)及克瑞帕(Cripar)等具有神經(jīng)保護(hù)作用。非麥角類受體DA激動劑普拉克索等,對DA能神經(jīng)元也具有神經(jīng)保護(hù)作用。如果DA激動劑具有神經(jīng)保護(hù)作用的假說確實(shí)成立,這對延緩帕金森病(PD)的病程、推遲致殘和延長患者生命是十分重要的。
普拉克索的功能特性
普拉克索化學(xué)名為2-氨基-4,5,6,7-四氫一6一丙基氨苯噻唑二鹽酸鹽。其對DA受體D2類具有直接作用,對D3受體的親和力7倍于D2、D4受體。在鼠和猴的動物模型中,分別顯示出其減少運(yùn)動行為和減輕氟哌啶醇所致的運(yùn)動障礙。此外,普拉克索具有很強(qiáng)的抗氧化功能,其分子結(jié)構(gòu)使其具有接受電子的能力。Hall等研究證實(shí)其半數(shù)氧化電位約為350mV(50% oxidized at a potential of approximately 350mV)。研究證明,它可減少DA能神經(jīng)元的丟失。動物試驗(yàn)及臨床研究提示,普拉克索能對抗PD所致的神經(jīng)功能障礙。
普拉克索的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制
抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)
1.抑制DA代謝,減少DA釋放與攝取 PD由于DA神經(jīng)元缺失造成DA產(chǎn)量不足,而存活的DA神經(jīng)元代償性的增加神經(jīng)介質(zhì)的釋放。從而DA再攝取的增加,同時(shí)伴有單胺氧化酶(MAO)活性的增加。實(shí)際上使功能已經(jīng)低下的黑質(zhì)DA神經(jīng)元的氧化應(yīng)激反應(yīng)增加。左旋多巴的利用取決于DA神經(jīng)元對其的攝取與轉(zhuǎn)化為DA的作用。左旋多巴治療增加DA的合成與釋放,尚可能通過驅(qū)動DA再攝取而促進(jìn)存活DA神經(jīng)元的氧化損傷。DA激動劑則是直接興奮突觸后DA受體;此外,許多DA激動劑通過興奮DA自身受體(為D2受體),抑制存活DA神經(jīng)元的DA釋放、代謝,并抑制相應(yīng)增強(qiáng)的氧化應(yīng)激反應(yīng)。普拉克索以劑量依賴方式減少紋狀體的細(xì)胞外DA及其代謝產(chǎn)物 (DOPAC、3-MT和HVA),其減少體內(nèi)DA的釋放作用可被非特異的D2受體阻滯劑氟哌啶醇所抑制,而不被D1受體拮抗劑SCH23390所抑制;這種作用可能為普拉克索通過DA自身受體,抑制DA神經(jīng)元自身活化(firing),從而減少DA釋放和代謝的結(jié)果。
研究發(fā)現(xiàn)缺血后紋狀體DA神經(jīng)元對DA再攝取增加,此與缺血引起DA釋放及氧自由基增多、脂質(zhì)過氧化損傷紋狀體-黑質(zhì)神經(jīng)末梢,導(dǎo)致遲發(fā)黑質(zhì)神經(jīng)元胞體退行性變的觀點(diǎn)相一致;普拉克索可抑制DA的再攝取,使黑質(zhì)神經(jīng)元的遲發(fā)性脫失減少40%~50%。此與普拉克索自身受體的激動效能相吻合。
2.間接抗氧化作用:普拉克索分子具有接受電子的能力,其非活性的S[+]立體異構(gòu)體也具有神經(jīng)保護(hù)作用,支持四氫-丙基-氨苯噻唑結(jié)構(gòu)在神經(jīng)保護(hù)中發(fā)揮作用。Hall等測定普拉克索半數(shù)氧化電位,結(jié)果也證實(shí)其完全具備對氧化的易感性,可能通過對二價(jià)鐵離子(Fe2+)的螯合作用,間接抑制Fe2+通過Fenton反應(yīng)對羥自由基的非酶性催化,從而減少自由基產(chǎn)生。此外,普拉克索還通過增加還原型谷胱甘肽的貯存而發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用。但在沙土鼠模型中普拉克索未能減輕非DA能的海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的變性。故是否具有直接抗氧化作用,尚需進(jìn)一步研究。
3 抑制線粒體轉(zhuǎn)換通道的開放:線粒體轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial transition pore,MTP)為非選擇性高傳導(dǎo)率的通道,位于線粒體內(nèi)膜上,在功能上與Ca2+通道同源;其開放導(dǎo)致線粒體滲透性轉(zhuǎn)變 (permeability transition,PT)或線粒體大幅度腫脹;此通道開放受到膜電位的調(diào)控,井受到眾多物質(zhì)的激動或拮抗,如Ca2+和磷酸鹽、氧化劑及自由基(如NO)等。PT在氧化應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞死亡中發(fā)揮著作用。MTP開放可以被電子傳遞鏈 (ETC)的抑制和氧反應(yīng)族 (reactive xygen species,Ros)所誘導(dǎo),因此可能參與和ETC缺陷或氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)的神經(jīng)變性病的細(xì)胞死亡。
1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)經(jīng)MAO催化為具有神經(jīng)毒性作用的1-甲基-4-苯基吡啶離子 (MPP+)。其通過DA轉(zhuǎn)運(yùn)體選擇性聚集于DA神經(jīng)元線粒體中,繼發(fā)抑制線粒體復(fù)合物I,導(dǎo)致ATP合成的損害以及有毒的自由基產(chǎn)生,可以在靈長類動物和人類引起PD。MPP+主要神經(jīng)毒性作用可能在于其打開MTP的能力。PD存在有線粒體復(fù)臺物I的活性降低,以致線粒體功能障礙引起細(xì)胞捅亡,殺傷黑質(zhì)DA神經(jīng)元。普拉克索能夠以濃度依賴方式抑制Ca2+和磷酸鹽或MPP+介導(dǎo)的MTP的開放,從而減少與氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)的細(xì)胞死亡,而發(fā)揮其神經(jīng)保護(hù)作用。
抑制細(xì)胞凋亡 研究已證實(shí)PD患者黑質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的存在。Ozawa等認(rèn)為PD線粒體脫氧核糖核酸(mtDNA)的易脆性是黑質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡的主要原因。mtDNA斷裂,導(dǎo)致細(xì)胞能量代謝障礙,引起氧化應(yīng)激反應(yīng)損傷細(xì)胞,使形成跨膜電位的電化學(xué)梯度消失,MTP開放,釋放CPP32細(xì)胞凋亡蛋白酶激活因子(caspase-3)進(jìn)人胞質(zhì),使多聚ADP核糖聚合酶(PARP)斷裂,隨后DNA斷裂,誘發(fā)細(xì)胞凋亡。P53為轉(zhuǎn)錄因子,caspase-3為凋亡的關(guān)鍵酶。通常認(rèn)為P53蛋白的產(chǎn)生是DNA損傷后發(fā)生凋亡的主要因素之一。經(jīng)普拉克索預(yù)處理后可明顯增加SH-SY5Y細(xì)胞抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá),未影響凋亡原(促凋亡基因)Bax、Bak和 Bad水平,且抑制P53表達(dá)以及caspase-3、PARP的斷裂。認(rèn)為此作用在抗MPP+誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中起更強(qiáng)的作用。
激活營養(yǎng)活性 Carvey等提出普拉克索具有激發(fā)神經(jīng)營養(yǎng)作用,可能誘導(dǎo)可轉(zhuǎn)移的、可溶性的營養(yǎng)因子的形成。在研究普拉克索減輕左旋多巴對中腦培養(yǎng)物的不良反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)含有普拉克索的中腦前端被蓋培養(yǎng)物(rostral mesencephalic tegmentum,RMT)的培養(yǎng)基與培養(yǎng)基中普拉克索濃度有依賴關(guān)系,增加受者RMT培養(yǎng)物的TH(酪氨酸羥化酶)免疫反應(yīng)細(xì)胞總數(shù)。而用頂葉皮質(zhì)培養(yǎng)物所進(jìn)行的條件培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移研究中,則無此現(xiàn)象。從而認(rèn)為TH細(xì)胞計(jì)數(shù)增多與轉(zhuǎn)移因素?zé)o關(guān)。由于頂葉皮質(zhì)不接受DA神經(jīng)分布、不具備DA受體,不是DA神經(jīng)元的靶結(jié)構(gòu),頂葉對DA神經(jīng)元不提供營養(yǎng)環(huán)境。故而認(rèn)為RMT條件培養(yǎng)基含有一種營養(yǎng)活性物質(zhì),而頂葉皮質(zhì)的條件培養(yǎng)基則不具備。
最初認(rèn)為,可能如同腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)一樣的蛋白質(zhì)自身營養(yǎng)因子,通過受體介導(dǎo)或抗氧化作用的結(jié)果,或?yàn)閮烧叩穆?lián)合作用,促進(jìn)這 一營養(yǎng)活性的產(chǎn)生,對“自身環(huán)境作用”發(fā)揮效能。熱滅活(6o℃水浴1 h)研究的結(jié)果支持 RMT培養(yǎng)物的產(chǎn)生,而頂葉皮質(zhì)不產(chǎn)生的一種熱不穩(wěn)定的活性作用的觀點(diǎn)。隨后應(yīng)用抗 BDNF和抗GDNF中和試驗(yàn)研究未能減少條件培養(yǎng)基的轉(zhuǎn)移作用,并用微孔超析離心過濾法研究證實(shí)此活性物的相對分子質(zhì)量約為30000左右。SDS凝膠電泳分析顯示3條可能有意義的區(qū)帶。在標(biāo)準(zhǔn)對照培養(yǎng)基有1條為35000區(qū)帶,其與普拉克索共同孵化的培養(yǎng)基中增多,而在MPP+預(yù)處理并與普拉克索共同孵化的培養(yǎng)基中缺乏。其有利于中腦培養(yǎng)物中DA神經(jīng)元的生長。由于在抑制神經(jīng)膠質(zhì)生長的神經(jīng)基質(zhì)培養(yǎng)基中生長的中腦腹側(cè)培養(yǎng)物,仍存在普拉克索劑量依賴性反應(yīng)。因此,認(rèn)為此營養(yǎng)括性可能為DA 自身營養(yǎng)因素。但未能排除另外兩條區(qū)帶(3l 000,55 000)為受普拉克索調(diào)節(jié)的神經(jīng)抑制性蛋白因子的可能性。總之,對此營養(yǎng)活性有待進(jìn)一步研究。
受體在普拉克索神經(jīng)保護(hù)中的作用
協(xié)良行為D1與D2受體激動劑,對D2的作用顯著高于D1;溴隱亭也是D2受體激動劑,對D1有不完全的激動或拮抗作用。相對而言,普拉克索對D3受體具有完全的親和力,對D2、D4也有親和力。前已述及D2受體(自身受體)可能在普拉克索減少體內(nèi)DA釋放中發(fā)揮作用。此外有人認(rèn)為普拉克索的神經(jīng)保護(hù)作用不能與前兩者分享,且與其以D3受體的親和特性相。Carvey等研究表明,其顯著的以劑量依賴方式減少TH細(xì)胞缺失的能力,而前兩者則缺少。缺乏 DA受體親和性的非活性S[+]普拉克索立體異構(gòu)體,也具有神經(jīng)保護(hù)作用,但遠(yuǎn)低于S[-]普拉克索,認(rèn)為對受體的親和力僅起部分作用。
在 Kitamura等對SH-SY5Y細(xì)胞進(jìn)行Talipexole(為D2受體激動劑)的神經(jīng)保護(hù)研究中,使用選擇或非選擇性DA受體亞型拮抗劑均未抑制其保護(hù)作用。從而認(rèn)為Talipexole神經(jīng)保護(hù)作用非受體介導(dǎo)。但 SH-SY5Y細(xì)胞表達(dá)D2受體,普拉克索對D3受體的作用未能顯示,而且未同時(shí)進(jìn)行DA受體亞型拮抗劑抑制普拉克索神經(jīng)保護(hù)作用的研究。同時(shí)進(jìn)行的普拉克索神經(jīng)保護(hù)研究,卻肯定了普拉克索具有抑制MPP+誘導(dǎo)的R0S產(chǎn)生及細(xì)胞凋亡而對SH-SY5Y細(xì)胞產(chǎn)生的保護(hù)作用。小腦顆粒細(xì)胞培養(yǎng)中也顯示出其對非酶性或DA受體介導(dǎo)的抗氧化、阻滯DA的毒性作用。因而,普拉克索或許具有非受體介導(dǎo)和受體介導(dǎo)的雙重作用機(jī)制。對D3受體在神經(jīng)保護(hù)中的作用,有待研究。
綜上所述,普拉克索具有抑制DA代謝、抗氧化、抑制線粒體轉(zhuǎn)換通道開放、抗細(xì)胞凋亡以及激發(fā)神經(jīng)營養(yǎng)活性等神經(jīng)保護(hù)作用;DA受體可能在普拉克索對神經(jīng)的保護(hù)中發(fā)揮作用。