烏司他丁在神經外科的應用進展

王開磊

烏司他丁（ulinastatin，urinary trypsin inhibitor，UTI）是從人體尿液中分離純化的一種胰蛋白酶抑制劑。1909年，Beuer和Reich第一次報道了人體尿液中存在這種胰蛋白酶抑制劑，其分解形式的低分子成分也具有很強的抑制水解酶的作用[1]，對細胞膜、溶酶體膜有明顯的穩定作用，臨床上主要用于治療急性胰腺炎、急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征、多器官功能障礙綜合征以及大中型手術圍手術期的器官保護等。近年來，UTI在神經外科的應用也日趨增多。

1 烏司他丁的結構與理化性質

UTI是含有143個氨基酸組成的蛋白質，N端為丙氨酸，C端為亮氨酸，在第10位絲氨酸和45位天冬酰胺上有糖鏈，絲氨酸上的O－糖苷鏈中含有多個硫酸軟骨素單元，分子量約為67 000 D，具有三個功能域構成，包括O連接糖基化區域（Ala1－Lgs21），N 端 Kunitz 型結構域 I（Lys22－Arg77）和具有胰蛋白酶抑制活性的C端Kunitz型結構域Ⅱ（Thr78－Leu143）。烏司他丁的酶抑制活性主要存在于主體蛋白骨架中的Kunitz型結構域，有很廣的抑酶譜，且不完全重疊。能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G等多種水解酶的活性[2]。O連接糖基化區域主要是穩定細胞膜和溶酶體酶的生理功能[3]。

2 烏司他丁的藥理學特性

UTI來源于人體，無免疫原性，安全性高，其生物利用度為100%。健康男性30萬U/10 ml靜脈注射后在肝、腎中迅速積累，5 min達到峰值，消除半衰期約為40 min，主要通過腎臟代謝，給藥后12 h，絕大部分通過尿和糞便排出體外。UTI具有廣譜的酶抑制作用，能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、磷脂酶A2、脂肪酶等，還能穩定溶酶體膜，抑制清除氧自由基，阻斷內源性休克因子如心肌抑制因子（myocardial depressant factor，MDF）的生成，抑制多種炎癥介質如腫瘤壞死因子 （tumor necrosis factor，TNF-α）、 血小板活化因子 （platelet activating factor，PAF）、白介素（interleukin，IL）IL－1、IL－6、 IL－8、髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPD）等產生和釋放。還具有免疫調節作用，對多種臟器有保護作用，并參與抑制腫瘤的侵襲和轉移[4]。

3 烏司他丁在神經外科中的應用

3.1 顱腦損傷 嚴重顱腦損傷后早期自身免疫系統廣泛抑制，易誘發顱內細菌、病毒和寄生蟲感染，影響患者的臨床病情演變和預后[5－8]；腦組織水腫、腦血管痙攣，導致顱內壓升高，腦血流量減少，引起腦缺血、缺氧；血腦屏障破壞，中性粒細胞、單核、巨噬細胞和T淋巴細胞侵入到損傷區，釋放炎性介質，如 IL－1、IL－6、腫瘤壞死因子，導致神經炎癥反應，神經元受損[9－13]。顱腦損傷是一個復雜的生理病理過程，之中缺血、缺氧是一個重要環節，炎癥、免疫功能障礙在這之中也扮演了很重要的角色[14]。顱腦損傷往往合并有其他器官的損傷，進一步加重了病情。

杜杭根等[15]在應用UTI治療創傷性顱腦損傷（traumatic brain injury，TBI）過程中，發現UTI治療組預后良好率較對照組高（P＜0.05），可以成為治療TBI的一種輔助用藥。UTI治療TBI的機制是：①抑制炎癥因子的產生和釋放：UTI具有廣譜的酶抑制作用，能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、磷脂酶A2、脂肪酶等；另外，UTI分解形成的低分子量成分也具有很強的抑制水解酶的作用，謝康等[16]在應用UTI治療嚴重燒傷大鼠動物實驗中，發現其血清中致炎因子IL-1β、IL-6和TNF－α較對照組明顯下降（P＜0.01）。與孫來芳等報道的UTI影響嚴重膿毒癥大鼠 IL-1O、TNF－α、IL-1β 水平的研究一致。通過抑制 TNF－α、IL-1β分泌從而減輕組織損傷，中斷炎癥激活的惡性循環，避免TBI后SIRS進一步向MODS發展。IL－1可促進小膠質細胞增生，形成神經瘢痕和空洞形成，導致神經元再生和功能障礙，IL－6的暴露是腦損傷和神經變性的一個共同特征，IL－6可上調組織相容性抗原（MCH Ⅱ）表達和吞噬細胞的活性，使腦細胞神經元功能受損；②抑制產生和釋放ET：章國軍等[17]在應用UTI治療重型顱腦損傷中，發現血漿內皮素水平較對照組明顯降低；ET是機體在嚴重缺血、缺氧下由血管內皮細胞分泌產生的一種內源性致傷因子，具有強烈的縮血管效應，可導致腦血管痙攣，還可激活細胞膜上的磷脂酶A2，刺激花生四烯酸代謝過程中氧自由基產生，破壞細胞膜，引起腦水腫；③減少氧自由基的生成：UTI可穩定溶酶體膜，改善血管通透性，減少氧自由基的生成并能加快氧自由基的消耗和破壞，臨床試驗證實應用UTI后，SOD升高，Clausen等[13]認為氧自由基抑制劑在血管內皮水平影響T淋巴細胞和中性粒細胞滲入到腦組織損傷區，可以提高TBI的預后；④改善腦組織血液循環：UTI能穩定溶酶體膜，抑制清除氧自由基，阻斷內源性休克因子如MDF的生成，可以提高腦組織灌注壓，改善腦組織缺血、缺氧；江蓮等[18]在參麥、UTI對大鼠腦缺血再灌注損傷保護作用的研究中發現UTI可以改善血液循環，減少腦血管內血栓形成，減輕腦組織損傷，而腦血管內微血栓形成是引起繼發性顱腦損傷的重要原因；⑤腦保護作用：田文智等[19]在UTI與高滲鹽水單獨或聯合預處理對大鼠腦缺血再灌注的影響中證實UTI可以減少腦組織損傷，其機制可能為通過抑制水腫區域單核-巨噬細胞、中性粒細胞過度釋放的炎性介質以及阻斷缺血，再灌注時鈣超載所致的磷脂酶激活途徑，保護腦細胞，減少腦細胞凋亡；UTI能減少缺血對運動神經傳導速度 （motor nerve conduction velocity，MNCV）的影響，并能抑制遲發性神經細胞死亡；UTI還能夠減少海馬區神經細胞凋亡，促進學習記憶功能的改善，改善腦損傷患者的預后；劉瑤等[20]報道了UTI能減少體外循環心臟手術患者腦內IL-6和IL-8的濃度，從而對腦組織有保護作用。

3.2 顱內腫瘤 UTI在治療顱內原發性腫瘤中的作用，目前還沒見到有關于這方面的臨床報道。但Hiroshi等[21]報道在體外研究中，UTI有參與抑制腫瘤的侵襲和轉移作用，對人們有一定的參考意義。筆者認為UTI可以成為治療顱內轉移性腫瘤的輔助手段。其中的治療機制可能與以下幾方面有關：①在體外研究中，Hiroshi等[21]發現人卵巢癌細胞(HOCIcells)、人絨毛膜細胞（SMT－cells）、鼠 Lewis 肺癌細胞（3LL cells）的細胞膜表面存在著烏司他丁受體，可與UTI結合，從而阻止腫瘤細胞向遠處轉移和擴散，但能否與顱內原發性腫瘤細胞結合，目前尚未有人報道；②抑制纖溶酶、透明質酸酶、中性粒細胞彈性蛋白酶的活性，抑制腫瘤向周圍擴散及遠處轉移，在動物實驗研究中，有人發現UTI可抑制和阻止鼠Lewis肺癌細胞侵犯周圍組織和侵入血管內皮基質，從而阻止腫瘤的擴散和轉移；③保護血管內皮細胞，改善血液循環，減少轉移瘤細胞對腦血管壁的粘附和侵犯：Okumura等[22]發現UTI可以減少IL-1β和TNF－α誘導的細胞間粘附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）和內皮細胞白細胞黏附分子-1 （endothelial leukocyte adhesion molecule-1，ELAM-1）表達。

3.3 腦血管病 UTI在治療動脈瘤、腦血管畸形方面還沒有文獻報道。文獻報道了UTI在高血壓腦出血、腦梗死和全腦缺血再灌注中的應用，并且取得良好效果。龍威等[23]報道了UTI在高血壓腦出血中的應用，在2個月時的隨訪表明治療組患者的GOS評分、語言運動功能評級和生活質量評分優于對照組（P<0.05）。 治療組住院病死率（18.0%，11/61）低于對照組（29.8%，17/57），兩組比較差異有顯著性（P<0.05）。 認為UTI治療高血壓腦出血的機制是：①通過抑制水腫區域單核-巨噬細胞、中性粒細胞過度釋放的炎性介質以及阻斷缺血、再灌注時鈣超載所致的磷脂酶激活途徑，保護腦細胞，減少腦細胞凋亡；②UTI能減少缺血對運動神經傳導速率（MNCV）的影響，并能抑制延遲性神經細胞死亡；③UTI能夠抑制自由基生成，保護神經元與血管功能，減輕細胞損傷，保護細胞器，穩定生物膜，從而抑制缺血、再灌注導致的腦細胞凋亡，減輕腦水腫；④還能夠減少海馬區神經細胞凋亡，促進學習記憶功能的改善，改善腦損傷患者的預后。

季云秋等[24]報道了用UTI治療急性腦梗死中觀察到治療組在病情穩定時間、并發癥發生率、器官衰竭發生率、平均住院天數、病死率方面都好于對照組，且有統計學差異。認為UTI治療腦梗死的機理主要是：UTI能夠抑制腦梗死后炎癥細胞的侵入及炎癥細胞釋放的炎癥因子所導致的神經損傷。

陳偉峰等[25]在UTI對大鼠全腦缺血再灌注的研究中發現UTI可通過抑制核轉錄因子（NF－kB）的表達，抑制炎癥反應而保護腦組織。

綜合上述觀點，筆者認為UTI在治療腦血管病中主要的作用和機制為：①UTI減少腦組織缺血/再灌注時炎癥介質的釋放，抑制中性粒細胞的粘附和浸潤：動物實驗也表明UTI可抑制器官缺血－再灌注過程中細胞因子 IL－6、IL－8、TNF－α、核轉錄因子（NF－kB）的過度生成，減輕神經炎癥反應引起的神經元受損；②UTI可拮抗中性粒細胞釋放的組織毒性物質：主要包括毒性氧自由基和蛋白酶，減少細胞毒性作用帶來的神經損傷；③UTI的膜穩定作用，減輕了細胞缺血－再灌注時細胞結構的破壞，從而保護了腦組織；④抑制心肌抑制因子（MDF）、血小板活化因子（PAF）、細胞粘附因子（ICAM－1）的表達，改善腦組織缺血、缺氧狀態。

3.4 顱腦手術圍手術期的腦保護作用 胡玨等[26]對顱底顯微手術患者應用UTI，發現顱底顯微手術對機體免疫有抑制作用，而UTI可以改善機體免疫。筆者認為UTI在顱腦手術圍手術期中的作用機制是：①對于術前身體狀況較差患者，UTI可改善術前的負氮平衡，提高機體免疫力和吞噬細胞的功能，提高機體對手術的耐受能力；②UTI通過抑制各種水解酶和清除自由基及控制炎癥介質的釋放，可減輕麻醉對腦組織的損傷和抗手術侵襲的作用；③UTI可幫助患者手術后免疫功能盡快恢復正常。

總之，UTI作為一種內源性蛋白酶抑制劑，無免疫原性。可以抑制TBI后的SIRS，減輕神經元損傷，減少并發癥的發生，改善預后；可以抑制轉移瘤侵犯CNS；可提高高血壓腦出血、腦梗死、腦缺血/灌注損傷的預后；可在顱腦手術時減輕麻醉對腦組織的損傷和抗手術侵襲的作用、促進術后恢復。UTI在神經外科有很好的應用前景。

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