P-糖蛋白在血腦屏障中的作用

何 治，陳 濤，姚 嵐

(1三峽大學醫學院，湖北宜昌443002;2三峽大學中藥藥理三級實驗室;3三峽大學生物技術研究中心)

1970年，Biedler等在放線菌素處理的中國倉鼠細胞和小鼠白血病P388細胞中首先發現多藥耐藥(MDR)現象;繼之，Juliano等在中國倉鼠卵巢細胞MDR株的細胞膜上分離出一種磷酸糖蛋白，即P-糖蛋白(P-gp)。P-gp是MDR基因表達的產物，具有ATP依賴性藥物外排泵的功能，能使細胞內的藥物泵出細胞膜外，降低細胞內的藥物濃度。MDR基因屬于小的基因家族，人類的MDR基因有兩個基因亞型，即MDR1和MDR2。嚙齒類動物的耐藥基因有mdr1a、mdr1b、mdr2三種，前二者與MDR有關，后者參與磷脂轉運。研究證明，P-gp及MDR基因編碼產物多表達于肝臟膽小管、腎臟近曲小管、胰腺胰導管細胞等，在血腦屏障的毛細血管內皮細胞、妊娠子宮內膜、胎盤及睪丸也有表達。本文結合文獻對P-gp在血腦屏障中的作用綜述如下。

1 P-gp在血腦屏障中的表達

目前，許多研究發現P-gp定位于腦毛細血管內皮細胞的管腔側。Kameyama等［1］研究發現，P-gp定位于人腦組織及牛腦組織毛細血管內皮細胞管腔側;在共聚焦免疫熒光顯微鏡下，可見C219染色大鼠腦組織內皮細胞的管腔側有P-gp表達。Beaulieu等［2］采用二氧化硅結合多聚陰離子灌注法證實，P-gp主要位于大鼠腦組織內皮細胞管腔側。也有報道認為，在人類及一些靈長類動物中，P-gp表達在其腦組織中，而非毛細血管內皮細胞中;采用單抗JSB-1及免疫染色技術，可在頑固性癲癇患者的星型膠質細胞中發現P-gp表達，而正常人的星型膠質細胞中卻未見P-gp表達。Tishrer等在頑固性癲癇患者的腦毛細血管上皮細胞、星型膠質細胞及神經細胞中均發現P-gp表達。Kwan等［3］采用PCR技術發現，野生大鼠全腦均有mdr1a表達，而mdr1b僅在海馬區表達。

2 P-gp在血腦屏障中的作用

血腦屏障中的P-gp藥物外排泵作用對維持中樞神經系統(CNS)的生理穩態、主動外排細胞毒物與腦代謝物、防止有毒物入侵腦組織有重要意義。體外及體內實驗表明，腦毛細血管內皮細胞上的P-gp有以下主要特征:①對底物作用的特異性低，易與多種底物結合;②其外排功能呈ATP依賴性;③兩種底物可與之競爭性結合。因此，當兩個親和力不同的底物同時存在時，親和力大的底物易與P-gp結合后被泵出細胞膜外;親和力小的底物與P-gp結合的少，易在細胞內蓄積。

目前，在體外培養的鼠、牛、豬等腦毛細血管內皮細胞中均發現P-gp表達，且其可明顯減少典型底物在細胞內的積聚，這種作用可被MDR逆轉劑所阻斷。Dan等［4］報道，多潘立酮(DOM)為多巴胺受體拮抗劑，是P-gp底物;正常時進入腦組織的濃度很低，腦缺血10、20 min后，DOM濃度分別增加3.4、3.6倍;同時注射P-gp逆轉劑維拉帕米后，正常時和腦缺血時的 DOM 濃度分別增加 42.6、43.3 倍［5］。Bart等［6］采用正電子發射斷層成像技術研究P-gp藥物外排泵功能時發現，大鼠注射維拉帕米0.1 mg/kg 后，再按0、10、15、25、35、50 mg/kg的劑量注射環孢菌素A(CsA)，結果發現注射CsA大鼠的維拉帕米表觀分布容積明顯高于未注射CsA的大鼠。

3 基因剔除小鼠的研究

Wang等［7］觀察了地高辛在缺乏MDR基因大鼠腦內的吸收和分布影響，大鼠靜注CsA 1 mg/kg 8、24 h后，地高辛在其腦內的濃度分別是正常大鼠腦內濃度的26.3、55.2倍。Kirkinezos等發現，CsA在MDR基因剔除小鼠腦組織和脊髓內的濃度均高于野生型小鼠。Cisternino等［8］采用原位腦灌注技術觀察了秋水仙堿、長春堿、多索魯比辛、嗎啡在基因剔除小鼠及野生型小鼠腦組織內的濃度，發現上述藥物在基因剔除小鼠腦組織內的濃度分別比野生型小鼠提高3.0、2.7、1.5、1.4倍。上述研究提示，P-gp對CNS的藥物轉運起重要作用，可明顯提高其藥效。

4 P-gp功能調節及其與臨床的關系

因P-gp在血腦屏障中的作用逐漸被人們了解和認識，故人們嘗試通過P-gp抑制劑抑制其藥物外排泵功能，從而增加靶藥物在腦組織內的血藥濃度。PSC833是P-gp阻滯劑，靜注PSC833可使CsA的腦/血濃度比增加5倍。在大鼠原位灌注模型靜注PSC833后，秋水仙堿和長春堿的腦組織濃度分別增加8、9倍［9］。有學者報道，P-gp抑制劑維拉帕米、丙磺舒可明顯增加抗癲癇藥卡馬西平在癲癇患者腦組織內的濃度。提示P-gp抑制劑治療癲癇有十分重要的意義。

目前，了解P-gp知識，對于某些CNS、非CNS疾病(如腫瘤、癲癇及艾滋病等)的治療有十分重要的意義。最近Wang等報道，激活血腦屏障上的蛋白激酶C-β1能抑制血腦屏障上P-gp的轉運活動，促使P-gp底物進入腦組織，增加腦組織藥物濃度。Yu等報道，國內廣泛用于治療缺血性心腦血管疾病的藥物丹參素亦是P-gp底物;若能抑制P-gp活動，則能增加腦組織內丹參素的濃度，為缺血性腦血管疾病的治療提供幫助。因此，加強對P-gp的研究，能為相關疾病的藥物治療奠定理論基礎，具有重要的臨床意義。

［1］Kameyama N，Arisawa S，Ueyama J，et al.Increase in P-glycoprotein accompanied by activation of protein kinase calpha and NF-kappa B p65 in the livers of rats with streptozotocin-induced diabetes［J］.Biochim Biophys Acta，2008，1782(5):355-360.

［2］Beaulieu E，Demeule M，Ghitescu L，et al.P-glycoprotein is strongly expressed in the luminal membranes of the endothelium of blood vessels in the brain［J］.Biochem JH，1997，326(2):539-554.

［3］Kwan P，Sills GJ，Butler E，et al.Differential expression of multidrug resistance genes in naive rat brain［J］.Neurosci Lett，2003，339(1):33-36.

［4］Dan Y，Murakami H，Koyabu N，et al.Distrubution of domperidone into the rat brain is increased by vrain ischaemia or treatment with the P-glycoprotein inhibitor verapamil［J］.J Pharm Pharmacol，2002，54(5):729-733.

［5］Akria T，Telsuya Y.P-glycoprotein as the drug efflux pump in primary cultured bovine capillary endothelial cells［J］.Life sciences，1992，51(18):1427.

［6］Bart J，Willemsen AT，Groen HJ，et al.Quantitative assessment of P-glycoprotein function in the rat blood-brain barrier by distribution volume of verapamil measured with PET［J］.Neuroimage，2003，20(3):1775-1782.

［7］Wang Q，Stran R，Kardos P，et al.Application and limitation of inhibitors in drug-transporter interactions studies［J］.Int J Pharm，2008，356(1-2):12-18.

［8］Cisternino S，Rousselle C，Dagenis C，et al.Screening of multidrug-resistance sensitive drugs by in situ brain pergusion in P-glycoprotein-degiciency mice［J］.Harm Res，2001，18(2):183-190.

［9］Barakat S，Turcotte S，Demeule M，et al.Regulation of brain endothelial cells migration and angiogenesis by P-glycoprotein/caveolin-1 interaction［J］.Biochem Biophys Res Commun，2008，372(3):440-446.