血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇關系的研究進展

李國輝

血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇關系的研究進展

李國輝

耐藥性癲癇是治愈癲癇的難點, 癲癇是腦部神經元高度同步化異常放電的臨床綜合表現,長期服藥造成耐藥性, 稱之為耐藥性癲癇。耐藥性癲癇與血腦屏障上P-糖蛋白過度表達存在密切關系。本文首先介紹P-糖蛋白的結構和功能, P-糖蛋白阻止抗癲癇藥物進入血腦屏障發揮作用, 然后闡述血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇關系, 最后介紹治療耐藥性癲癇的進展, 通過調節P-糖蛋白功能到適度為耐藥性癲癇患者帶來了福音。

血腦屏障；P-糖蛋白；耐藥性癲癇；研究進展

癲癇是一種常見的神經科疾病, 目前對于癲癇患者, 最有效的方法就是長期服用抗癲癇藥物, 該方法只能控制癲癇,不能根治癲癇［1］。由于長期服用抗癲癇藥物, 患者體內出現耐藥性, 每月還會有4～5次的癲癇發作, 稱之為耐藥性癲癇,癲癇發作嚴重影響患者正常生活工作, 還給患者帶來嚴重的心理影響［2］。抗癲癇藥物首先作用于血腦屏障, 血腦屏障上P-糖蛋白在耐藥性癲癇患者腦中明顯增高。本文就血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇關系的研究進展做進一步探討,現綜述如下。

1 血腦屏障上P-糖蛋白的基本內容

1.1 P-糖蛋白的結構 P-糖蛋白由Juliano和Ling在中國倉鼠體內首次發現, P-糖蛋白屬于三磷酸結合蛋白, 它在人體多種器官上均有表達, 例如肝臟、腎臟、腦、小腸和睪丸, 并各自發揮不同作用, P-糖蛋白由1280個氨基酸構成,分子質量大約170KD, 每個分子片段上含有兩個ATP結合位點, 一個轉運位點和一個結合位點, 每個ATP結合位點都是外排以來ATP供能藥物的中樞, 將藥物排泄到細胞外, 以降低細胞內藥物濃度［3］。人類的血腦屏障P-糖蛋白上的基因有mdr1a, mdr1b和mdr2三種, 前兩者蛋白質功能基本相同,參與多種藥物的耐藥性作用。研究表明乳酸球菌抗生素耐藥性蛋白能夠在功能在補充人類細胞上P-糖蛋白的耐藥性,國外科學家經過小鼠實驗證明, 小鼠mdr1c DNA克隆實驗后, 其與細菌轉運蛋白偶聯亞單位具有同源性, 編碼區的兩個ATP位點及轉運單位和結合單位是高度保守的, 是生物體所必不可少的［4］。

1.2 血腦屏障上P-糖蛋白的功能 長久以來, 人們認為血腦屏障屬于一種靜態的脂質膜屏障, 其實不然, 在生物界的研究中顯示, 血腦屏障擁有大量的代謝酶, 如堿性磷酸酶、細胞色素酶、谷胱甘肽轉移酶等, 還有能量轉移性P-糖蛋白,這些都是血腦屏障行使動態功能的工具, 維持腦組織的正常形態功能, 防止有害物質侵入腦組織［5］。在腦中P-糖蛋白主要表達在腦皮質血管細胞腔膜面上, 能阻止親脂類物質進入血腦屏障, 主要將進入腦中的物質轉運到腦外血管。P-糖蛋白上ATP逆著疏水基物質濃度將外來物質及細胞代謝產物排泄到細胞內, 以維持細胞內正常濃度, 限制有害物質滯留在腦內, 保護腦組織正常功能, 因此, P-糖蛋白被稱為血腦屏障的保護者［6］。近年來, 研究表明P-糖蛋白發揮保護血腦屏障功能依賴于小窩蛋白, 二者共存, 相輔相成, 在保護血腦屏障功能方面具有重要價值。血腦屏障上P-糖蛋白作為保護血腦屏障功能的衛士, 在實驗中敲除實驗組小鼠血腦屏障上P-糖蛋白上mdr1a基因, 對照組小鼠保留血腦屏障完好的P-糖蛋白, 注入藥物, 結果顯示實驗組小鼠腦內藥物滯留量明顯高于對照組, 該研究顯示血腦屏障上P-糖蛋白具有排除藥物作用。在體外培養的血腦屏障內皮細胞實驗中, 血腦屏障內皮細胞中P-糖蛋白無法發揮正常的生理功能, 這一實驗說明P-糖蛋白不僅依賴血腦屏障內環境, 還依賴于腦內神經組織, 其完整性還由中樞神經系統提供發揮作用的環境。采用血腦屏障內皮細胞和膠質包繞的中樞神經系統, 能夠保持血腦屏障內P-糖蛋白的正常功能。

2 血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇

2.1 耐藥性癲癇 癲癇患者長期服藥抗癲癇藥物, 藥物進入中樞神經系統受限及藥物靶點消失, 患者在服藥后癥狀無明顯改善, 仍出現癲癇癥狀, 稱為耐藥性癲癇, 給患者生活工作帶來巨大痛苦, 臨床上不斷尋找引起癲癇患者出現耐藥性癲癇的根本原因, 以達到根治疾病, 消除患者痛苦的目的［7］。近年來, 大量臨床資料表明, 引起耐藥性癲癇的根本原因是血腦屏障上P-糖蛋白過度表達所致的。黃蓓蓓等人發現耐藥性癲癇患者與藥物控制良好的癲癇患者均存在長期服藥的毒副作用, 而手術切除病灶的患者基本無出現耐藥性癲癇的, 該實驗證明了耐藥性癲癇的發生于血腦屏障上P-糖蛋白過度表達有一定聯系［8］。科研工作者在耐藥性癲癇患者腦組織內分離病灶部位血腦屏障內皮細胞內P-糖蛋白,其含量明顯高于正常腦皮層內P-糖蛋白含量, 該研究結果進一步證明了耐藥性癲癇患者血腦屏障內P-糖蛋白過度表達。P-糖蛋白的過度表達降低了抗癲癇藥物進入血腦屏障,降低了藥物利用度, 使服用抗癲癇藥物后患者癥狀無明顯改善［9］。在耐藥性癲癇患者腦組織內P-糖蛋白過度表達的原因也是近幾年來, 科學家研究的課題, 就內在性和獲得性展開研究, 內在性即P-糖蛋白過度表達由于基因型發生改變,或得性為癲癇疾病控制不好, 服用抗癲癇性藥物所致, 在顳骨性動物實驗中, 癲癇發作時血腦屏障內皮細胞和中樞神經細胞上P-糖蛋白暫時性過度表達, 說明由藥物轉運過體造成的過度表達, 該實驗表明耐藥性癲癇的主要預測信號是在應用抗癲癇藥物之前有頻繁的癲癇發作史, 因此造成血腦屏障上P-糖蛋白表達過度的根本原因是內在性而非獲得性因素所致的［10］。

2.2 抗癲癇性藥物 癲癇發作期間, 腦神經遞質谷氨酸聚集于腦間質內, 谷氨酸誘導COX-2的表達, 在小鼠實驗中,給小鼠腦間質內注入COX-2, 然后監測結果表示P-糖蛋白表達增加, 該實驗表明造成耐藥性癲癇P-糖蛋白過度表達與谷氨酸含量增加有關。對于癲癇患者服用的抗癲癇性藥物多屬于親脂性的, 例如苯巴比妥、苯妥英、卡馬西平、拉莫三嗪等, 在小鼠微滲實驗中顯示這些類型的抗癲癇藥物都屬于P-糖蛋白底物, 長期服用增加血腦屏障內P-糖蛋白含量,造成過度表達, 降低藥物治療效果。抗癲癇藥物具有增加血腦屏障上P-糖蛋白含量, 使其過度表達的作用［11］。

3 血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇的研究趨勢

耐藥性癲癇患者, 血腦屏障上P-糖蛋白的過度表達限制了抗癲癇性藥物的吸收, 降低患者的治療效果。因此在研制新藥中, 針對耐藥性癲癇P-糖蛋白的過度表達, 設計了非底物性的抗癲癇性藥物, 或在使用抗癲癇藥物的同時服用P-糖蛋白抑制劑［12］。非P-糖蛋白底物類抗癲癇藥物避免血腦屏障上P-糖蛋白的持續升高, 防止過度表達情況, 在確保患者安全的同時給予P-糖蛋白抑制劑可有效緩解患者血腦屏障內皮細胞和中樞神經細胞內P-糖蛋白含量增加的情況［13］。近年來實驗表明乙拉西坦屬于非P-糖蛋白底物性藥物, 耐藥性癲癇患者在服用P-糖蛋白抑制劑同時服用乙拉西坦具有良好的臨床療效。在使用P-糖蛋白調節劑的同時, 都應該考慮藥物的潛在危害性, 毒副作用, P-糖蛋白抑制劑對血腦屏障功能有損還作用, 在使用過程中應確保耐藥性癲癇患者的安全, 密切監測生命體征［14］。

4 小結

癲癇患者中30%在長期服用抗癲癇藥物發展為耐藥性癲癇, 每月仍間歇性發作4～5次, 影響患者正常生活［15］。引起耐藥性癲癇的主要原因為血腦屏障上P-糖蛋白的過度表達, 抗癲癇藥物多為P-糖蛋白底物, 引起血腦屏障內皮細胞和中樞神經細胞內P-糖蛋白含量增加, P-糖蛋白多存在于腦組織腦皮質血管細胞腔膜面上, 具有將外來物質及細胞代謝產物排泄到細胞, 防止有害物質滯留在腦組織內的作用,但是過度表達的P-糖蛋白阻止有害物質的同時還阻止了抗癲癇藥物作用于病灶處的中樞神經細胞, 引起患者耐藥性癲癇［16］。通過對血腦屏障上P-糖蛋白與耐藥性癲癇關系的研究, 更深刻的了解了耐藥性癲癇的根本原因, 對耐藥性癲癇患者使用非P-糖蛋白底物輔以P-糖蛋白抑制劑治療, 為耐藥性癲癇患者帶來了福音, 給臨床治愈耐藥性癲癇帶來了希望。

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2014-03-25］

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