半合成四環(huán)素類抗生素在多發(fā)性硬化中的應用研究進展

肖鳳娟，李作孝

多發(fā)性硬化(MS)以中樞神經系統(tǒng)炎癥、脫髓鞘和軸索損傷的三聯(lián)征為主要特征，目前的資料均支持MS是自身免疫性疾病，其自身免疫機制已得到慢性實驗性變應性腦脊髓炎(EAE)模型研究及MS患者的免疫系統(tǒng)研究結果的支持。MS的組織損傷及神經系統(tǒng)癥狀被認為是直接針對自身髓鞘抗原的免疫反應所致，且認為神經變性機制和炎癥反應機制這一雙重機制共同參與了MS的發(fā)病。近年來國際上已將髓鞘少突膠質細胞糖蛋白(MOG)誘導建立的EAE實驗模型作為研究MS的主要模型，應用該模型可以再現(xiàn)MS的臨床發(fā)病過程及疾病的免疫活動性。四環(huán)素類抗生素是由放線菌產生的一類廣譜抗生素，其抗菌機制在于藥物能特異性地與細菌核糖體30S亞基的A位結合，阻止氨基酰-tRNA在該位上的聯(lián)合，從而抑制肽鏈的延長，影響細菌蛋白質的合成。目前研究發(fā)現(xiàn)，半合成四環(huán)素類抗生素除了具有抗菌作用外，還發(fā)揮著非抗生素特性，主要包括抑制炎癥反應，參與免疫調節(jié)過程，促進細胞的凋亡以及抑制血管的生成[1-2]。這些非抗生素效應也使得其在MS的治療中有著突出的效果。本文主要對半合成四環(huán)素類抗生素(米諾環(huán)素和多西環(huán)素)治療MS的機制做一綜述。

1 米諾環(huán)素

米諾環(huán)素(minocycline)為二甲氨基四環(huán)素，是一種具有多生物效應的半合成四環(huán)素類藥物，口服易吸收，脂溶性高，易透過血-腦脊液屏障，在腦脊液和腦組織均能檢測到一定的藥物濃度。長期以來，將米諾環(huán)素應用于EAE的干預治療發(fā)現(xiàn)，雖然米諾環(huán)素不能夠阻止重度EAE病情的惡化，但是能使癥狀延緩6～8 d出現(xiàn)；在癥狀較輕的EAE模型中，其也可減輕癥狀，甚至經1個月的治療后沒有出現(xiàn)新的癥狀[3]。而且初步的臨床證據表明米諾環(huán)素對MS患者的病灶活動性有所改善。目前研究結果均表明米諾環(huán)素治療MS或EAE模型不是通過單一機制發(fā)揮作用，而是由多途徑多因素作用的，其作用機制可能有以下幾點。

1.1 抑制基質金屬蛋白酶(MMPs) MMPs是一組以無活性酶原形式存在的同源鋅離子依賴性內肽酶，其激活后可以增強損傷部位炎癥反應細胞的浸潤，同時炎癥反應過程中產生的炎性趨化因子和促炎因子又可上調MMPs的表達，從而不同程度地對組織產生破壞作用。在EAE模型中，應用米諾環(huán)素治療可通過抑制中樞神經系統(tǒng)整體MMP-9的表達及其生物活性，減少T淋巴細胞、中性粒細胞等炎性細胞的浸潤，減輕組織因子和趨化因子對組織的損傷作用[4]。在EAE研究中還發(fā)現(xiàn)米諾環(huán)素可增加白介素(IL)-10的生成，減少腫瘤壞死因子α(TNF-α)的合成，抑制誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的產生，通過減少MMP-9及MMP-12合成所需的mRNA和蛋白質，抑制MMP-9和MMP-12的生成，抑制MMP-9降解β干擾素[5]，從而減輕這些組織損害物質在慢性期EAE的組織損傷作用。

1.2 抑制小膠質細胞的活化和增殖 在EAE研究中發(fā)現(xiàn)米諾環(huán)素可以減少在腦室下區(qū)(SVZ)的小膠質細胞的數(shù)量及其激活狀態(tài)，降低小膠質細胞對神經組織的損壞作用；同時小膠質細胞的失活也可能下調主要組織相容性復合體(MHCⅡ)分子的表達，減少中樞神經系統(tǒng)T淋巴細胞的激活，從而控制炎癥反應；此外米諾環(huán)素能在SVZ神經微環(huán)境中促進神經干細胞增殖，促進少突膠質前體細胞分化為成熟的少突膠質細胞，也可以抑制巨噬細胞的活化，從而減少慢性期EAE的皮質和腦室周圍白質病變[6]。

1.3 抑制中樞神經系統(tǒng)的炎癥反應 實驗研究表明，在EAE發(fā)病高峰期米諾環(huán)素通過抑制促分裂素原活化蛋白激酶p38MAPK的活化，減少p-p38MAPK蛋白的生成，減輕其通過p38MAPK信號轉導通路介導的炎癥反應，減輕腦組織和脊髓的血管炎癥反應，減輕血管周圍炎癥細胞的浸潤，從而抑制小鼠EAE的發(fā)病過程，延緩發(fā)病時間[7]。在對MS患者治療過程中，應用米諾環(huán)素后可顯著減少中樞神經系統(tǒng)炎癥細胞(CD11b+巨噬細胞，CD3+T淋巴細胞)的浸潤，抑制T淋巴細胞的遷移，從而改善神經系統(tǒng)病變和臨床疾病的嚴重程度[8]。

1.4 增強髓鞘的再生能力 最近的實驗提示米諾環(huán)素可以通過衰減p38MAPK和p44/42MAPK的促磷酸化作用，抑制小膠質細胞的反應性，促進少突膠質細胞的前體細胞和未成熟的少突膠質細胞分化，增強髓鞘的再生能力，促進髓鞘的再生[9]，降低EAE模型和MS癥狀的嚴重程度及進展，延緩癥狀的發(fā)作。

此外，最近的研究提示米諾環(huán)素在應用于EAE模型和治療MS 時，還可以通過上調血清、大腦皮質和脊髓腰段腦源性神經營養(yǎng)因子以及神經生長因子的表達[10]，從而促進相關的蛋白質在胞體合成，促進神經元的生長，支持其功能的完整性，達到保護神經的作用。

2 多西環(huán)素

多西環(huán)素(強力霉素)屬于半合成四環(huán)素類抗生素，是土霉素的衍生物(α-6-去氧土霉素)，其除了具有快速抑菌的抗生素活性外，還因其神經保護作用被應用于多種中樞神經系統(tǒng)疾病的治療，如其可以減輕MS、腦卒中等疾病的癥狀和組織損害。多西環(huán)素發(fā)揮神經保護作用的理論基礎主要有：多西環(huán)素不僅可以抑制炎癥反應過程，減少炎癥細胞在腦組織的浸潤；還能螯合二價陽離子，從而抑制白細胞聚集黏附及抑制MMPs的表達和活性。此外，多西環(huán)素脂溶性較高，易透過血-腦脊液屏障，在腦組織和腦脊液中都能檢測到較高濃度，且作為抗生素已經在臨床使用多年，口服易吸收，不良反應小。而多西環(huán)素被用于治療MS，其發(fā)揮作用的機制也可能來源于以下幾方面。

2.1 抑制炎癥反應過程 實驗發(fā)現(xiàn)，在EAE模型研究中多西環(huán)素可以通過抑制中樞神經系統(tǒng)炎癥反應瀑布，減少炎癥細胞的浸潤，減輕血-腦脊液屏障的破壞。在MS發(fā)病后給予多西環(huán)素治療，可以減輕甚至消除患者中樞神經系統(tǒng)的繼發(fā)性炎癥反應，減輕組織病理損壞，降低MS疾病評分，明顯改善患者的臨床癥狀[11]。

2.2 抑制MMPs的表達及活性 MS患者采用多西環(huán)素治療可以抑制MMPs活性，抑制MMP-2和MMP-9的表達。降低MS外周免疫反應，減輕炎性脫髓鞘病變，改善軸突損傷和神經元的丟失[12]。對復發(fā)-緩解型MS有明確的治療作用，可顯著改善患者病情，減少復發(fā)次數(shù)及延緩復發(fā)時間。

2.3 抑制小膠質細胞的活性 在EAE研究中發(fā)現(xiàn)，多西環(huán)素通過抑制小膠質細胞激活的3個關鍵環(huán)節(jié)，包括抑制IL-1β、一氧化氮的釋放以及還原型輔酶Ⅱ參與的氧化反應，抑制小膠質細胞的激活，阻止單核細胞向小膠質細胞的轉化，減少腦內的免疫效應細胞的產生，減輕腦內炎癥反應、自由基損傷和過氧化毒性作用[13]。同時使用多西環(huán)素治療可以減少趨化因子CXCL1的過度表達，抑制其對中性粒細胞的趨化作用，控制炎癥反應過程，促進少突膠質細胞祖細胞的增殖，減輕其對少突膠質細胞前體細胞遷移的抑制，從而減輕其對MS脫髓鞘病變和軸突損傷修復過程的破壞[14]。

2.4 阻止神經元凋亡 細胞凋亡是通過一系列基因的激活、表達和調控實現(xiàn)的程序性死亡過程。其中天冬氨酸蛋白水解酶caspase是凋亡早期的關鍵酶，其活化能啟動凋亡進入連續(xù)反應過程。研究發(fā)現(xiàn)，多西環(huán)素可以抑制依賴和非依賴天冬氨酸蛋白水解酶所致的細胞凋亡，抑制caspase-3的活性，抑制神經元的凋亡過程[15]，延緩MS的病理改變過程，緩解臨床癥狀的惡化。

3 小結

半合成四環(huán)素類抗生素正被用于治療MS的臨床試驗研究中，并且到目前為止，其作為治療MS的藥物和應用于EAE模型的療效也得到了肯定。但因為半合成四環(huán)素類抗生素并非通過單一機制在MS治療中起作用，其多途徑多因素的作用機制還有待研究。隨著我們研究的深入，相信半合成四環(huán)素類抗生素有望成為治療MS的有效藥物。

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