冰片促進藥物透過血腦屏障作用的研究進展

陳忠堅， 章 媛， 鄭燁嬌， 楊海燕， 顧利強

（1.浙江大學藥學院，浙江 杭州310058；2.浙江省腫瘤醫(yī)院，浙江 杭州310022；3.杭州市蕭山區(qū)第三人民醫(yī)院，浙江 杭州311251；4.浙江省醫(yī)學科學院安全性評價研究中心，浙江 杭州310013；5.浙江中醫(yī)藥大學藥學院，浙江 杭州310053）

冰片是一味傳統(tǒng)中藥，又稱龍腦、2-莰醇，分子式C10H18O，相對分子質量154.25，根據(jù)其來源和成分不同，有多種類型。在2015 年版《中國藥典》 中，冰片類藥物包括3 種，即菊科植物艾納香Blumea balsamifera（L.）DC.的新鮮葉經提取加工制成的結晶，稱為艾片，主要是左旋龍腦；樟科植物樟Cinnamomum camphora（L.）Presl 的新鮮枝、葉經提取加工制成的結晶，稱為天然冰片，主要是右旋龍腦；含有龍腦和異龍腦的混合品，稱為合成龍腦（冰片，又稱機制冰片）［1-2］。冰片性辛、苦，性微寒，歸心、脾、肺經［1］，中醫(yī)認為其“獨行則勢弱，佐使則有功”，自古以來作為“開竅” 引藥與其他藥物聯(lián)合治療中風、神昏竅閉等腦部病癥［3］；現(xiàn)代研究表明，它屬小分子脂溶性單萜類物質，具有促進藥物吸收［4］、保護心腦血管［5］、保護中樞神經［6］、抗菌消炎［7］、鎮(zhèn)痛［8］、抗生育［9］等藥理活性，但最突出的是促進藥物透過血腦屏障的作用。

血腦屏障是存在于腦部毛細血管的一層特殊結構，主要由毛細血管內皮細胞、星形膠質細胞、周細胞等組成，其中毛細血管內皮細胞間形成緊密連接，同時在腦部毛細血管內皮細胞上高表達各種藥物外排轉運體，如磷酸糖蛋白（P-gp）［10］，這些特殊結構使血腦屏障在生理狀態(tài)下的通透性很低，物質轉運受到嚴重限制，使得機體一方面可保證腦部內環(huán)境穩(wěn)定，不易受外來物質的干擾；但另一方面，當腦部發(fā)生病變時，成藥物難于通過血腦屏障而發(fā)揮作用，即使給藥劑量達到毒性上限，腦脊液中藥物濃度也可能尚未達到有效濃度，甚至根本無法通過血腦屏障。目前大量研究顯示，冰片具有促進多種藥物通過血腦屏障的作用，本文通過查閱和歸納相關文獻對其作用特點和機制進行總結回顧。

1 作用特點

冰片脂溶性強，極易透過血腦屏障。近年來大量實驗中發(fā)現(xiàn)，它可促進藥物透過血腦屏障［11-19］，主要有以下特點：

1.1 作用藥物廣泛 冰片可促進藥物進入血腦屏障，藥物主要是以下3 類：抗腫瘤藥物，如順鉑［11］、甲氨蝶呤［12］等；抗菌藥物，如克林霉素［13］、頭孢曲松［14］等；其他腦部疾?。òV呆、癲癇、缺血再灌注損傷） 的治療藥物，如左旋多巴等［15-19］，但上述藥物主要用于治療腦部疾病，其他藥物是否也能如此尚不明確，但并不能完全排除，如伊文思藍就被用于證明冰片可開放血腦屏障［11，20］。

1.2 存在劑量依賴性和腦部區(qū)域依賴性 細胞實驗表明，當冰片濃度達到某一閾值時才能促進藥物通過血腦屏障，而且在一定劑量范圍內與其呈正相關，在動物實驗中也發(fā)現(xiàn)了這種情況。Yu 等［21-22］報道，冰片促進藥物通過血腦屏障的能力在不同腦部區(qū)域有所差異，一方面可能與冰片在腦部各區(qū)域的組織分布差異有關［21］，在腦皮質部最多，海馬和下丘腦次之，紋狀體最少；另一方面，轉運體調控是冰片促進藥物通過血腦屏障的重要機制，故其區(qū)域作用差異可能與不同區(qū)域中轉運體表達有關。

1.3 作用迅速 冰片促進藥物進入血腦屏障的作用非常迅速，小鼠口服冰片5 min 即可透過血腦屏障，30 min 后腦脊液和血液同時達到最高濃度［23］，表明該藥動學特征是其快速發(fā)揮中樞作用的物質基礎。只要冰片濃度超過閾值，就可促進藥物通過血腦屏障。

1.4 生理性促進且可逆 冰片開放血腦屏障的獨特之處在于它是生理性的，并不會造成器質性損傷，待冰片濃度下降至一定濃度后屏障結構與通透性又恢復至正常狀態(tài)［11，22，24］，這是冰片的獨特優(yōu)勢。 汪宏錦等［24］報道， 冰片不僅能促進血腦屏障生理性開放，還能降低有損傷的血腦屏障的通透性，該特點可能與冰片自身的中樞保護作用有關。在有損傷的情況下，血腦屏障的封閉性被破壞，而冰片的中樞保護作用可能正是通過修復被破壞的血腦屏障來降低通透性，從而使內部腦脊液中各種物質趨于正常平衡，達到中樞保護作用［22］。

1.5 雙向促進 大部分研究者研究冰片促進藥物透過血腦屏障時，均是關注藥物進入血腦屏障，即單向進入；汪宏錦［24］、Chen 等［25］報道，冰片對血腦屏障的開放調節(jié)是雙向的，即它在促進藥物進入血腦屏障的同時，對內部某些物質（如神經遞質等） 的排出也具有調節(jié)作用。

2 作用機制

關于冰片提高血腦屏障通透性的機制有多種說法，尚未達成一致，主要集中在以下幾種觀點。

2.1 對抗磷酸糖蛋白（P-gp） P-gp 主要定位于腦毛細血管內皮側，可將腦側外源性物質外排至血管側，故其最受研究者關注［26-29］，但該觀點目前尚有較多爭議。陳艷明［26］發(fā)現(xiàn)，冰片能明顯抑制Hela、MDCK 細胞膜上P-gp活性，可通過調節(jié)P-gp 開放血腦屏障，Zhang 等［22］也認為冰片開放血腦屏障作用與P-gp 相關。Fan［30］、喻斌［20-21］、田徽等［31］報道，冰片能降低腦組織P-gp 蛋白、mRNA 表達，F(xiàn)an［30］還進一步表明它可通過NF-κB 信號通路抑制P-gp的功能。但朱國棟［32］指出，冰片并不能抑制SD 大鼠腦組織中P-gp 表達，推測可能是通過底物競爭來抑制其功能。Chen［25］發(fā)現(xiàn)，非P-gp 底物合用冰片后透過血腦屏障量也有增加。范祥［33］研究結果顯示，冰片與丹酚酸B 單獨給藥時，兩者對P-gp mRNA 表達沒有影響，但與丹酚酸B共同作用時可顯著降低其表達。

2.2 開放血腦屏障上的緊密連接、增強細胞膜流動性和胞飲作用 有學者［25，34-36］通過檢測Actin 蛋白、咬合蛋白、ZO-1、ICAM-1 等發(fā)現(xiàn)，冰片通過緊密連接聚集作用改變血腦屏障通透性，Zhang 等［25，34-38］也證明冰片通過開放緊密連接、增加細胞膜流動性和胞飲小泡數(shù)目來開放血腦屏障。冰片對緊密連接的開放會直接影響血腦屏障處的跨膜電阻，Yi［19］、湯丹丹［39］研究均指出，使用冰片2 h 后跨膜電阻TEER 顯著下降，但也存在完全相反的報道，胡利民［40］、范祥［33］研究結論完全相反，他們認為冰片對血腦屏障緊密連接無直接開放作用，冰片在1、24 h 時對血腦屏障體外模型跨細胞間電阻均無明顯影響。

2.3 改變腦部神經遞質含有量 張娜等［41］使用冰片后發(fā)現(xiàn)，大鼠紋狀體中甘氨酸、γ-氨基丁酸顯著增加，而天冬氨酸、谷氨酸無顯著變化。王道剛［42］等研究表明，降低大鼠海馬內γ-氨基丁酸表達、升高β-內啡肽表達可能是冰片開放血腦屏障的機制。李偉榮等［43］報道，氨基酸類神經遞質與冰片給藥時間相關，腦內天門冬氨酸含有量從給藥后0.083～1 h 顯著增加；谷氨酸在給藥后0.333 h 顯著增加，1.5～4 h 顯著降低；γ-氨基丁酸在給藥后0.167 ～4 h 顯著增加；甘氨酸無明顯變化。

2.4 上調Ca2＋、NO、eNOS 水平及β2 腎上腺素能受體表達 吳俊杰［44］等發(fā)現(xiàn)，使用冰片后NO、eNOS 水平及β2腎上腺素能受體表達均上調。趙保勝［45］、梁麗萍［46］等報道，冰片促血腦屏障開放與Ca2＋、eNOS 水平增加有關。陳振振等［47］研究表明，冰片可增加MDCK 細胞內游離Ca2＋濃度，但又降低MDCK-MDR1 細胞內其濃度，可能與腦部毛細血管擴張有關。

3 結語

基于冰片促進藥物通過血腦屏障、腦通透性的作用機制，可認為冰片能聯(lián)合其他中樞性藥物來促進后者腦內濃度，但目前相關結論均是基于臨床前研究數(shù)據(jù)，主要是細胞、動物模型。由于存在體內外模型、人與動物間血腦屏障、生理結構和轉運體表達譜的差異，故細胞或動物實驗的結論類推至人體時存在一定問題，最終需要通過臨床試驗才能驗證冰片是否可成為中樞靶向藥物的聯(lián)合用藥。

梳理目前關于冰片促進血腦屏障通透性的臨床前研究時，仍然存在一些問題。首先，關于冰片開放血腦屏障的機制研究不僅互相矛盾，而且有些觀點的因果邏輯關系值得探討，如冰片通過改變腦部神經遞質含有量開放血腦屏障的理論，存在難于認定冰片是通過腦部相關物質含有量變化來使得血腦屏障通透性提高，還是冰片提高血腦屏障通透性造成腦部相關物質的含量變化疑問。其次，目前缺乏冰片提高血腦屏障通透性的特異性指標，雖然它具有多種藥效，但其指標成分與血腦屏障通透性無必然因果關系，如NF-κB 信號通路抑制P-gp 的功能從而開放血腦屏障的觀點，作者通過正（冰片處理）、反（冰片加抑制劑） 兩方面證明NF-κB 信號通路指標變化與P-gp 表達有相關性，但也有文獻報道冰片通過NF-κB、eNOS、iNOS 等通路發(fā)揮抗炎作用［48］，這不禁讓人產生疑問：如何認定NF-κB 信號通路的變化是冰片開放血腦屏障的機制之一，而不是冰片抗炎作用的指標體現(xiàn)？另一方面，如果假設該觀點正確，是否可反過來推斷其他影響NF-κB 信號通路的藥物是否也能抑制P-gp，從而促進血腦屏障開放。本研究之所以舉出上述例子，并非認為研究人員研究結果有誤，而是從邏輯、合理性角度分析，某些實驗本身可能并無問題，但得出的結論值得探討商榷。

由此認為，所有關于冰片提高血腦屏障通透性的觀點可歸納為特異性、非特異性兩大方面，前者作用機制有底物特異性蛋白參與，如P-gp 等轉運體蛋白，其特點為可促進某一類藥物，而且可被相關抑制劑阻斷；后者作用機制是其他非特異性方式，如提高細胞膜流動相、滲透作用打開緊密連接等。冰片通過非特異性作用機制來提高血腦屏障通透性的假設較符合其促進藥物透過血腦屏障的某些特點，如起效藥物種類廣泛、作用迅速、生理性可逆、具有濃度依賴性等，但也不能完全排除特異性作用機制參與的可能性。相信隨著研究方法的提高和層次的深入，必能找出冰片真正促藥物通過血腦屏障的機制，屆時它作為促透過藥必定將發(fā)揮更大的作用。