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血脑屏障上药物外排蛋白与难治性癫痫相关性研究论文

发布时间:2020-03-03 09:46:57 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:本文探讨血脑屏障上药物外排蛋白与难治性癫痫的相关性,通过对国内外公开发表的关于血脑屏障上药物外排蛋白与难治性癫痫相关的文献进行一个系统性综述,得出在难治性癫痫的血脑屏障上检测到药物外排蛋白P-糖蛋白(P-gp)、乳腺癌耐药蛋白(BCRP/ABCG2)及多药耐药相关蛋白(MRP)的表达呈上调趋势,从而为难治性癫痫的发病机制及治疗提供新的思路。

关键词:血脑屏障;P-糖蛋白;乳腺癌耐药蛋白;多药耐药相关蛋白;难治性癫痫

本文引用格式:王婷,杨光路.血脑屏障上药物外排蛋白与难治性癫痫相关性研究[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(52):54-55.

Study on the Correlatian between Drug Efflux Transporters on the Blood–brain Barrier and Refractory Epilepsy
WANG Ting,YANG Guang-lu(Inner Mongolia Medical University,Hohhot Inner Mongolia)

ABSTRACT:This article explores the correlation between drug efflux transporters on the blood-brain barrier and and refractory epilepsy.A systematic review of published literature on drug efflux transporters on the blood-brain barrier and refractory epilepsy,published at home and abroad,the expression of drug efflux proteins P-gp,BCRP/ABCG2 and Mrp is up-regulated on the blood-brainbarrier of refractory epilepsy,which provided new therapeutic ideas for the pathogenesis and treatment of refractory epilepsy.

KEY WORDS:Blood-brain barrier;P-gp;BCRP;MRP;Refractory epilepsy

0引言

癫痫(Epilepsy)是大脑异常放电引起的一种脑部疾病。癫痫患儿中大约5%-10%发展为难治性癫痫(Refractory Epilepsy),严重影响儿童的生长发育。目前,难治性癫痫的机制尚不清楚,目前转运蛋白假说是最广泛接受和研究的理论。ATP结合盒(ABC)外排转运蛋白在BBB中的内皮细胞中以高水平表达,通过限制物质从血液到脑的递送来维持中枢稳态。然而,外排转运蛋白无法区分异生物质和治疗药物,限制了这些药物进入大脑,从而导致难治性癫痫的发生。血脑屏障上的有关抗癫痫药物的药物外排蛋白有P-gp、BCRP、MRP等。

1P-gp

P-gp是一种ATP和Ca2+依赖性的解毒泵,它在人体多种器官上均有表达,并各自发挥不同作用。人类的血脑屏障上的P-gp主要由mdr1编码。在脑中P-gp主要表达在脑皮质血管细胞腔膜面上,主要将进入脑中的物质转运到脑外血管来保护脑组织的功能[1]。癫痫发作后,脑内P-gp的表达主要集中在海马部位,在内皮细胞上显著表达的同时,在神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞上也存在过表达[2]。

有研究表明在P-gp表达的细胞中,其与-60 mV的正常生理ψ0相比表现出较低的膜电位(ψ0=-10至-20)。在这种情况下,无论选择P-gp药物抗性特性或药物治疗类型,P-gp表达的神经元都可能增加它们对新发作的敏感性,这可能是一种致癫痫机制。结果表明,在难治性癫痫中,P-gp的脑表达可能继发于异常细胞中的组成机制以及正常细胞中诱导的机制。在癫痫大鼠的脑中以及颞叶癫痫患者的脑组织中发现高水平P-gp,进一步表明持续癫痫发作可能导致MDR-1的过表达。由此我们可以推测,这种潜在的膜改变,不仅有助于发展难治性表型,而且由于对膜去极化敏感的神经元功能的电性质,P-gp表达的神经元可能在致癫痫的内在机制中起作用[3]。

我国学者石玉良等人通过研究表明难治性癫痫患儿血清中有较高的P-糖蛋白阳性表达率,而表达阳性的患儿大部分对抗癫痫药物不敏感,在诱发因子的刺激下,MDR1基因活化,使细胞过表达P-gp,诱导癫痫耐药[4]。为难治性癫痫提供新的诊断和治疗思路。近年来有学者经采用从癫痫患者和癫痫动物模型中分离脑毛细血管的体内/体外联合方法研究发现癫痫发作诱导的谷氨酸信号通过N-甲基D-天冬氨酸受体(NMDAR),环氧合酶-2(COX-2),前列腺素E受体1(EP1)和转录因子NF-кB的释放导致P-gp在脑毛细血管中的表达增加。难治性癫痫和慢性癫痫(自发性复发性癫痫发作)会上调P-gp蛋白表达和转运活性,并且证明谷氨酸以浓度依赖性方式增加P-gp蛋白表达和转运活性[5]。此方法可用于血脑屏障上其他药物外排蛋白的表达及转运活性的研究。

近年来,学者们开始将目光聚焦于miRNA。它通过与其靶mRNA的3’非翻译区(3’-UTR)不完全配对来调节基因表达,导致靶基因翻译的降解或抑制。经过各研究人员的研究发现miRNA-298、miRNA-466b-1-3p等抑制P-gp的表达而逆转AEDs对MDR表达的影响。提示miR-298是克服难治性癫痫MDR的潜在靶点,有效的P-gp抑制剂能够恢复药物抗性并降低P-gp活性,从而为难治性癫痫的治疗提供新的方向。

但是需要考虑的是,miRNA具有多个靶标,单个靶标MDR1/P-gp可能受几种miRNA的调节。因此,基于miRNA的治疗仍需要更深入的研究[6,7]。

因此,在使用抗癫痫药物的同时服用P-gp抑制剂是否对难治性癫痫有效成为治疗的一个新思路。耐药性癫痫患者在服用P-gp抑制剂同时服用左乙拉西坦具有良好的临床疗效[1]。但是,在使用P-gp抑制剂的同时,药物的潜在危害性、毒副作用、P-gp抑制剂对血脑屏障功能的损害作用等问题值得我们关注及深究。

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2BCRP

BCRP/ABCG2是ATP依赖性药物外排转运蛋白,其在体内分布广泛,并参与药物代谢等过程,其具有多种底物,如抗肿瘤药物和少量抗癫痫药物,如卡马西平,奥卡西平等[8、9]。最近的研究结果清楚地表明NMDA受体在下调BCRP中起关键作用,NMDA抑制剂MK-801可以有效地阻止谷氨酸对BCRP的影响可以证明这一结果。总之,该发现表明花生四烯酸信号传导介导内皮NMDA受体激活对BCRP转运的下调作用。而且从转运测定和表达分析的结果可见,谷氨酸和NMDA对BCRP转运功能的影响比对BCRP表达的影响更明显[10]。

通过使用浓度平衡运输试验(CETA)等研究方法表明苯妥英,苯巴比妥,卡马西平,左乙拉西坦,托吡酯和丙戊酸钠,均未被BCRP以治疗浓度转运,而拉莫三嗪则表现出在CETA中显著不对称。先前的研究提示拉莫三嗪也是人P-gp的底物,因此该药物是第一种已被鉴定为BBB中两种主要人类外排转运蛋白的双重底物的抗癫痫药物。在患有耐药性癫痫的患者中,P-gp和BCRP的表达显着增加[11]。一些学者对抗精神药物进行了研究,结果提示利培酮和9-羟基利培酮不是BCRP底物,并且P-gp和BCRP在这些抗精神病药物的转运中没有合作[12]。

近来,通过研究颞叶内侧癫痫(MTLE)及局灶皮质发育不良(FCD)中BCRP的表达发现,在MTLE和FCD中有着显著更高的BCRP上调,并且提出BCRP可能具有预测这些病理中的多药抗性表型的潜力,可作为难治性癫痫的潜在预后/诊断标志物。此外,有学者单独研究了MTLE患者手术切除的脑组织,发现COX-1主要在小胶质细胞中表达。

其次,BCRP免疫反应性与TSPO蛋白水平正相关。研究结果表明,COX-1可作为MTLE中小胶质细胞诱导的神经炎症的更好标志物,为难治性癫痫的诊断提供更多的可能与选择 [8,13]。然而,实验证实毛果芸香碱是P-gp和BCRP的底物。因此,当使用毛果芸香碱用于癫痫诱导时,应考虑毛果芸香碱的外排转运蛋白—底物性质[14]。

研究表明氟18是P-gp和BCRP的共同基质,因此将氟18作为代谢活化的放射性示踪剂,可用于P-gp/BCRP活性的功能成像的正电子发射断层扫描(PET)[15]。此项研究可以为难治性癫痫的病因诊断提供新的方向。

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3MRP

MRP主要参与细胞内外多种复合物的转运,调整细胞内物质的分布,MRP 1(ABCC 1),MRP 2(ABCC 2)和MRP 5(ABCC 5)已在脑毛细血管内皮细胞和血管周围星形胶质细胞中测定,因此癫痫相关的这三种MRP表达的改变可能会影响大脑摄取和排除抗癫痫药物。MRP 1定位于所有测试物种的基底外侧膜。

MRP 2通常定位于来自多种组织的极化上皮细胞的顶膜。MRP 5存在于脑内皮细胞的顶膜中。有研究在使用人工MRP 1,MRP 2或MRP 5中转染的MDCKII细胞进行CETA测定发现常见的抗癫痫药物不是人MRP 1,MRP 2或MRP5的底物[16]。这与之前的相关研究结果相悖。但是,因为所选用的研究方法可能会出现假阴性的结果,所以,有关在难治性癫痫中MRP是否出现过量表达仍需进一步研究。

近来有学者使用猪脑毛细血管的实验表明谷氨酸/NMDA受体/环加氧酶-2信号传导途径在调节血脑屏障外排转运蛋白MRP 2中的作用,实验结果表明谷氨酸可以诱导MRP 2的上调,NMDA受体是调节MRP 2的主要关键因素[17]。此外,通过研究发现miR-146a基因沉默后,MRP 1蛋白表达下降。我们发现miR-146a基因沉默可以减轻难治性癫痫的病理改变和改善耐药性,这与HMGB 1/TLR 4/NF-κB信号通路调控有关。miR-146 a基因沉默可能是难治性癫痫的潜在诊断和治疗靶点[18]。

最近,有学者研究发现奥卡西平可提高难治性癫痫的有效治疗率,这可能与MDR1 mRNA表达下调和P-gp和MRP1的调节有关,提示顽固性癫痫患者多药转运蛋白的表达水平降低对提高难治性癫痫的治愈率具有重要价值[19]。
目前,除了对神经元之间异常突触形成以及转运蛋白对难治性癫痫的研究外,还有研究发现血管源性水肿和星形胶质细胞损伤的严重程度可能会影响由难治性癫痫诱导的ABC家族的细胞特异性上调[20]。另外,研究发现核受体相关蛋白(Nurr1)可能通过上调耐药相关蛋白的表达来调节耐药性癫痫的耐药性[21]。

目前,虽然有很多研究对难治性癫痫的发病机制进行了深入的研究,但是,对于其发病机制仍没有明确的定论,难治性癫痫的治疗仍然是摆在我们眼前的一大难题。对目前研究的P-gp以及BCRP的抑制剂能否应用于临床仍需研究确认。但是,相信随着对于难治性癫痫的更深入的研究,我们对其发病机制、诊断及治疗会有更深入的认识,从而为难治性癫痫的患儿带去福音。

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