半合成四环素类抗生素在多发性硬化中的应用研究进展

肖凤娟，李作孝

多发性硬化(MS)以中枢神经系统炎症、脱髓鞘和轴索损伤的三联征为主要特征，目前的资料均支持MS是自身免疫性疾病，其自身免疫机制已得到慢性实验性变应性脑脊髓炎(EAE)模型研究及MS患者的免疫系统研究结果的支持。MS的组织损伤及神经系统症状被认为是直接针对自身髓鞘抗原的免疫反应所致，且认为神经变性机制和炎症反应机制这一双重机制共同参与了MS的发病。近年来国际上已将髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)诱导建立的EAE实验模型作为研究MS的主要模型，应用该模型可以再现MS的临床发病过程及疾病的免疫活动性。四环素类抗生素是由放线菌产生的一类广谱抗生素，其抗菌机制在于药物能特异性地与细菌核糖体30S亚基的A位结合，阻止氨基酰-tRNA在该位上的联合，从而抑制肽链的延长，影响细菌蛋白质的合成。目前研究发现，半合成四环素类抗生素除了具有抗菌作用外，还发挥着非抗生素特性，主要包括抑制炎症反应，参与免疫调节过程，促进细胞的凋亡以及抑制血管的生成[1-2]。这些非抗生素效应也使得其在MS的治疗中有着突出的效果。本文主要对半合成四环素类抗生素(米诺环素和多西环素)治疗MS的机制做一综述。

1 米诺环素

米诺环素(minocycline)为二甲氨基四环素，是一种具有多生物效应的半合成四环素类药物，口服易吸收，脂溶性高，易透过血-脑脊液屏障，在脑脊液和脑组织均能检测到一定的药物浓度。长期以来，将米诺环素应用于EAE的干预治疗发现，虽然米诺环素不能够阻止重度EAE病情的恶化，但是能使症状延缓6～8 d出现；在症状较轻的EAE模型中，其也可减轻症状，甚至经1个月的治疗后没有出现新的症状[3]。而且初步的临床证据表明米诺环素对MS患者的病灶活动性有所改善。目前研究结果均表明米诺环素治疗MS或EAE模型不是通过单一机制发挥作用，而是由多途径多因素作用的，其作用机制可能有以下几点。

1.1 抑制基质金属蛋白酶(MMPs) MMPs是一组以无活性酶原形式存在的同源锌离子依赖性内肽酶，其激活后可以增强损伤部位炎症反应细胞的浸润，同时炎症反应过程中产生的炎性趋化因子和促炎因子又可上调MMPs的表达，从而不同程度地对组织产生破坏作用。在EAE模型中，应用米诺环素治疗可通过抑制中枢神经系统整体MMP-9的表达及其生物活性，减少T淋巴细胞、中性粒细胞等炎性细胞的浸润，减轻组织因子和趋化因子对组织的损伤作用[4]。在EAE研究中还发现米诺环素可增加白介素(IL)-10的生成，减少肿瘤坏死因子α(TNF-α)的合成，抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的产生，通过减少MMP-9及MMP-12合成所需的mRNA和蛋白质，抑制MMP-9和MMP-12的生成，抑制MMP-9降解β干扰素[5]，从而减轻这些组织损害物质在慢性期EAE的组织损伤作用。

1.2 抑制小胶质细胞的活化和增殖 在EAE研究中发现米诺环素可以减少在脑室下区(SVZ)的小胶质细胞的数量及其激活状态，降低小胶质细胞对神经组织的损坏作用；同时小胶质细胞的失活也可能下调主要组织相容性复合体(MHCⅡ)分子的表达，减少中枢神经系统T淋巴细胞的激活，从而控制炎症反应；此外米诺环素能在SVZ神经微环境中促进神经干细胞增殖，促进少突胶质前体细胞分化为成熟的少突胶质细胞，也可以抑制巨噬细胞的活化，从而减少慢性期EAE的皮质和脑室周围白质病变[6]。

1.3 抑制中枢神经系统的炎症反应 实验研究表明，在EAE发病高峰期米诺环素通过抑制促分裂素原活化蛋白激酶p38MAPK的活化，减少p-p38MAPK蛋白的生成，减轻其通过p38MAPK信号转导通路介导的炎症反应，减轻脑组织和脊髓的血管炎症反应，减轻血管周围炎症细胞的浸润，从而抑制小鼠EAE的发病过程，延缓发病时间[7]。在对MS患者治疗过程中，应用米诺环素后可显著减少中枢神经系统炎症细胞(CD11b+巨噬细胞，CD3+T淋巴细胞)的浸润，抑制T淋巴细胞的迁移，从而改善神经系统病变和临床疾病的严重程度[8]。

1.4 增强髓鞘的再生能力 最近的实验提示米诺环素可以通过衰减p38MAPK和p44/42MAPK的促磷酸化作用，抑制小胶质细胞的反应性，促进少突胶质细胞的前体细胞和未成熟的少突胶质细胞分化，增强髓鞘的再生能力，促进髓鞘的再生[9]，降低EAE模型和MS症状的严重程度及进展，延缓症状的发作。

此外，最近的研究提示米诺环素在应用于EAE模型和治疗MS 时，还可以通过上调血清、大脑皮质和脊髓腰段脑源性神经营养因子以及神经生长因子的表达[10]，从而促进相关的蛋白质在胞体合成，促进神经元的生长，支持其功能的完整性，达到保护神经的作用。

2 多西环素

多西环素(强力霉素)属于半合成四环素类抗生素，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，还因其神经保护作用被应用于多种中枢神经系统疾病的治疗，如其可以减轻MS、脑卒中等疾病的症状和组织损害。多西环素发挥神经保护作用的理论基础主要有：多西环素不仅可以抑制炎症反应过程，减少炎症细胞在脑组织的浸润；还能螯合二价阳离子，从而抑制白细胞聚集黏附及抑制MMPs的表达和活性。此外，多西环素脂溶性较高，易透过血-脑脊液屏障，在脑组织和脑脊液中都能检测到较高浓度，且作为抗生素已经在临床使用多年，口服易吸收，不良反应小。而多西环素被用于治疗MS，其发挥作用的机制也可能来源于以下几方面。

2.1 抑制炎症反应过程 实验发现，在EAE模型研究中多西环素可以通过抑制中枢神经系统炎症反应瀑布，减少炎症细胞的浸润，减轻血-脑脊液屏障的破坏。在MS发病后给予多西环素治疗，可以减轻甚至消除患者中枢神经系统的继发性炎症反应，减轻组织病理损坏，降低MS疾病评分，明显改善患者的临床症状[11]。

2.2 抑制MMPs的表达及活性 MS患者采用多西环素治疗可以抑制MMPs活性，抑制MMP-2和MMP-9的表达。降低MS外周免疫反应，减轻炎性脱髓鞘病变，改善轴突损伤和神经元的丢失[12]。对复发-缓解型MS有明确的治疗作用，可显著改善患者病情，减少复发次数及延缓复发时间。

2.3 抑制小胶质细胞的活性 在EAE研究中发现，多西环素通过抑制小胶质细胞激活的3个关键环节，包括抑制IL-1β、一氧化氮的释放以及还原型辅酶Ⅱ参与的氧化反应，抑制小胶质细胞的激活，阻止单核细胞向小胶质细胞的转化，减少脑内的免疫效应细胞的产生，减轻脑内炎症反应、自由基损伤和过氧化毒性作用[13]。同时使用多西环素治疗可以减少趋化因子CXCL1的过度表达，抑制其对中性粒细胞的趋化作用，控制炎症反应过程，促进少突胶质细胞祖细胞的增殖，减轻其对少突胶质细胞前体细胞迁移的抑制，从而减轻其对MS脱髓鞘病变和轴突损伤修复过程的破坏[14]。

2.4 阻止神经元凋亡 细胞凋亡是通过一系列基因的激活、表达和调控实现的程序性死亡过程。其中天冬氨酸蛋白水解酶caspase是凋亡早期的关键酶，其活化能启动凋亡进入连续反应过程。研究发现，多西环素可以抑制依赖和非依赖天冬氨酸蛋白水解酶所致的细胞凋亡，抑制caspase-3的活性，抑制神经元的凋亡过程[15]，延缓MS的病理改变过程，缓解临床症状的恶化。

3 小结

半合成四环素类抗生素正被用于治疗MS的临床试验研究中，并且到目前为止，其作为治疗MS的药物和应用于EAE模型的疗效也得到了肯定。但因为半合成四环素类抗生素并非通过单一机制在MS治疗中起作用，其多途径多因素的作用机制还有待研究。随着我们研究的深入，相信半合成四环素类抗生素有望成为治疗MS的有效药物。

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