自由基清除剂依达拉奉的药理作用研究进展

邝桐博，皋 聪，季 晖

（中国药科大学药理学教研室，江苏 南京 211198）

自由基清除剂依达拉奉的药理作用研究进展

邝桐博，皋 聪，季 晖

（中国药科大学药理学教研室，江苏 南京 211198）

依达拉奉是目前临床唯一使用的自由基清除剂，主要用于治疗缺血性脑卒中。最新研究表明，依达拉奉的药理作用涉及多个方面且临床应用不仅仅局限于治疗缺血性脑卒中。该文就依达拉奉对脑、心脏、肝脏、肺等器官损伤的保护的药理作用研究进展进行综述，旨在为进一步开发依达拉奉的新用途提供依据。

依达拉奉；器官损伤；药理作用

外信号调节激酶1／2（ERK 1／2）信号转导通路在脑缺血再灌注损伤过程中起到重要作用，Wang等［2］发现依达拉奉能减少缺氧性酸中毒／复氧（H-A／R）所致神经元LDH释放，增加BDNF和Bcl-2的表达，抑制caspase-3活性，并增强 ERK 1／2活性，若事先给予ERK抑制剂，则依达拉奉的保护作用未能显现，表明依达拉奉能通过激活ERK 1／2减轻H-A／R所致脑损伤。此外研究表明，脑缺血时产生的ROS能增加缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达，HIF-1α能调节内皮生长因子（VEGF），VEGF能刺激脑室下区（SVZ）神经干细胞增殖分化，分化形成的神经元迁移到缺血区域，可在一定程度上起到部分补充修复神经损伤的作用。Zhang等［3］研究发现，依达拉奉在减少局灶性缺血再灌注大鼠脑梗死梗死体积和改善神经症状的同时，却能通过抑制 HIF-1α信号通路，抑制 SVZ细胞增殖分化，在脑保护的同时亦可能起到一定的不利作用。依达拉奉亦能降低脑梗死所致脑水肿，有研究表明其机制在某种程度上通过抑制水通道蛋白 4（AQP4）在梗死区域的表达实现的［4］。临床研究表明脑卒中患者在接受 t-PA溶栓的同时联合依达拉奉治疗能促进早期血管再通和神经功能恢复［5］。

1.2 对出血性脑损伤的保护作用 蛛网膜下腔出

血（SAH）后形成的血凝块释放出的氧合血红蛋白能引发自由基反应，其产生的脂质过氧化产物能作用于血管平滑肌层引起脑血管痉挛。此外，Rho／Rho激酶信号转导通路也在脑血管痉挛的病理进程中起着重要作用。Munakata等［6］在兔 SAH模型中发现，依达拉奉不仅能通过清除自由基抑制过氧化物在血管平滑肌层的产生，还能通过抑制Rho激酶的表达扩张基底动脉，从而减轻 SAH所致脑血管痉挛。此外，依达拉奉治疗脑出血的临床疗效也得到证实，袁同勤［7］对短暂性脑缺血（TIA）患者进行了观察，发现与传统治疗组相比，加用依达拉奉治疗的患者的脑梗死发生率显著降低，TIA反复发作控制率显著升高，预后良好。Munakata等［8］研究了依达拉奉对脑动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者的影响，其中对照组进行常规治疗，依达拉奉治疗组在常规治疗的基础上加用依达拉奉。结果显示，应用依达拉奉治疗的患者的迟发性缺血性神经功能障碍（DINDs）发生率低于对照组，而在已出现 DINDs的患者中，依达拉奉治疗组的脑梗死率远远低于对照组，格拉斯哥预后评分（GOS）亦有显著改善。

1.3 对辐射性脑损伤的保护作用 脑接受放射治疗后，神经干细胞（NSCs）功能受损，影响海马形成，导致学习和认知能力障碍。Ishii等［9］对人 NSCs进行离体培养，发现依达拉奉能抑制因辐射诱导受损的NSCs凋亡，恢复其分化能力，且该保护作用却未见于脑肿瘤细胞。Motomura等［10］实验也表明，辐射所致脑损伤小鼠在预防性给予达拉奉后，其海马齿状回颗粒下区细胞凋亡显著减少，此外学习认知能力有所改善。表明依达拉奉在脑放射治疗的术前用药中具有一定的应用前景。

1.4 对创伤性脑损伤的保护作用 创伤性脑损伤（TBI）导致血脑屏障破坏，引发颅内水肿，此外由于局部缺血导致大量自由基产生造成继发性脑损伤。实验研究表明，依达拉奉能抑制 TBI大鼠氧化应激，降低8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG），4-羟基壬烯酸（4-HNE）水平，抑制自由基所致神经细胞凋亡［11］。此外，还能降低血脑屏障通透性，降低脑水肿程度，减少炎症反应，减少神经胶质细胞的活化，显著改善神经功能［12］。依达拉奉对TBI的临床治疗效果也得到了证实，蔡宏斌等［13］对 TBI患者进行了观察，对照组进行高压氧治疗和其他常规治疗，依达拉奉治疗组在此基础上加用依达拉奉，结果表明，与对照组相比，应用依达拉奉治疗的患者的 MDA 和3-硝基酪氨酸（3-NT）水平显著降低，CuZn-SOD 和GSH-Px活性显著升高，预后亦有显著改善。刘旭等［14］研究发现，在常规治疗的基础上加用依达拉奉治疗两周的重型脑损伤患者的神经功能缺损EES评分明显低于常规治疗组，日常生活活动能力ADL评分显著高于常规治疗组。

2 依达拉奉对心脏损伤的保护作用

2.1 对心肌缺血再灌注损伤的保护作用 心肌缺血再灌注时形成 ROS和 Ca2+超载，导致线粒体通透性转换孔（PTP）开放，从而造成心肌细胞损伤。早期研究表明依达拉奉对缺血再灌注大鼠心肌细胞的保护作用机制主要是通过抑制 PTP开放实现的［15］。而 Yamazaki等［16］将离体大鼠心脏置于停搏液中再进行再灌注，发现在停搏液中加入依达拉奉能减轻再灌注后所致的心肌细胞水肿，并促进左心室功能恢复，降低氧化应激，证实依达拉奉也能通过减轻心肌缺血再灌注氧化应激损伤起保护作用。最新研究表明，除了上述机制，依达拉奉也可能在某种程度上抑制 TNF-α，上调脂肪细胞因子（adiponectin）的表达，脂肪细胞因子已被证实在各种心血管疾病中起保护作用［17］。而在临床研究中，依达拉奉被证实能降低急性心肌梗死（AMI）患者血清中CK-MB同工酶浓度，减少心肌梗死体积，提高左心室射血分数，还能降低单核细胞趋化蛋白 1 （MCP-1）水平，对AMI有良好疗效［18］。在心脏手术应用中，李辉等［19］观察了依达拉奉对风湿性心脏病心内直视瓣膜置换术患者心功能的影响，发现依达拉奉能通过清除氧自由基抑制患者体外循环所致的炎症反应，保护心肌，改善患者预后。

2.2 对心肌炎的保护作用 在实验性自身免疫性心肌炎（EAM）大鼠模型中，Shimazaki等［20］研究发现，依达拉奉能显著改善 EAM大鼠左心室功能，降低中心静脉压，提高左心室射血分数。此外，还能下调左心室 NADPH氧化酶亚基（p47phox，p67phox），促炎因子（TNF-α），内质网应激信号蛋白（GRP78，caspase-12，GADD153），MAPK 家 族 蛋白 （p38 MAPK，JNK）的表达，认为其作用可能是通过抑制内质网应激，减少心肌细胞凋亡实现的。临床上，戴闽等［21］研究对比了辅酶 Q10（对照组）和依达拉奉（观察组）辅助治疗病毒性心肌炎的疗效，结果显示，依达拉奉的治疗效果显著优于对照组。

3 依达拉奉对肝脏损伤的保护作用

3.1 对急性肝损伤的保护作用 各种炎症细胞因子的产生，ROS过量生成所致 DNA氧化应激损伤，在肝损伤和肝纤维化中病理过程中起着重要作用。在四氯化碳肝损伤大鼠模型中，依达拉奉能降低其血清ALT及LDH水平，减少血清和肝脏中MDA，4-HNE和8-OHdG，减轻细胞膜的脂质过氧化作用，还能抑制 IL-6，IL-4，IL-10，TNF-α等炎症因子的表达，起到抑制肝损伤作用。Tsuji等［22］通过电泳迁移分析证明了依达拉奉抑制炎症因子表达的作用机制在某种程度上是通过抑制核因子 κB（NF-κB）活性实现的。而在Fas诱导的线粒体依赖性细胞凋亡所致爆发性肝衰竭小鼠模型中，依达拉奉可能是通过调节线粒体膜通道上 Bcl-XL／Bax的比率，阻断了该通路信号，从而阻止细胞凋亡而达到肝细胞保护作用［23］。

3.2 对肝缺血／再灌注损伤的保护作用 肝缺血／再灌注损伤常发生在肝脏移植、肝衰竭、肝手术后。Nakamura等［24］研究表明，若在无心跳供体肝脏移植大鼠中，在移植肝脏灌注液中加入依达拉奉，则能显著改善肝门静脉血流。此外 AST，LDH的释放减少，TNF-α和 IL-1β水平显著降低，LPO也显著减少，推断依达拉奉能直接抑制细胞和线粒体膜上的脂质过氧化反应，抑制 Kupffer细胞活性，保持细胞膜的完整性。临床上，高振明等［25］观察发现应用依达拉奉治疗的肝移植患者在肝移植术后各酶学指标（AST、ALT、LDH）及胆红素水平下降情况均显著优于常规治疗组。杨文雄等［26］的临床观察亦发现依达拉奉对肝切除患者有保护作用，其机制可能与减少中性粒细胞在肝脏内的聚集进而调节肝组织氧化与抗氧化平衡有关。

4 依达拉奉对肺损伤的保护作用

4.1 对急性肺损伤的保护作用 急性肺炎在炎症的长期作用下可诱发肺纤维化。依达拉奉对急性肺炎和肺纤维化均有保护作用。研究表明，在博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中，依达拉奉能显著减少支气管肺泡灌注液（BALF）中脂质过氧化物含量，升高前列腺素 E2水平，减少 BALF中性粒细胞数，减少肺纤维化，其机制可能是通过抑制脂质过氧化和增加前列腺素 E2达到抑制肺损伤和纤维化作用［27］。在脂多糖诱导的小鼠急性肺损伤模型中，依达拉奉被证明能通过减少细胞浸润，显著降低BALF中白蛋白，IL-6，TNF-α，趋化因子，巨噬细胞炎性蛋白-2等各种炎症因子水平起到保护作用［28］。在百草枯所致肺纤维化大鼠模型中，依达拉奉亦起到保护作用［29］。而在牛黄胆酸钠诱发的大鼠胰腺炎并发肺损伤模型中，依达拉奉能降低血清淀粉酶水平，降低胰腺髓过氧化物酶（MPO）活性，减少胰泡细胞坏死、水肿及炎性细胞浸润。此外，还减少肺细胞IL-6和 TNF-α的 mRNA表达水平，减轻肺间质水肿、肺泡增厚和白细胞浸润。对胰腺和肺均有保护作用［30］。临床上，帅训军等［31］对单肺通气患者观察亦表明依达拉奉能有效抑制肺叶切除术患者IL-6、IL-8等促炎因子的生成和释放，有利于改善患者预后。

4.2 对肺缺血再灌注损伤的保护作用 肺缺血再灌注是肺移植后早期的主要并发症，磷脂酶 A2（PLA2）在肺损伤的炎症反应中起着重要作用。PLA2能催化白三烯（LT）、血小板活化因子（PAF）等炎症介质生成，PAF通过结合 PAF受体（PAF-R）增加中性粒细胞渗出和血管通透性导致肺损伤。Reyes等［32］研究发现，在大鼠离体肺缺血再灌注模型中，依达拉奉能减少PLA2活性，减少 LT-B4、PAFR的表达，推测依达拉奉通过抑制氧化损伤和抑制PLA2活性减轻肺缺血再灌注损伤。而 Qiu等［33］研究表明，在肺缺血再灌注幼兔模型中，预防性给予依达拉奉能显著减少ROS和MDA，增加GSH-PX和SOD活性，减轻因缺血再灌注所致线粒体膜电位减低，减轻线粒体肿胀，起到肺保护作用。

5 依达拉奉对肾脏损伤的保护作用

依达拉奉对肾脏的作用存在争议。一方面，有实验证明，在肾缺血再灌注大鼠中，依达拉奉能显著降低其血清尿素氮和肌酐水平，改善肾功能。此外减少肾组织MDA含量，升高SOD活性，抑制肾小管上皮细胞凋亡，降低Bax的表达，增加 Bcl-2的表达，对大鼠肾缺血再灌注损伤具有保护作用［34］。但另一方面，有临床报道显示，部分急性脑卒中患者在接受依达拉奉治疗期间出现肾功能不全［35］。依达拉奉对肾的作用尚未完全清楚，具体机制还有待进一步研究。

6 其他

研究还发现依达拉奉能增加链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的胰岛数目，减轻胰腺组织中的脂质过氧化程度，对损伤的胰岛细胞具有保护作用［36］。可能通过抑制 NF-κB从而抑制小鼠胶原诱发性关节炎［37］。通过抑制细胞凋亡起到对实验性视网膜脱离大鼠感光细胞的保护作用［38］。

7 展望

依达拉奉目前主要用于治疗缺血性脑卒中，而在其他方面的临床应用较少。但因其清除自由基和抗氧化作用已得到证实，各种实验研究亦显示依达拉奉对其他多种器官损伤具有保护作用，提示依达拉奉的作用不仅局限于治疗缺血性脑卒中，亦可作为辅助用药在治疗各种与氧化应激密切相关的疾病中发挥作用。尽管其部分作用机制尚未完全明了，临床治疗效果也有待系统的临床试验进一步证实，但随着对依达拉奉研究的不断深入，相信依达拉奉在临床中将具有更广阔的应用前景。

［1］ Lee BJ，Egi Y，Van Leyen K，et al.Edaravone，a free radical scavenger，protects components of the neurovascular unit against oxidative stress in vitro［J］.Brain research，2010，1307：22-27.

［2］ Wang G，Su J，Li L，et al.Edaravone alleviates hypoxia-acidosis／reoxygenation-induced neuronal injury by activating ERK1／2［J］.Neuroscience letters，2013，543：72-77.

［3］ Zhang P，Li W，Li L，et al.Treatment with edaravone attenuates ischemic brain injury and inhibits neurogenesis in the subventricular zone of adult rats after focal cerebral ischemia and reperfusion injury［J］.Neuroscience，2012，201：297-306.

［4］ Kikuchi K，Tancharoen S，Matsuda F，et al.Edaravone attenuates cerebral ischemic injury by suppressing aquaporin-4［J］.Biochemical and biophysical research communications，2009，390（4）：1121-1125.

［5］ Kimura K，Aoki J，Sakamoto Y，et al.Administration of edaravone，a free radical scavenger，during t-PA infusion can enhance early recanalization in acute stroke patients-A preliminary study［J］.Journal of the Neurological Sciences，2012，313（1／2）：132-136.

［6］ Munakata A，Ohkuma H，Shimamura N.Effect of a free radical scavenger，edaravone，on free radical reactions：related signal transduction and cerebral vasospasm in the rabbit subarachnoid hemorrhage model［J］.Acta Neurochirurgica Supplementum，2011，110 （Pt 2）：17-22.

［7］ 袁同勤.依达拉奉治疗短暂性脑缺血发作45例分析［J］.安徽医药，2008，12（4）：349-350.

［8］ Munakata A，Ohkuma H，Nakano T，et al.Effect of a free radical scavenger，edaravone，in the treatment of patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage［J］.Neurosurgery，2009，64（3）：423-428.

［9］ Ishii J，Natsume A，Wakabayashi T，et al.The free-radical scavenger edaravone restores the differentiation of human neural precursor cells after radiation-induced oxidative stress［J］.Neuroscience letters，2007，423（3）：225-230.

［10］Motomura K，Ogura M，Natsume A，et al.A free-radical scavenger protects the neural progenitor cells in the dentate subgranular zone of the hippocampus from cell death after X-irradiation［J］.Neuroscience letters，2010，485（1）：65-70.

［11］Itoh T，Satou T，Nishida S，et al.Edaravone protects against apoptotic neuronal cell death and improves cerebral function after traumatic brain injury in rats［J］.Neurochemical research，2010，35 （2）：348-355.

［12］Wang GH，Jiang ZL，Li YC，et al.Free-radical scavenger edaravone treatment confers neuroprotection against traumatic brain injury in rats［J］.Journal of neurotrauma，2011，28（10）：2123-2134.

［13］蔡宏斌，葛朝明，赵翀翀，等.高压氧治疗重度闭合性颅脑创伤的疗效及依达拉奉的干预作用［J］.中国全科医学，2010，13 （8）：834-836.

［14］刘 旭，万登济，匡 涛.依达拉奉治疗重型颅脑损伤62例临床分析［J］.当代医学，2011，17（11）：139-140.

［15］Rajesh KG，Sasaguri S，Suzuki R，et al.Antioxidant MCI-186 inhibits mitochondrial permeability transition pore and upregulates Bcl-2 expression［J］.American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology，2003，285（5）：H2171-H2178.

［16］Yamazaki K，Miwa S，Toyokuni S，et al.Effect of edaravone，a novel free radical scavenger，supplemented to cardioplegia on myocardial function after cardioplegic arrest：in vitro study of isolated rat heart［J］.Heart and Vessels，2009，24（3）：228-235.

［17］Pei H，Jia M，Sun L，et al.A hypothesis：Edaravone exert cardioprotection partly via modulation of adiponectin［J］.Medical Hypotheses，2012，79（2）：141-142.

［18］Nakamura Y，Yamada Y，Shimomura H，et al.The effect of edaravone on plasma monocyte chemoattractant protein-1 levels in patients with acute myocardial infarction［J］.Journal of Cardiology，2009，54（3）：416-424.

［19］李 辉，明豫军，邹定全，等.体外循环心内直视手术期间依达拉奉对心肌缺血／再灌注损伤的保护作用［J］.中国现代医学杂志，2012，22（2）：47-50，54.

［20］Shimazaki H，Watanabe K，Veeraveedu PT，et al.The antioxidant edaravone attenuates ER-stress-mediated cardiac apoptosis and dysfunction in rats with autoimmune myocarditis［J］.Free Radical Research，2010，44（9）：1082-1090.

［21］戴 闽，刘 静，罗彩东.依达拉奉治疗病毒性心肌炎心力衰竭的研究［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2012，10（5）：526 -527.

［22］Tsuji K，Kwon AH，Yoshida H，et al.Free radical scavenger（edaravone）prevents endotoxin-induced liver injury after partial Hepatectomy in rats［J］.Journal of Hepatology，2005，42（1）：94-101.

［23］Miyasou T，Kwon AH，Tsuji K，et al.Edaravone prevents FAS-induced fulminant hepatic failure in mice by regulating mitochondrial BCL-XL and BAX［J］.Shock，2008，30（2）：212-216.

［24］Nakamura A，Akamatsu Y，Miyagi S，et al.A free radical scavenger，edaravone，prevents ischemia-reperfusion injury in liver grafts from non-heart-beating donors［J］.Transplantation Proceedings，2008，40（7）：2171-2174.

［25］高振明，王立明，孙德光，等.依达拉奉对肝移植术后再灌注损伤的保护作用［J］.实用临床医药杂志，2011，15（17）：43-45，61.

［26］杨文雄，康利民，郑 永，等.依达拉奉对肝脏缺血再灌注损伤保护作用的临床研究［J］.中国医学创新，2010，7（35）：25-27.

［27］Tajima S，Bando M，Ishii Y，et al.Effects of edaravone，a free-radical scavenger，on bleomycin-induced lung injury in mice［J］.European Respiratory Journal，2008，32（5）：1337-1343.

［28］Tajima S，Soda M，Bando M，et al.Preventive effects of edaravone，a free radical scavenger，on lipopolysaccharide-induced lung injury in mice［J］.Respirology，2008，13（5）：646-653.

［29］Zhi Q，Sun H，Qian X，et al.Edaravone，a novel antidote against lung injury and pulmonary fibrosis induced by paraquat？［J］.International immunopharmacology，2011，11（1）：96-102.

［30］Yang T，Mao YF，Liu SQ，et al.Protective effects of the free radical scavenger edaravone on acute pancreatitis-associated lung injury ［J］.European Journal of Pharmacology，2010，630（1／3）：152-157.

［31］帅训军，宫倩红，艾登斌，等.依达拉奉对单肺通气患者围术期细胞因子IL-6，IL-8及其mRNA表达的影响［J］.中国临床药理学与治疗学，2010，15（3）：326-330.

［32］Reyes YA，Shimoyama T，Akamatsu H，et al.MCI-186（edaravone），a free radical scavenger，attenuates ischemia-reperfusion injury and activation of phospholipase A2 in an isolated rat lung model after 18 h of cold preservation［J］.European Journal of Cardio-thoracic Surgery，2006，29（3）：304-311.

［33］Qiu W，Gu H，Zheng L，et al.Pretreatment with edaravone reduces lung mitochondrial damage in an infant rabbit ischemia-reperfusion model［J］.Journal of Pediatric Surgery，2008，43（11）：2053-2060.

［34］李 艳，夏安周，邢淑华，依达拉奉对大鼠肾脏缺血再灌注损伤作用及与缺血后处理的比较研究［J］.药学学报，2010，45 （7）：840-848.

［35］Hishida A.Determinants for the prognosis of acute renal disorders that developed during or after treatment with edaravone［J］.Clinical and Eperimental Nephrology，2009，13（2）：118-122.

［36］Fukudome D，Matsuda M，Kawasaki T，et al.The radical scavenger edaravone counteracts diabetes in multiple low-dose streptozotocintreated mice［J］.European Journal of Pharmacology，2008，583 （1）：164-169.

［37］Arii K，Kumon Y，Sugahara K，et al.Edaravone inhibits collageninduced arthritis possibly through suppression of nuclear factorkappa B［J］.Molecular Immunology，2008，45（2）：463-469.

［38］Roh MI，Murakami Y，Thanos A，et al.Edaravone，an ROS scavenger，ameliorates photoreceptor cell death after experimental retinal detachment［J］.Investigative Ophthalmology＆Visual Science，2011，52（6）：3825-3831.

Research advances in pharmacological effects of free radical scavenger edaravone

KUANG Tong-bo，GAO Cong，JI Hui
（Department of Pharmacology，China Pharmaceutical University，Nanjing，Jiangsu 211198，China）

Edaravone，a free radical scavenger，has been used for the treatment of acute cerebral ischemic stroke.Recent researches show that the pharmacological effect of edaravone may involve many organs and its clinical application is not limited to ischemic stroke.This article reviewed the pharmacological progress in the protective effects of edaravone on different organ injuries（brain，heart，liver，lung，etc.）in order to provide evidence for the novel clinical applications of edaravone in future.

edaravone；organ injuries；pharmacological effects

10.3969／j.issn.1009-6469.2014.05.004

1 依达拉奉对神经损伤的保护作用

季 晖，女，教授，博士生导师，研究方向：生化药理，E-mail：huijicpu＠163.com

2013-12-07，

2014-01-14）

依达拉奉是一种新型的自由基清除剂，于2001 年4月在日本首次上市，临床主要用于治疗缺血性脑卒中。依达拉奉以阴离子的形态存在，可将 1个电子提供给自由基而达到清除自由基的目的。因其分子结构含亲脂基团，易通过血脑屏障到达脑组织，对脑缺血所致神经细胞损伤具有保护作用。依达拉奉对神经细胞保护的作用机制主要有清除氧自由基抑制脂质过氧化反应，调控炎症因子，抑制细胞凋亡等。随着对依达拉奉的深入研究，发现除了治疗急性脑缺血外，依达拉奉对神经系统其他有氧化应激参与的疾病均有治疗作用。此外，依达拉奉还对神经系统以外的其他器官具有保护作用。本文就依达拉奉对包括神经系统在内的多器官的药理作用研究进展综述如下。

1.1 对缺血性脑损伤的保护作用 一般认为，依达拉奉通过清除自由基，抑制细胞脂质过氧化反应起到治疗脑缺血的作用，依达拉奉对氧化应激所致神经血管单元中的神经元、星形胶质细胞、血管内皮细胞损伤均有保护作用［1］。最新研究表明，细胞