动物脑缺血性疾病治疗中肌肽的给药途径、剂量、时间及其作用机制研究进展

马茜，王辛，王爱红

(1苏州市中医医院，江苏苏州215001；2南京中医药大学护理学院)



动物脑缺血性疾病治疗中肌肽的给药途径、剂量、时间及其作用机制研究进展

马茜1,2，王辛2，王爱红2

(1苏州市中医医院，江苏苏州215001；2南京中医药大学护理学院)

肌肽在脑缺血性疾病动物模型中的给途径有腹腔注射、静脉注射及口服，其治疗时间窗为6～9 h，1 000 mg/kg和2 000 mg/kg肌肽腹腔注射具有脑保护作用，但低剂量(250、500和750 mg/kg)是否具有脑保护作用尚存在争议。肌肽主要通过抗氧化、抗炎、抗凋亡、免疫调节及抗兴奋性毒性作用等机制实现神经保护作用。

肌肽；脑缺血性疾病；给药途径；神经保护机制

肌肽是一种由β-丙氨酸和L-组氨酸组成的内源性二肽[1]，广泛分布在骨骼肌、脑、心脏、肾脏等组织器官中，以骨骼肌和大脑含量最多。肌肽具有抗氧化[2]、抗凋亡[3]、抗炎[4]、免疫调节[5]等作用，临床已经用于癌症、阿尔兹海默症、老年性白内障、威尔逊氏病、糖尿病等疾病的治疗。肌肽可穿透血脑屏障[3]，对脑缺血后神经细胞损伤的多种机制均有积极的调节作用，是治疗脑缺血性疾病的有力候选药物。很多神经保护剂在动物实验中被证实对脑缺血疾病具有神经保护作用，但在临床试验中却被验证无效，目前对肌肽神经保护作用的研究也还停留在动物实验阶段，现将肌肽在脑缺血疾病动物模型中的给药途径、剂量、时间及其神经保护机制作一综述，为进一步临床试验提供理论指导。

1　给药途径

目前，腹腔注射给药是肌肽在脑缺血性疾病动物模型中最普遍的给药途径[5,6]，腹腔注射可增强脑缺血大鼠脑组织肌肽的免疫活性，可能与肌肽可直接穿透血脑屏障有关。另有研究[7]发现，静脉注射1 000 mg/kg和2 000 mg/kg肌肽水溶液均对脑缺血大鼠具有神经修复作用。口服是肌肽的另一种给药方式，肌肽可通过特殊的转运系统被小肠绒毛刷状缘吸收，通过肠黏膜载体扩散入血液并运送到肾脏、肝脏和肌肉中被外周组织利用，也可通过肌肽酶水解成丙氨酸和组氨酸供人体利用[8]。王爱红等[9,10]也发现，肌肽水溶液灌胃可减轻脑缺血大鼠的神经功能受损程度，提高大鼠免疫能力。隋鑫[13]对肌肽在人工胃液和人工肠液的稳定性进行研究，结果发现肌肽在胃中可能不稳定，临床应用时应将其制成口服肠溶制剂，同时微酸条件可促进肌肽的药物吸收速度。

2　给药剂量

肌肽在脑缺血性疾病动物模型中的给药剂量尚无定论。Zhang等[6]腹腔注射100 mg/kg肌肽可减轻大鼠全脑缺血后脑组织氧化损伤程度。张香敏等[5]则认为腹腔注射250 mg/kg肌肽可明显减轻脑缺血后的氧化应激反应，减少神经细胞凋亡。Bae等[7]研究表明，静脉注射1 000 mg/kg和2 000 mg/kg肌肽均可缩小短暂性脑缺血大鼠脑梗死体积、改善神经功能缺损程度，但静脉注射500 mg/kg肌肽无法缩小脑梗死体积。Wang等[3]也发现腹腔注射1 000 mg/kg肌肽可提高短暂性脑缺血大鼠脑组织 中转录激活蛋白3(STAT3)、Pim-1 mRNA及pSTAT3、Pim1、bcl-2蛋白的表达，最终降低Caspase-3的蛋白表达，抑制细胞凋亡，但500 mg/kg和750 mg/kg肌肽效果不明显。综上所述，肌肽的脑保护作用具有剂量效应性，1 000 mg/kg和2 000 mg/kg肌肽具有脑保护作用，但低剂量(250、500和750 mg/kg)是否具有脑保护作用尚存在争议，可能与以往研究的给药途径及脑缺血性疾病动物模型类型不同有关。

3　给药时间

肌肽对脑缺血损伤具有预防作用。隋鑫等[11]在制作小鼠永久性大脑中动脉缺血模型前30 min，给小鼠腹腔注射1 000 mg/kg肌肽，可明显减小脑缺血后小鼠的脑梗死灶，改善神经功能，且效果可持续7 d。Nakase等[12]发现，术前30 min为短暂性脑缺血大鼠腹腔注射250 mg/kg肌肽，可发挥抗氧化和抗凋亡作用,这与Zhang等[6]的研究结果一致。肌肽对脑缺血性疾病后的脑损伤也具有治疗作用，但其治疗时间窗尚无定论。Bae等[7]研究显示肌肽治疗时间窗更长，针对短暂性脑缺血有效治疗时间窗为6 h，针对永久性脑缺血有效治疗时间窗为9 h，效果优于目前唯一的脑卒中溶栓剂-重组组织型纤溶酶原激活剂(rtPA)的3～4.5 h治疗时间窗。

4　作用机制

4.1抗氧化作用氧自由基损伤是脑缺血性疾病发生、发展的重要核心因素之一[12]。脑缺血性疾病后，线粒体被破坏，无法进行有氧氧化，氧化磷酸化水平降低，ATP产生不足，再灌注后血液中的氧只能和线粒体上的各种酶催化生成大量活性氧簇(ROS)，同时，抗氧化酶系统，如超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)功能下降，导致体内自由基爆发，造成脑损伤。Stvolinsky等[13]在全脑缺血性疾病再灌注损伤模型中发现肌肽可改善线粒体功能，提高脑组织线粒体氧化磷酸化水平，增加能量合成，降低脑组织线粒体膜上肌酸激酶(CK)和酪氨酸羟化酶(TH)的活力，减少ROS的产生，这与申峰等[14]的研究结果一致。氧自由基造成脑损伤的主要机制之一为自由基容易攻击含有不饱和脂肪酸的细胞生物膜，使细胞膜发生脂质过氧化，从而使生物膜通透性增加，最终造成细胞坏死。细胞膜的脂质过氧化被认为是脑缺血性疾病损伤的重要环节[15]，丙二醛(MDA)为主要的脂质过氧化物，其含量变化可以间接反映组织中氧自由基的含量及组织细胞的损伤程度[16]。

4.2抗炎作用肌肽可显著提高脑缺血再灌注大鼠脑组织中热休克蛋白70(HSP70)阳性细胞的表达[17]。HSP70是缺血性脑损伤所诱导的一种神经元保护性物质，被认为与缺血性脑损害的修复密切相关[18]。炎症是诱导热休克蛋白产生的一个应激因素，而脑缺血性疾病后强烈的炎症反应是造成脑组织继发性损伤的因素之一，炎症介质在这一过程中发挥重要作用。缺血刺激损伤区免疫细胞活化并释放炎性介质，造成脑组织损伤，炎性介质又可招募循环中的中性粒细胞、单核/巨噬细胞进入脑缺血性疾病损伤区产生更多的炎性介质，包括细胞因子、趋化因子和损伤相关效应分子，加重炎性反应[19]。

另外，MMPs是锌依赖的一类蛋白水解酶，存在于细胞外基质中，可破坏血-脑屏障，使炎性细胞进入大脑[20]，促进炎症反应，加重脑损伤。而MMP-9是MMPs家族重要成员，在脑梗死的发生发展中起重要作用[21]。Denes等[19]在研究肌肽对小鼠永久性脑缺血损伤的影响时发现，肌肽可明显减小脑梗死体积，抑制大脑中MMP-9活性和蛋白水平，提示肌肽可通过抑制脑缺血过程中MMP-9的释放，从而维持血脑屏障的完整性，减轻脑组织炎性损伤。

4.3抗凋亡作用脑缺血几小时内，缺血半暗带或梗死区周围的神经元死亡主要以可逆性的凋亡为主，因此，抑制缺血半暗带神经细胞凋亡可以成为脑缺血性疾病治疗的重要手段。脑缺血后介导凋亡的通路主要为Caspase依赖的凋亡通路。在此凋亡通路中，有很多凋亡相关蛋白参与。其中，信号转导蛋白及STAT3是一种转录因子和细胞内传感器，脑缺血后，STAT3被激活，转移至细胞核，转化成pSTAT3，许多蛋白均由pSTAT3调控，其中，Pim-1是丝氨酸/苏氨酸激酶质子家族的一员，STAT3可以激活Pim-1的基因转导过程。

除了Caspase依赖凋亡途径，非Caspase依赖途径也可诱导细胞凋亡。细胞凋亡诱导因子(AIF)在非caspase依赖的细胞死亡调节中起着关键作用。当脑缺血性疾病缺氧后，由于氧化应激刺激，线粒体内膜的通透转换孔打开，导致线粒体外膜破裂，AIF释放入胞浆，直接进入细胞核，促进核染色质浓缩和DNA大片段化[22]。而肌肽预处理可抑制脑缺血性疾病大鼠脑组织海马区AIF的基因和蛋白表达，减少脑缺血缺氧后神经细胞凋亡[5]。

4.4免疫调节作用缺血后继发性脑损伤激发了一系列免疫级联反应，引起了严重的外周免疫抑制，造成感染，增加脑卒中后的致残率和致死率。在这一过程中，快速的T淋巴细胞减少是主要表现[23]，T淋巴细胞亚群的数量和活性是细胞免疫功能的直接反映，在细胞免疫中发挥重要的调节作用，主要由CD3+、CD4+、CD8+辅助性T淋巴细胞和杀伤性T细胞等主导，CD4+/CD8+值能初步评估机体免疫状态，比值下降，提示免疫功能受损，是机体病变程度和预后不良的重要标志之一；比值增加，提示免疫应答的正调节占优势[24,25]。王爱红等[9]的研究显示，肌肽治疗可明显减轻永久性脑缺血大鼠神经功能缺损，减小脑梗死体积，提高外周血CD3+、CD4+细胞水平及CD4+/CD8+，可见肌肽对可调节脑缺血大鼠外周血T淋巴细胞水平，改善脑缺血后外周免疫抑制状态，并发挥脑保护作用。

CD4+Th细胞分为Th1和Th2两个亚群，Th1细胞主要产生促炎性细胞因子IFN-γ、IL-2等，Th2细胞主要分泌抗炎性细胞因子IL-4、IL-6等，细胞因子表达从Th1向Th2漂移是脑缺血后免疫抑制的另一个表现。而肌肽可逆转Th1和Th2之间的失衡，增加脑缺血大鼠外周血IFN-γ的水平，降低IL-4水平，改善免疫抑制状态[12]。

4.5抗兴奋性氨基酸毒性在缺血过程中能量快速耗竭引起细胞内外离子浓度差的失衡以及神经元、胶质细胞膜电位的下降，缺血区细胞外液中兴奋性氨基酸(尤其是谷氨酸)显著上升，造成N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)等谷氨酸受体大量激活。由于NMDA受体对Ca2+具有高度通透性，当其被大量激活后引起大量的Ca2+内流，产生兴奋性毒性[26]。沈耀等[27]报道，NMDA可造成与神经元在形态、生理、生化等方面接近的PC12细胞死亡，而肌肽预处理可显著提高细胞的存活率，其神经保护作用与其能提高细胞内外组氨酸和组胺含量有关。

综上所述，肌肽在脑缺血性疾病动物模型中可通过抗氧化、抗炎、抗凋亡、免疫调节及抗兴奋性毒性作用等机制实现神经保护作用。其主要给途径包括腹腔注射、静脉注射及口服，治疗时间窗较长，与rtPA相比，具有明显优势。1 000 mg/kg和2 000 mg/kg肌肽具有脑保护作用，但低剂量(250、500、750 mg/kg)是否具有脑保护作用尚存在争议，仍需进一步实验证实，而且，目前肌肽在脑缺血治疗方面的研究仍然停留在动物实验阶段，对于临床脑缺血疾病的治疗效果及其机制仍未阐明，应加强其临床应用研究。

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教育部人文社项目基金立项(1318)。

王爱红(E-mail: 370010@njucm.edu.cn)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.27.037

R743

A

1002-266X(2016)27-0104-03

2015-12-01)