浅论乌司他丁的脑保护机制及临床应用

刘文良，刘丹彦

（重庆医科大学附属第一医院麻醉科，重庆 400016）

浅论乌司他丁的脑保护机制及临床应用

刘文良，刘丹彦

（重庆医科大学附属第一医院麻醉科，重庆 400016）

乌司他丁是从人的尿液中分离出来的纯化的胰蛋白酶抑制剂。此药具有抑制多种蛋白、糖和脂类水解酶的活性，减少炎性介质的过度释放，清除氧自由基，缓解细胞内钙超载，改善微循环与组织灌注的作用。为此，该研究主要探讨了乌司他丁的脑保护机制和临床应用，以便为乌司他丁的临床应用提供参考。

乌司他丁；脑缺血性疾病；脑保护机制；临床应用

脑缺血性疾病、脑外伤、手术创伤、感染、中毒等因素均可引起人体内大量细胞因子和炎性介质的释放，而这些细胞因子和炎性介质会对患者的脑功能造成较大的损害。乌司他丁(ulinastatin,UTI)作为一种蛋白酶抑制剂，具有抑制多种蛋白、酶、糖和脂类水解的活性，减轻炎性因子过度释放的作用。有研究表明，乌司他丁具有脑保护作用，其对由各种原因引起的脑损伤均有很好的临床疗效。为了进一步探讨乌司他丁的药理作用，笔者对乌司他丁的脑保护机制和临床应用进行分析研究，以便为乌司他丁的临床应用提供参考。

1 乌司他丁的脑保护机制

1.1 乌司他丁可减少少突胶质细胞的死亡

少突胶质细胞是中枢神经系统髓鞘的组成部分。此细胞包绕轴突并形成绝缘的髓鞘结构，具有协助电信号的跳跃式传递、维持和保护神经元正常功能的作用。多种神经疾病患者及急性脑缺血性疾病患者的少突胶质细胞易受到损伤，从而严重地影响其有髓中枢神经电信号的传导，使其出现潜在神经认知功能下降的情况。在实验性自身免疫性脑脊髓炎大鼠的大脑中，其少突胶质细胞的数量明显下降。用乌司他丁对此大鼠进行治疗，其神经生长因子和脑源性神经营养因子的表达可明显增加，从而减少其神经系统少突胶质细胞的死亡，减轻其神经传导功能受损的程度[1]。

1.2 乌司他丁可减少S100β蛋白的生成

S100β蛋白是由活化的星形胶质细胞分泌的一种钙结合蛋白。此蛋白是S100家族在脑内蛋白的主要成员。此蛋白最具表达力和活力，是反映患者脑损伤程度的特异性蛋白之一。脑损伤患者脑内S100β蛋白的浓度若较低，其脑神经元的存活率会明显升高。高浓度的S100β蛋白具有毒性作用，可诱导脑损伤患者脑神经元的死亡。在脓毒血症脑损伤的动物模型中，其大脑组织中S100β蛋白的基因表达上调[2]，使其受损的星形胶质细胞释放S100β蛋白，从而增加S100β蛋白进入到其脑脊液中的数量，并透过血脑屏障进入到其血液中，进而升高其血清中S100β蛋白的浓度。有研究表明，使用大剂量的乌司他丁对A型主动脉夹层患者进行治疗，可明显降低其体内S100β蛋白的浓度和脑神经元中特异性烯醇化酶的水平[3]。刘世乐等人[4]的研究表明，在术前为进行幕上肿瘤切除术的患者预防性地输注乌司他丁与在术中为其持续输注乌司他丁，均可降低其血清中S100β蛋白的浓度，从而减轻其脑组织损伤的程度。

1.3 乌司他丁可维持血脑屏障的完整性

患者在发生脑损伤时，其大脑内的星形胶质细胞和小胶质细胞在受刺激后会生成基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase -9，MMP-9)。MMP-9是活性依赖于锌离子和钙离子的一类蛋白水解酶。MMP-9可降解IV型胶原蛋白、V型胶原蛋白、VII型胶原蛋白和X型胶原蛋白。活化后的MMP-9可降解脑微血管基底膜及血管内皮细胞间的紧密连接，从而增高血脑屏障(Blood-brain barrier, BBB)的通透性，使患者发生继发性脑水肿和脑出血。被敲除MMP-9基因的新生大鼠，其大脑内小胶质细胞激活的明硅会明显减少，为其建立脑梗死模型后其脑白质损伤的程度明显减弱，其脑梗死的面积明显缩小[5]。有研究表明，乌司他丁可抑制脑梗死大鼠大脑的缺血再灌注，降低其脑组织中MMP-9的活性，从而减轻再灌注损伤对其BBB通透性的破坏[6]。相关的研究表明，对全脑缺血再灌注损伤大鼠，应用MRI评价乌司他丁对其血脑屏障通透性的影响能够发现乌司他丁可明显降低其脑组织中MMP-9的活性，减轻再灌注损伤对其BBB通透性的破坏[7]

1.4 乌司他丁可调节花生四烯酸的限速酶

患者在发生脑损伤时会激活其体内的磷脂酶A2，并能催化膜磷脂A2生成花生四烯酸，使环氧合酶(COX) 催化花生四烯酸生成前列环素 (PGl2)、血栓素A2(TXA2) 和白三烯等炎性介质。TXA2是一种很强的缩血管物质。患者在发生脑损伤时，其体内TXA2的水平会升高。COX是催化反应的关键性限速酶。COX包括同工酶COX-1和COX-2。患者在发生炎症时，其COX-1的水平不会明显升高，而其脑组织中COX-2的生成明显增多，使COX-2的代谢产物（包括TXA2）明显增加，其TXA2/PGI2比值也会相应地出现增高，导致血小板和中性粒细胞均粘附在其脑血管的内皮细胞上，改变其血管的通透性，加重其脑水肿的症状。同时，这些炎性介质也会催化前列腺PGG2转变为PGH2，增加患者体内氧自由基的生成量，导致其脑组织发生损伤。有研究表明，乌司他丁能降低脑损伤患者脑内TXA2的水平。相关的动物实验结果证实，乌司他丁能抑制小胶质细胞COX-2的表达，起到保护脑组织的作用[8]。

1.5 乌司他丁可抑制TLR4—NF-κB的通路

跨膜受体家族中的Toll 样受体4 (Toll—like receptor 4，TLR4)可参与多种炎症的发生过程。TLR4胞内信号转导最重要的下游通路是核因子-κB（NUClear factor kappa B，NF-κB）。在静息状态，TLR4主要存在于小胶质细胞核星形胶质细胞的细胞质中。此物质在被激活后可移位至细胞核并与细胞核内的DNA相结合，从而激活一系列的基因表达，促进诱导型氧化亚氮合酶(iNOS)、环氧化酶-2(COX-2)等多种酶类的基因表达[9]。这些基因表达可导致包括IL-1、IL-6、IL-8、TNF-a等多种炎症因子出现瀑布式的释放，使患者发生继发性脑损害。患者在发生脑损伤后，TLR4会激活其NF-KB的通路。有研究表明，发生TLR4功能缺陷的小鼠，其IL-1、MMP-9、iNOs等基因的表达下降，从而减弱其脂质的过氧化反应，减少其脑梗死的面积[10]。应激性损伤可增加小鼠脑组织中COX-2和iNOs的活性。而存在TLR4功能缺陷小鼠的脑组织在发生应激损伤时，其体内C0X-2、iNOs的活性降低，从而可减小其脑梗死的面积。TLR4基因被敲除的小鼠，在发生脑缺血后其海马神经元的死亡量可明显减少，从而降低其体内NF-KB被激活的数量[11]。在脑缺血再灌注损伤的大鼠中，使用乌司他丁进行治疗的大鼠其体内TLR4的表达水平会显著降低，同时其体内IL-1β、TNF-α及核因子-κB等促炎性细胞因子的表达也受到抑制[12]。对接受心肺复苏后的脑损伤大鼠使用乌司他丁进行后续治疗，能显著抑制其TLR4信号通路，减轻复苏后其体内的炎症反应，改善其神经功能[13]。

1.6 乌司他丁可下调高迁移率族蛋白

患者在发生脑缺血再灌注后，其受到损伤和发生坏死的神经元胞核中的高迁移率族蛋白HMGB1会出现明显的变化。进行biaod动物实验的结果证实，大鼠在发生脑缺血再灌注损伤后的3 h，其脑损伤半暗带区HMGB1的表达会明显升高。在受到损伤的10h时和70 h时，患者脑损伤半暗带区HMGB1可呈现出两个显著表达的高峰[14]。HMGB1从受损的脑细胞核转移至胞浆后会再释放至细胞外，刺激单核细胞释放TNF、IL-1α、IL-1β、IL-6、 IL-8等物质，同时刺激中性粒细胞分泌出TNF、 IL-1、IL-8等物质。Koga Y等人的研究表明，大鼠在发生脑缺血再灌注后，使用乌司他丁对其进行治疗可明显减少其脑组织和血浆中HMGB 1、细胞间粘附分子- 1（ICAM - 1）等后续炎性介质的释放[15]。

2 乌司他丁的临床应用

COX包括同工酶COX-1和COX-2。在发生脑损伤时，患者体内COX-1的水平升高不明显，但其COX-2的表达会明显增加。另外，COX-2可诱导炎性介质IL-1、IL-6、IL-8、TNF等炎性因子的合成，而这些炎性因子又会反过来诱导COX-2发生过度表达，增加TXA2等代谢产物的数量，改变血管的通透性，加重脑水肿的症状。乌司他丁能抑制脑损伤患者体内小胶质细胞COX-2的表达，降低其体内TXA2的水平，并能通过抑制其体内COX-2的表达来减少其体内TXA2的生成，从而起到脑保护的作用。

2.1 乌司他丁可提高老年患者术后的认知功能

老年患者在接受手术治疗后，极易因生理因素和心理因素发生术后认知功能障碍（POCD）。POCD包括：定向、思维、记忆、注意力、自知力等认知功能的改变。有研究表明，进行介入治疗的老年缺血性脑血管病患者或进行髋部骨折手术治疗的老年患者在手术后使用乌司他丁进行治疗，可明显提高其术后的认知功能[16，17]。

2.2 乌司他丁可改善颅脑损伤患者的预后

王宏纲等人的研究表明，对高血压合并脑桥出血的患者使用乌司他丁进行辅助治疗，在一周后其血清中S100β蛋白、MMP-9和PTX-3的水平均显著降低，从而明显改善其预后[18]。蔡春雨等人[19]的研究表明，对重症颅脑伤患者使用乌司他丁进行辅助治疗，在第1天～第3天内其脑血流的参数、血清神经功能等相关指标均明显改善，其体内致炎因子及抗炎因子的水平均明显降低。蔡金芳等人的研究表明，用乌司他丁对重症颅脑伤合并多脏器功能障碍患者进行治疗, 从第3天起其体内TNF-ɑ、IL-1、IL-6和CRP的水平均明显下降,其MODS的发生率和死亡率均明显降低[20]。

2.3 乌司他丁在体外循环中对脑组织的保护作用

体外循环会导致脑损伤患者脑血流的自主调节功能出现不同程度的丧失，而且在进行手术的过程中其脑部的血液灌注流量不足、血栓、全身炎症反应等因素均可加重损伤的程度。因此，在进行手术的过程中，为脑损伤患者静脉泵入乌司他丁，可明显提高其体内S100β蛋白和神经元特异性烯醇化酶的水平，降低其体内 TNF-α、IL-6的水平，从而降低其术后的炎性反应，起到脑保护的作用[21-23]。

综上所述，乌司他丁的脑保护机制是通过多种途径来发挥作用的，其中抑制患者机体对炎症的过度反应是关键。但是，用乌司他丁对脑损伤患者进行脑保护的最佳剂量、治疗周期和远期疗效尚不明确。另外，乌司他丁是否存在剂量依赖性及超剂量使用不安全性情况也需要在今后进行深入地研究。

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The effect of ulinastatin on cerebral protection mechanism and clinical application

Liu Wenliang Liu Danyan
（Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing ,400016）

∶ Ulinastatin is a kind of purified trypsin inhibitors separated for human urine. Ulinastatin have effects of inducing activity of various proteins, glucose,lipolytic enzyme, reducing inflammatory medium excessive release, scavenging oxygen free radicals, remitting intracellular calcium overload, improving microcirculation and tissue perfusion. Therefore, this study for research the effect of ulinastatin on cerebral protection mechanism and clinical application, provide reference of clinical effect of ulinastatin.

R917

A

2095-7629-（2017）7-0121-03