乌司他丁的神经保护作用及神经病理性疼痛应用研究进展

石 英 崔 剑

（陆军军医大学第一附属医院疼痛科，400038）

1909 年，Beuer和Reich 首次报道了尿液中存在蛋白酶抑制剂(ulinary trypsin inhibitor) ， 现称为乌司他丁(ulinastatin， UTI)。1985年UTI在日本上市，应用于细胞溶酶体膜破裂、水解酶外溢、功能亢进引起的疾病（如急性胰腺炎）临床治疗中。研究表明，UTI有神经保护作用，也对神经病理性疼痛(neuropathic pain， NP)表现出有益作用，可能成为新的预防和治疗NP的措施。本文现就UTI神经保护作用和对NP的作用和机制研究进展进行综述。

一、NP的现状

NP是由躯体感觉系统的损害或疾病导致的疼痛，也是最常见的慢性、顽固性疼痛，严重危及病人健康甚至生命[1]。 随着学者们多年来持续不断的探索，NP发病机制正逐渐明晰，但NP治疗方面的研究进展缓慢。目前常用的NP治疗措施的主要机制是影响疼痛感知或疼痛信号传递，尚缺乏瞄准疼痛发生机制的治疗手段，使NP的治疗常常面临困境。糖皮质激素在神经损害早期应用的疗效（如急性带状疱疹的早期即开始糖皮质激素治疗能有效预防带状疱疹后神经痛）提示：稳定溶酶体膜，抑制巨噬细胞、中性粒细胞及单核细胞向炎性部位趋化聚集，降低毛细血管通透性等减轻组织炎性反应的作用可能有效阻断NP的早期进展，防止外周和中枢敏化发生[2]。但糖皮质激素的不良反应限制了其广泛应用。找到具有抗炎、镇痛效果且不良反应更小的药物，有望为防治NP打开新的局面。

二、UTI的药理特点及临床常用领域

UTI从健康男性尿中分离纯化，在亚洲临床应用20余年[3]。UTI是一种广谱的丝氨酸蛋白酶抑制剂， 其低分子量降解物也具有很强的抑制水解酶作用。生理状况下人体内就存在UTI，在机体处于感染、休克、肿瘤、妊娠、手术或给予糖皮质激素等情况时，体内UTI浓度会发生变化。UTI主要在肝脏中合成，由肾脏代谢随尿液排出。临床用UTI主要通过静脉方式给药，药物主要通过肾脏代谢。临床常用于急性胰腺炎、脓毒症、复杂性多发创伤、休克、缺血再灌注损伤、急性肺损伤、恶性肿瘤等的治疗。主要机制为抗炎（抑制炎症因子产生和释放、炎症细胞活化和聚焦）[3]、减少细胞内溶酶体膜破坏、降低血管通透性[4]、改善免疫功能（促免疫球蛋白生成、改善免疫抑制）、调节氧化应激和细胞凋亡[5～7]等。作用的主要信号通路为p38MAPK、JNK、STAT-3、mTOR、NF-κB 等。

三、UTI的神经系统保护作用

1.创伤后神经保护作用

UTI应用于重型颅脑损伤病人的治疗，能减轻脑组织病理改变、改善脑水肿和脑氧代谢，保护神经功能，改善记忆与智能障碍。临床研究显示，重型颅脑创伤病人脑氧代谢指标（颈静脉血乳酸，颈内静脉血氧饱和度，动静脉血氧含量差和脑氧摄取率）在UTI治疗组明显改善，UTI还能降低病人的血C反应蛋白水平[8]、炎症细胞因子(IL-6、TNF-α)、超氧化物歧化酶和内皮素水平，保护脑组织[9]。大剂量UTI（40万单位）能降低重型颅脑损伤病人血清S-100B蛋白及神经细胞特异性烯醇化酶[10]，抑制氧化应激、改善免疫功能及颅内压[11]。在动物模型，UTI能显著降低脑创伤后水通道蛋白-4、IL-1、TNF-α表达以及抑制NF-κB活化，减轻脑水肿，治疗脑损伤[12]；在急性脊髓损伤大鼠模型中，UTI能促进神经功能恢复，其机制与增加脊髓IL-10表达有关[13]。综上所述，UTI对创伤后神经保护作用的机制主要与抗炎、抗氧化、改善细胞膜通透性、调节免疫有关。

2.缺血再灌注损伤后神经保护作用

Shikimi等在1992年的实验研究发现UTI能减轻缺血后脑水肿、减轻神经细胞损伤、改善神经细胞功能。UTI降低AQP4的表达水平是改善脑缺血再灌注损伤后水肿的重要机制[14]。进一步研究发现UTI预处理能预防海马区缺血后迟发性神经细胞死亡。在仔猪体外循环(CPB， ardiopulmonary bypass)模型中，UTI可以降低血浆炎症标志物(IL-10、TNF-α)和中枢神经系统损伤指标（神经细胞特异性烯醇化酶）水平，改善光镜下海马组织病理学变化[15]。UTI能提高心肺复苏后神经细胞的存活率，抑制神经细胞凋亡，抑制核因子-κB (p65)核转位、降低血浆TNF-α和IL-6水平[16]。大鼠心肺复苏模型实验发现，UTI（15 mg/Kg，复苏开始时用药）可减少TLR4 mRNA、TNF-α、IL-6表达，抑制NF-κB活化，减轻心肺复苏后脑损伤[17]。同样，在脊髓缺血再灌注损伤模型，UTI能通过调节细胞凋亡蛋白Bcl-2、Bax、caspase-3、NLRP3的表达来抑制神经细胞凋亡，还可以通过增加SOD活性和降低MDA含量起到抗氧化作用[18，19]。抗炎、抗氧化、抗神经细胞凋亡并改善神经细胞功能是UTI缺血再灌注损伤后神经保护的重要机制。

3.炎症时神经保护作用

UTI能减轻脑组织炎症、改善血脑屏障通透性和脑组织损伤、调节免疫状态、减少认知功能障碍发生。在大鼠急性胰腺炎模型，UTI能降低脑组织TNF-α和IL-6 mRNA表达水平，减轻脑损伤。UTI可通过降低组蛋白H3和HSP70表达水平显著减轻烧伤早期脑组织损伤[20]。脓毒症大鼠脑组织基因表达的差异与DNA微阵列分析显示，UTI通过影响炎症因子基因表达对脑组织起到保护作用[21]。五项包括461例术后老年病人的研究显示，UTI在术后早期（第3天和第7天）使用能明显减少认知功能障碍发生率[22]。在实验性自身免疫性脑脊髓炎观察到，UTI可以保护性抑制少突胶质细胞的凋亡[23]。调节脑组织炎症因子基因表达、保护血脑屏障通透性和调节免疫功能是炎症时UTI神经保护作用的重要机制。

上述研究结果表明，UTI的神经保护作用主要机制与抑制炎症反应、调节免疫、抗神经细胞凋亡、保护血脑屏障等有关。UTI抑制炎症反应、抗神经细胞凋亡作用的主要信号通路以及 UTI对神经系统炎症反应的主要参与细胞——胶质细胞的作用和调节机制将是下一步研究的重点。

四、UTI对NP的作用和机制研究

进一步的实验研究[24～31]发现UTI可改善动物痛行为学指标、减轻NP，这些研究从不同信号途径对UTI的作用机制进行了探讨，得出的研究结果有望为UTI用于NP的防治提供理论支持。

1.研究模型

相关文献报道中应用的的研究模型有：L5脊神经结扎(SNL)模型大鼠[24]、L5和L6SNL大鼠[25]、L5前根横断模型[26]、坐骨神经结扎模型[27]、慢性胰腺炎腹部热痛觉过敏模型大鼠[28]、脂多糖(lipopolysaccharide， LPS)诱导的星形胶质细胞活化模型[29]、LPS诱导的BV2小胶质细胞活化模型[30]。各项研究采用的是较为常用的NP研究模型。

2.UTI改善动物痛行为学指标的研究结果

UTI治疗3天可提高L5和L6SNL模型大鼠机械痛阈[24，25]，改善L5前根切断大鼠的疼痛行为[26]。UTI能提高坐骨神经痛结扎大鼠机械痛阈、热痛阈，其改善痛阈的效应有剂量依赖性[27]。UTI治疗能剂量依赖性地抑制慢性胰腺炎模型大鼠腹部热痛觉过敏的发展[28]。这些研究中主要观察的是神经损伤后不同时间点和剂量对大鼠痛行为学指标的影响。上述实验结果均显示，在神经损伤早期（损伤后第1天）即开始UTI给药能更明显改善痛行为学指标，且UTI的效应存在剂量依赖性。

3.UTI改善NP的作用机制的研究结果

UTI能降低L5和L6SNL大鼠血清炎症介质TNF-α、 IL-1β、 IL-6的 水 平[25]。UTI能 阻 止 大L5腹根横断后DRG中钙调神经磷酸酶(calmodulin neurophosphatase， CN)水平的下降，钙调神经磷酸酶在调节神经系统细胞因子释放方面起着重要作用，因此推断UTI通过作用于CN/IL-10信号途径抑制炎症反应[26]。慢性胰腺炎病人的腹部热痛过敏与DRG中蛋白酶激活受体2 (PAR2)的上调有关，UTI能下调PAR2表达，改善慢性胰腺炎大鼠腹部疼痛[28]。腹腔注射UTI，可通过上调IL-10的表达，激活背根神经节(dorsal root ganglion， DRG)的α2-肾上腺素能受体，显著减轻长春新碱(vincristine，VCR)引起的大鼠机械痛阈下降[31]。

在NP的发病机制中，胶质细胞活化是中枢敏化的重要基础。UTI可通过抑制LPS诱导的BV 2小胶质细胞活化，以及抑制环氧合酶-2 (COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的mRNA和蛋白表达，减少PGE2的合成和NO的产生。抑制NF-κB活化是UTI下调COX-2和iNOS的表达，发挥镇痛和抗炎作用的重要机制[30]。此外，UTI能显著抑制LPS诱导的星形胶质细胞活化、增生，降低促炎细胞因子（如IL-6，IL-1β，TNF-α）的 mRNA和蛋白表达水平，抑制NF-κB核转位[29]。UTI能明显抑制坐骨神经损伤模型大鼠脊髓背角区小胶质细胞增生、活化，降低大鼠脑脊液ATP水平[27]。UTI抑制AMPK表达可能是其减少ATP蓄积和释放的机制，UTI对P2Y2受体信号途径的作用可能是其影响小胶质细胞活化、干扰ATP致痛的重要机制[27]。

上述研究内容提示，UTI的抗炎、抗氧化、抑制胶质细胞活化作用是UTI减轻神经损伤后NP、防止中枢敏化的重要机制，胶质细胞可能是UTI作用的主要靶细胞。CN/IL-10、NF-κB、ATP/P2Y2受体是UTI作用的重要信号途径。

4.UTI的给药方式、剂量和疗程

在静注方式给药模型中，研究者给予大鼠UTI 50 000 U/kg，持续治疗3天[24，25]。另有一项静注给药大鼠模型研究采用10 000，50 000，100 000 U/kg，持续给药7天（其中50 000，100 000 U/kg两组效果最优）[26]。本研究中采用UTI大鼠蛛网膜下腔给药14天，20 000、40 000 U/kg组效果最佳[27]。

5.现有研究方案的优点和不足

（1）优点：研究均采用较为经典的NP模型和常用的痛行为学指标。部分实验方案对UTI不同用药时机、剂量的效应进行了观察，能较好的研究UTI对NP的作用。这些研究还观察了UTI对NP发病过程中炎症信号通路、NO信号通路、嘌呤信号通路的影响，对UTI的治疗机制进行了探索。

（2）不足之处：研究中多未采用相关信号通路、受体的抑制剂与UTI进行对照研究；UTI各用药途径未进行对比研究；针对UTI的不良反应未进行观察，而UTI为广谱的丝氨酸蛋白酶抑制剂，应用于NP模型，可能会抑制组织细胞内蛋白酶功能，干扰细胞良性生理活动，干扰机体对抗疾病、组织修复过程；大部分研究未设置UTI剂量梯度，未对UTI的有效剂量、安全剂量范围进行详细观察；UTI价格较贵，需要探索增加药物效率的用药方式，如蛛网膜下隙给药。由于NP的发病机制极为复杂，目前UTI的作用机制研究较为分散，还需要设计更科学、对照更合理、指标更具代表性和全面的实验研究，需要多中心、大批量和严格对照的临床研究，为UTI用于NP的治疗提供强有力的理论支撑和充分的循证医学证据。

综上所述，UTI能减轻NP模型动物的疼痛预示了UTI在NP防治领域的应用前景。UTI的抗炎、抗氧化、抑制胶质细胞活化等作用能阻止疼痛信号的产生和传递、保护神经细胞功能，并可能影响外周敏化和中枢敏化的发生。UTI的早期应用瞄准了NP发生阶段，可能使NP的防治变得“主动”。UTI的具体作用和机制及临床应用方法还需要更深入的研究揭示。