石贇、魏华峰教授：丹曲林新用途的探索

丹曲林新用途的探索  

丹曲林是一种突触后肌肉松弛剂。经典肌松药通过作用于突触后乙酰胆碱受体起到肌肉麻痹作用，而丹曲林发挥肌肉松弛作用的机制与之不同。丹曲林是肌浆网上的RYR1受体拮抗剂，通过抑制肌浆网的钙离子释放，减少每个肌节内钙离子浓度，钙不能与肌动蛋白细丝上的肌钙蛋白结合，使肌动蛋白上与肌球蛋白的结合位点无法暴露，两者的兴奋-收缩耦合作用减少，最终降低肌肉细胞的收缩性和能量消耗1。

目前FDA批准使用丹曲林的适应症包括恶性高热的治疗及预防，由上运动神经元病变引起的慢性痉挛。由于丹曲林具有降温、解痉、减少能耗等作用，也有病例报道将之用于治疗抗精神药物恶性综合症2  、过量服用2，4-二硝基苯酚（一种禁用的“减肥药”）3、摇头丸中毒4 和热休克5等，当然这些都属于说明书外用途。

乳哺类动物体内RYR受体存在三种亚型：RYR1（主要存在于骨骼肌）、RYR2（主要存在于心肌）以及RYR3（主要存在于大脑），ryanodine受体亚型具有同质性，体外实验已经证明丹曲林同样可以稳定RYR3，由此（主要位于神经系统的）RYR3与丹曲林互相作用的临床转化将非常有趣。魏教授长期关注并研究丹曲林在典型神经退行性病变—阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease， AD）的发病与治疗分子机制中的作用，现将魏教授领衔的实验室--Wei Lab多年工作成果介绍如下。

魏教授在20年前就验证了丹曲林通过稳定神经元细胞内钙离子对退行性病变的大脑6或神经元7产生神经保护作用，而AD是典型的神经退行性病变，AD患者8-9和AD模型动物10的大脑中RYR受体数量异常增加且功能异常活跃。神经元内钙离子平衡紊乱参与Β淀粉样蛋白（amyloid β-protein, Aβ）病理病变11，影响突触可塑性和功能12，导致神经元损伤丢失13 等一系列病理改变，最终造成大脑功能障碍。因此，Wei Lab将目光聚焦于AD，期望通过丹曲林抑制RYR受体的激活和开放时间来纠正RYR介导的钙失调，及其所引起的一系列AD大脑的神经退行性病理病变，从而改善认知功能障碍。

虽然最早（2010年）试图使用丹曲林治疗AD小鼠的作者发现，小鼠经过治疗后大脑中的Aβ病变加重，但是他们并没有对这些小鼠进行行为学检测14 。2012年彭俊（中山大学孙逸仙纪念医院）等人在Wei Lab首次报道了在11个月丹曲林治疗后（2-13月龄），3XTG小鼠大脑中的淀粉样斑块水平明显降低，小鼠的学习记忆能力有所提高15。此后陆续有实验室发表了相关的体内实验和体外实验的结果，从多个方面探讨了丹曲林对AD大脑或AD神经元的神经保护作用，包括：减少Aβ和淀粉样斑块的堆积10-11，16，减少神经元突触功能不全17, 18，减少AD大脑海马区神经元或体外培育的原代AD神经元的死亡19，改善各种转基因AD小鼠／大鼠的学习记忆缺陷20。

虽然这些早期研究都提示丹曲林对AD的治疗极具潜力，但这些研究中AD动物都在疾病的症状前期开始丹曲林治疗（大约2月龄），根据模型动物的表型性状，此时动物尚未发病，即没有认知障碍的表现，甚至尚未出现斑块和神经缠结的病理改变，仅能在一些脑区检测到细胞内免疫活性改变21 。换言之，这些研究结果的临床转化要求临床医生在病人尚未发病、甚至尚未出现典型的病理改变时开始治疗，这对于目前主要根据临床表现来诊断AD的临床现状来说，是很难达到的。

为使实验设计更贴近临床，吴震（华中科技大学同济医学院附属同济医院）等人在Wei Lab尝试用丹曲林治疗老年3XTG小鼠（15-21月龄），并于2015年发表了他的研究发现。遗憾的是，虽然病理学检测可以证实经治AD小鼠大脑中6E10明显减少，Tau蛋白也有减少的趋势，但是所有小鼠的记忆学习能力没有显著差异22 。也许是受小鼠的“高龄”影响（普通小鼠寿命24个月左右），小鼠在水迷宫实验中的表现不仅仅受限于疾病，还可能与年龄相关的其他缺陷有关，如注意力缺陷、处理空间能力障碍、空间探索能力等23。于是，石贇（复旦大学附属儿科医院）等人在Wei Lab利用另一种模型动物--5XFAD小鼠再次做了类似的实验24 。之所以选择5XFAD小鼠，是因为其AD大脑病理改变与认知障碍表现均出现早、进展迅速，通常小鼠在2月龄（性成熟期，通常认为相当于人类10-20岁）就出现明显淀粉样蛋白沉积和胶质增生，6月龄时（成年期，通常认为相当于人类20-30岁）已出现明显学习记忆能力障碍25。为了更好地验证丹曲林的治疗作用，此次实验的设计决定当小鼠在这两个年龄点分别开始丹曲林治疗，并且在小鼠6月龄和11月龄时（成年期，通常认为相当于人类40-50岁）分别对这些小鼠做相关的行为学和病理学检测。结果发现，症状前AD小鼠经治后，在6月龄时并未发病，不仅如此，即使是发病后的AD小鼠，经过丹曲林治疗后学习记忆能力得到显著改善，甚至与正常小鼠没有明显差异24 。这个研究证实，丹曲林对AD不仅具有延缓和预防作用，还具有逆转疾病进展的作用，这一结论无疑是令人振奋的，展示了丹曲林对AD治疗具有极大的临床现实意义，并且我们相信这一结果也会推动相关研究早日进入临床。

Wei Lab对其治疗的分子机制也做了探索性研究。王勇（广州中医药大学第一附属医院）等人利用AD病人的诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSC）观察AD神经干细胞在体外的分裂与分化情况，以及分化为神经元后突触形成的情况，结果发现AD干细胞的分裂、向神经元的分化、及分化为神经元后其突触成形与连接均显著差于普通神经干细胞，而丹曲林孵育后这些情况都得以纠正26，这提示丹曲林可能通过神经发生与突触发生途径达到治疗作用。美国麻醉医师协会对丹曲林这一新用途的研究也表现出强烈的兴趣，该研究荣获2018年美国麻醉医师协会年会十佳摘要奖。

丹曲林使用于神经系统疾病治疗的局限性是，丹曲林穿透血脑屏障的效率很低27，因此Wei Lab未来的研究方向除了证实和探索丹曲林对退行性疾病的治疗作用及其分子机制，还需要进一步研究如何促进药物通过血脑屏障，使脑内药物浓度增加的同时血中药物浓度降低，从而在增强药物脑治疗作用的同时，减少全身副作用的发生。有研究表明，经鼻给药是治疗脑疾病给药时一个很好的选择，与经静脉给药不同，药物可以经过其他途径直接进入大脑而起效28-29。因此，王金韬（华中科技大学同济医学院附属同济医院）等人在Wei Lab尝试采用经鼻给药的方式治疗AD小鼠，并做了初步的药代动力学研究。结果发现，与口服给药相比，经鼻给药虽然没有明显增加药物通过血药屏障，但丹曲林在脑内浓度峰值更高，且持续时间更久，这预示着也许经鼻给药的方式可以减少用药剂量30。 在石贇等人的研究中也发现，与经皮注射给药相比，经鼻给药后丹曲林在脑内浓度更高，同时血内药物浓度更低，这预示着丹曲林经鼻给药相比经皮注射给药更容易通过血脑屏障，且与之相应的是，经鼻丹曲林治疗的AD小鼠也显示出比经皮注射治疗小鼠更好的效果24。并且，长达10个月的经鼻给药并没有对这些小鼠的鼻粘膜产生不良的作用：既没有病理学结构异常（北京大学人民医院姜柏林等人的文章已被接收），也没有嗅觉功能异常24。

我们知道，目前为止上百个致力于终止淀粉样病变的临床药物实验均以失败告终，也许将来在AD治疗领域的研究目标应当做一些改变。RYR的作用已被证明在AD发病中具有重要意义，未来的研究需要确认丹曲林如何通过RYR途径对AD的发病与发展产生作用，并且进一步探索如何促进丹曲林透过血脑屏障产生更好的治疗效果   。  

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石贇 MD

复旦大学附属儿童医院麻醉科

魏华峰 MD

美国宾夕法尼亚大学医学院麻醉科

稿件来源：CASA Bulletin of Anesthesiology

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