丹曲林钠与脏器保护的研究进展

来源：麻醉科

本文原载于《中华麻醉学杂志》2022年第6期

丹曲林钠作为抢救罕见病恶性高热(malignant hyperthermia, MH)的"孤儿药"，1979年才被美国FDA批准投入临床使用。丹曲林钠的应用将MH的病死率从70%下降至8%以下[1]。截至2020年，我国MH病死率亦由73.5%[2]降至45.7%(中国大陆)[3]。近几年，基础及临床研究均表明，丹曲林钠具有保护细胞和组织免受缺血、缺氧、心力衰竭等引起的损伤，改善中枢神经系统退行性疾病的潜力。本文就丹曲林钠在中枢神经系统退行性疾病及心、脑、肝、肾、肠道等重要脏器保护方面的研究进展进行综述。

一、蓝尼定受体与丹曲林钠

蓝尼定受体(ryanodine receptors, RyRs)是位于线粒体、内质网、肌浆和核膜中的Ca2+通道受体。通过L型钙离子通道进入胞内的Ca2+从细胞内储存释放的机制涉及多种途径，包括由1，4，5-三磷酸肌醇受体调控的Ca2+释放和由RyRs调控的Ca2+释放[4]。其中，RyRs对维持钙稳态至关重要。RyRs在脊椎动物中以3种同工型存在：RyR1大部分存在于骨骼肌细胞，少量存在于心肌、平滑肌、胃、小脑、肾、肾上腺、睾丸和卵巢等；RyR2绝大部分存在于心肌、小脑和大脑的浦肯野细胞，很少量分布在胃、肺、肾、肾上腺、胸腺和卵巢；RyR3分布较分散，可广泛表达于海马、丘脑、浦肯野细胞、纹状体、隔膜、冠脉血管的平滑肌、空肠、回肠等，主要位于神经系统[5]。RyRs功能障碍或RyRs表达异常可引起Ca2+释放增加，细胞内钙超载，导致组织器官损伤，因RyRs分布部位不同而表现不一。 丹曲林钠通过抑制RyRs过度激活发挥钙稳态调节作用。与RyR1结合，直接抑制肌浆网内钙离子释放，在骨骼肌兴奋-收缩偶联水平上发挥骨骼肌松弛的作用，从而改善MH患者骨骼肌强直状态。基于钙稳态及钙离子通道的研究方兴未艾，而相较于新药开发，FDA批准的丹曲林钠可以更快、更安全地转化至临床研究，丹曲林钠的研究日趋深入，其脏器保护优势逐渐显现。

二、丹曲林钠与中枢神经系统退行性疾病

随着人口老龄化，围术期高龄患者日益增多。高龄合并中枢神经系统退行性疾病将严重影响患者的围术期管理及预后。术前合并认知功能障碍的患者在接受麻醉与手术后，更易发生术后认知功能障碍。目前研究显示阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease, AD)、亨廷顿病(Huntington′s disease, HD)、癫痫等与内质网Ca2+超载及钙通道改变相关。

1．AD

AD以认知功能进行性减退为特点，因其高发生率及高死亡率，已成为人类第五大死因[6,7]。RyRs三种同工型均存在于哺乳动物的中枢神经系统[8]，因此，运用丹曲林钠选择性抑制RyRs过度激活，减少内质网(endoplasmic reticulum，ER)Ca2+超载可能是减轻AD病理和改善认知问题的新型治疗方法，并在相关的研究中得到证实[9,10]。然而由于细胞模型或者动物模型的不同，丹曲林钠保护效果并不一致。 Oules等[9]体外实验以丹曲林钠干预表达淀粉样前体蛋白的人神经母细胞瘤细胞，体内实验向AD转基因Tg2576小鼠腹腔注射丹曲林钠，每周2次，持续3个月，结果显示丹曲林钠可减少体外β淀粉样蛋白的产生，减轻β淀粉样蛋白相关的组织学病变，减缓Tg2576小鼠的学习和记忆缺陷，其机制与抑制RyRs表达上调和Ca2+释放，减少Ca2+泄漏有关。Wang等[10]以AD患者皮肤成纤维细胞提取的诱导多能干细胞为研究对象，给予丹曲林钠处理后，证实家族性和散发性诱导多能干细胞活力升高；该研究还表明，从诱导多能干细胞分化为神经前体细胞开始，用丹曲林钠连续处理3 d可改善其分化为未成熟神经元、皮质神经元和基底前脑胆碱能神经元的缺陷，减轻神经元突触发生障碍[10]。但亦有研究结果与此并不一致。美国一项试验在研究早老素在神经元钙稳态的作用时，以丹曲林钠饲喂淀粉样前体蛋白-早老素-1双转基因小鼠6个月，证实在海马神经元中，早老素缺失导致的ER Ca2+泄漏增加可被RyRs表达水平和功能的增加所补偿，然而丹曲林钠的长期饲喂导致淀粉样蛋白增加了2～3倍，小鼠突触标记物丢失，海马和皮质区域的神经元萎缩，该结果表明RyRs可协同早老素维持钙稳态，丹曲林钠可阻断RyRs的协同作用，反而使海马神经元Ca2+泄漏显著增加，导致淀粉样蛋白积累增加，加重了神经元损伤[11]。

2．HD

HD是一种常染色体显性遗传的进行性神经退行性疾病，其特征是异常的不自主运动、认知功能障碍和精神障碍，由亨廷顿蛋白突变，导致聚谷氨酰胺重复序列扩增，影响纹状体中γ-氨基丁酸-中等多棘神经元与皮质锥体神经元[12]。Oikonomou等[12]验证了钙失调在HD皮质锥体神经元中的作用，并证实丹曲林钠显著降低了HD R6/2小鼠皮质锥体神经元Ca2+瞬变幅度和面积，但对正常皮质锥体神经元无影响。Chen等[13]将YAC128小鼠中等多棘神经元用丹曲林钠处理后，再与谷氨酸共培养，结果发现中等多棘神经元凋亡明显减少；该研究还表明给予2月龄YAC128小鼠每周2次的丹曲林钠饲养至11.5月龄，可动态改善其运动协调缺陷，其机制与丹曲林钠减少纹状体神经元的缺失及下调突变亨廷顿蛋白的表达有关。

3．癫痫持续状态 

癫痫持续状态是一种神经系统急症，其特征是癫痫发作时间延长或快速复发。癫痫持续状态的持续时间是死亡率的重要决定因素。癫痫持续状态后海马神经元内Ca2+和Ca2+稳态机制发生显著变化[14]。在一项采用电击诱发癫痫持续状态的大鼠模型研究[15]中，证实了丹曲林钠可在大鼠癫痫持续状态早期的治疗中发挥神经元保护作用，然而不足以防治癫痫持续状态晚期的迟发性神经元损伤；该研究在大鼠癫痫持续15和140 min时腹腔注射丹曲林钠，持续6 d光镜下观察海马病理学结果，发现持续15 min时给药可减轻海马所有区域神经元损伤，而在持续140 min时给药只有海马CA3区神经元损伤减轻。

三、丹曲林钠与重要脏器损伤

麻醉医师作为围术期重要参与者，面对各种危急重手术在保证患者生命体征平稳、内环境稳定的同时，更加关注如何避免重要脏器的损伤，减少术后并发症的发生。围术期主要脏器急性损伤包括由于缺氧、感染、外伤、手术、休克等导致的缺血缺氧性脑损伤(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)、心肌、肝脏、肾脏等缺血再灌注(ischemia and reperfusion, IR)损伤以及因IR导致的心律失常等。在脏器急性损伤期间维持钙稳态，减少钙超载非常重要。

1．丹曲林钠与心肌损伤

RyR2主要存在于心肌细胞中，在心肌细胞兴奋-收缩偶联过程中发挥重要作用。RyR2功能障碍可导致钙稳态失衡，引起心肌细胞动作电位改变，影响心肌收缩功能。丹曲林钠已被证实可稳定心脏RyR2，减少舒张期Ca2+泄漏，但不会抑制收缩期Ca2+释放或影响Ca2+在正常健康心脏中释放，对衰竭的心肌细胞、IR心肌细胞和致死性心律失常等有益[16,17,18]。 丹曲林钠可有效降低慢性心功能衰竭心脏的左室舒张末压力、血清BNP水平，提高左室收缩末期压力及收缩期压力最大上升速度，改善慢性心功能衰竭大鼠的心功能[19]。丹曲林钠还可有效降低猪心肌IR损伤后肌钙蛋白、肌酸磷酸激酶和肌酸激酶同工酶水平，增加心脏指数，减少再灌注后心肌梗死体积[17]。丹曲林钠可降低室性心律失常的易感性。雷迁等[20]小鼠全心缺血30 min再灌注时给予丹曲林钠干预5 min，再灌注10 min时室性心律失常诱发率降低，持续时间缩短，再灌注20 min时心室舒张期细胞内Ca2+浓度自发升高幅度降低，心室有效不应期延长。丹曲林钠对于心房颤动(atrial fibrillation，AF)亦有积极的作用。研究表明，丹曲林钠连续治疗大面积心肌梗死SD大鼠4周后，大鼠左室舒张末期压力及AF发生率降低，且AF持续时间缩短[21]。另外，丹曲林钠亦可有效预防心房梗死诱发绵羊自发性局灶性放电和AF发作[22]。 此外，日本一项多中心、随机、双盲临床对照研究拟评估慢性心功能衰竭和射血分数降低患者，长期口服丹曲林钠治疗致死性心律失常的有效性和安全性以及对心功能衰竭患者死亡率和发病率的影响[23]，虽然目前只发表了该研究的基本原理及试验设计，但该项研究结果将在临床环境中证实丹曲林钠是否是一种治疗心功能衰竭和致死性心律失常的新型治疗方法。

2．丹曲林钠与HIE

葡萄糖和氧气的缺乏会导致Na+/K+-ATP泵失活，神经元快速去极化，钠钙离子进入胞内，同时兴奋性氨基酸再摄取受损，使神经元进一步损伤，钙过量流入引发HIE[24]。 Ovcjak等[25]离体实验结果显示，丹曲林钠可显著降低氧糖剥夺诱发的新生CD1小鼠皮质神经元死亡；在体实验结果显示，丹曲林钠预处理可显著减少HIE新生CD1小鼠脑梗死体积，减轻形态学损伤，并改善HIE相关的运动功能和记忆受损等短期及长期神经行为损伤。另有研究表明，丹曲林钠亦可有效减少短暂性全身缺血大鼠海马CA1区神经元死亡和伴随的核DNA断裂[26]。在大鼠局灶性脑缺血模型中，脑室内注射丹曲林钠可显著降低脑梗死体积和缺血半影区细胞凋亡率[27]。

3．丹曲林钠与肝脏IR损伤

ER是对蛋白质合成和折叠、脂质合成和Ca2+稳态很重要的细胞器。ER应激可导致缺氧、蛋白质超载、钙代谢紊乱和氧化应激等[28]，且ER应激控制多种细胞类型的炎症信号传导，其中包括肝细胞[29]。短时间的ER应激可恢复蛋白质稳态，但长期或严重的ER应激会引发细胞功能障碍和死亡。钙稳态失衡会加重ER应激与炎症介质相互作用。 López-Neblina等[30]研究证实，再灌注即刻给予丹曲林钠，可通过上调IL-10的表达，下调TNF-α的表达，抑制RyRs从而减轻肝脏IR损伤；再灌注前15 min给予丹曲林钠具有部分肝脏保护作用，而再灌注15 min时给予丹曲林钠未观察到具有肝脏保护作用。

4．丹曲林钠与肾脏IR损伤

肾脏易受血液灌注变化的影响，休克、败血症、创伤和肾移植等均会影响肾灌注，导致肾脏IR损伤。肾脏IR损伤仍是急性肾损伤的常见原因[31]。在临床或啮齿动物肾IR模型中，已经证实L型Ca2+通道阻滞剂可以保护肾小管细胞免于凋亡[32,33]。由于L型Ca2+通道常在Ca2+大量释放中起诱导作用，IP3受体和RyRs是ER上2个主要的Ca2+释放通道受体，在维持钙稳态方面发挥重要作用。抑制IP3R与RyRs是否可以保护肾小管细胞免受IR诱导的细胞凋亡？有学者在此方面展开了研究。 Wu等[34]首先分离大鼠近端小管上皮细胞，采用免疫荧光法与Western blot法确定了IP3R和RyRs在肾小管细胞ER上有表达；随后在细胞汇合率达70%时，分别用尼卡地平、IP3R阻滞剂TMB-8和丹曲林钠预处理后加入抗霉素A(线粒体电子链抑制剂)干预，结果显示尼卡地平和TMB-8均可抑制胞内游离Ca2+升高，减弱ATP耗竭导致肾小管细胞凋亡与坏死，而丹曲林钠未观察到此作用。Wu等[34]又建立大鼠双侧肾动脉IR损伤模型，于缺血前15 min尼卡地平、TMB-8和丹曲林钠进行预处理，结果显示，尼卡地平和TMB-8预处理可减轻肾IR损伤，而丹曲林钠没有显示出肾保护作用，且肾功能有恶化趋势。

5．丹曲林钠与肠道IR损伤

肠道IR损伤常发生在外科手术和外伤患者中，常见病因为低灌注/高凝状态、血栓栓塞性疾病等[35]。氧化应激理论认为，黄嘌呤氧化酶在胃肠道内主要表达于小肠黏膜。黄嘌呤氧化酶催化下，肠道IR会产生大量超氧化物及过氧化氢[36]，大量活性氧可导致重要细胞器(如ER)损伤，导致细胞溶质Ca2+超载。 有学者采用夹闭大鼠肠系膜上动脉建立小肠IR模型，缺血前24 h和再灌注即刻腹腔注射丹曲林钠，可有效降低大鼠肠道氧化应激水平，减轻肠道IR损伤[35]。

四、总结及展望

丹曲林钠在中枢神经系统退行性疾病及心、脑、肝、肾脏等重要脏器急性损伤方面都表现出较好的器官保护作用。不同研究结果差异的原因可能由细胞系的选择、动物模型的不同以及丹曲林钠剂量或给药途径的差异造成，明确机制研究将有助于解释差异的根源。近期研究表明，丹曲林钠有望重新用于治疗脓毒症，改善COVID-19重症患者的多脏器损伤，降低COVID-19患者的死亡率[37,38]。因此，深入开展丹曲林钠"老药新用"研究，具有重要的科学意义和较好的转化前景。

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编辑：MiLu.米鹭

校对：Michel.米萱

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