硫化氢可能成为一种新的神经保护药物

发表时间:2020/12/17   来源:《医师在线》2020年26期   作者:赵晨亮
[导读] 急性脑梗死是临床常疾病,其死亡率、致残率、复发率高
        赵晨亮
        浙江大学医学院附属第四医院   浙江省金华市   321000
 
        急性脑梗死是临床常疾病,其死亡率、致残率、复发率高,严重影响着人类的生存质量。迄今世界范围内对本病尚缺少疗效明显且安全的药物医治方式。目前最有效的方法就是对闭塞血管的快速再通 和适时的再灌注,这种超早期溶栓治疗确实使少部分患者获益,但由于溶栓有严格的适应症和禁 忌症,同时也可致再灌注损伤,其应用受到很大的限制。故急性脑梗死的治疗方案是医学界关注的焦点。

        脑缺血后处理(Ischemic Postconditioning, IPO)可以减轻脑缺血/再灌注损伤。IPO 通过激活蛋白激酶,阻断凋亡, 抑制炎症和氧化应激等缩小脑梗死体积,减少神经元丢失和减轻神经功能缺损。在动物实验中已经证实,硫化氢,低氧[1], 异氟烷[2],异丙酚[3]等作为后处理可减轻脑缺血再灌注损伤。对急性缺血卒中最有效的方法就是对 闭塞血管的快速再通和适时地再灌注,但后者也可致再灌注损伤[4]。由于急性卒中难以预测,使缺血预处理(Ischemic Preconditioning, IPC)的应用受到限制。研究已经证实,后处理是脑缺血再灌 注治疗中安全有效的脑保护策略。因此开展各种后处理方式的基础及临床研究,将有利于开发后处理“模拟”药物,减轻脑缺 血再灌注损伤,改善卒中患者的存活及长期预后。目前 IPO 及一些药学策略后处理的神经保护作 用已经在多种动物模型中得到证实,包括局灶脑缺血的后处理模型;全脑缺血的后处理模型等, 但是各种后处理方式的神经保护机制仍未完全阐明,对其保护机制的研究有助于明确机体潜在的 内源性保护作用,为临床药物的研发开拓新的思路。

        硫化氢神经保护效应的研究现状: 长久以来,硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)被认为是一种有毒物质,直到最近,研究发现低浓 度的 H2S 在正常生理过程中扮演着重要角色[5]。H2S 在多种细胞中产生,扮演着一个内源性抗炎性反应和神经保护因子的角色[6]。它高度亲脂,具有神经调节效应[5]。它高度可溶,所以直接 吸入 H2S 的安全性不清楚[7]。试验中更多的用硫氢化钠(sodium hydrosulfide, NaHS)替代 H2S 。Ren 等[8]发现,内源性的 H2S 浓度发生在缺血后发生 了改变,在损伤后 12h 显著增加,然后在损伤之后 24h 减少。同时观察到低剂量的 NaHS(25 umol/kg) 的保护效应 和高剂量的 NaHS(180 umol/kg)毒性效应。在体外氧葡萄糖剥夺(oxygen glucose deprivation, OGD)模型,NaHS 也保护神经元免于 OGD 损伤[9]。在一个体内卒中模型,发现 NaHS 保护了海马神经元和改善了学习记忆障碍[10]。在帕金森病小鼠模型中发现吸入 H2S 有神经保护作 用[11]。但与这些神经保护角色证据相反的是,有研究观察到脑缺血后在皮层中 H2S 合成增加和激 活,并认为这是缺血损伤的指示剂。在一个永久性局灶性脑缺血模型中,抑制 H2S 的合成有效的 减少了梗死面积[12]。这些结果的不同或许是由于模型不同,给药程序不同,内源性 H2S 在缺血区 域的浓度不同,这意味着 H2S 的效应非常复杂。所以我们在研究中分别探索了不同部位 H2S 的效 应,为的是为潜在临床应用探索一个最佳最安全的策略。如前所述,若干个体内和体外研究已经 表明,H2S 在中枢神经系统的神经保护效应是剂量依赖性的。其中,一个相对低浓度的 H2S 或许 产生有益的效应,而高剂量的 H2S 却产生毒性,H2S 神经保护作用的潜在机制可能包括维持细胞 内环境稳定,抗炎性反应,上调抗氧化酶和抗凋亡[13]。在小胶质细胞,H2S 抑制 NO 和 TNF-a 释 放,并且减少 p38/JNK 的激活,因此,在小胶质细胞显示抗炎性效应[14, 15]。在 OGD 模型,NaHS 通过激活 KATP/PKC/ERK1/HSP90 路径减少了 OGD 之后的神经元损伤[9]。有研究用 K-H 缓冲液 再灌注离体鼠心脏 15 s 之后再用含有 10 uM NaHS 的 K-H 缓冲液再灌注 15 s,这样共 4 个循环的 后处理。发现 H2S 后处理经由激活 JAK2/STAT3 信号路径有效的保护了离体的缺血再灌注鼠心脏, H2S 显著减少了梗死面积和凋亡指数[16]。
        急性脑梗溶栓时间窗窄,部分地区取栓难以实现,急需新的治疗方案或治疗药物。硫化氢在动物模型中的神经保护作用明确,但其在人体中有无保护作目前暂无证据支持。目前我们对脑血管疾病干预手段有限,硫化氢的神经保护机制仍需继续研究,可以用来新药研发提供新的思路。



 
参考文献:
1.Leconte C, Tixier E, Freret T, et al. Delayed Hypoxic Postconditioning Protects Against Cerebral Ischemia in the Mouse. Stroke, 2009, 40: 3349-3355.
2.Lee JJ, Li L, Jung HH, et al. Postconditioning with isoflurane reduced ischemia-induced brain injury in rats. Anesthesiology, 2008, 108: 1055–1062.
3.Wang HY, Wang GL, Yu YH, et al. The role of phosphoinositide-3-kinase/Akt pathway in propofol-induced postconditioning against focal cerebral ischemia-reperfusion injury in rats. Brain Res, 2009, 1297: 177-184.
4.Kuroda S, Siesjo BK. Reperfusion damage following focal ischemia: pathophysiology and therapeutic windows. Clin Neurosci, 1997, 4: 199–212.
5.Qu K. Hydrogen sulfide: neurochemistry and neurobiology. Neurochem, 2008, 52: 155–165.
6.Lee M. Astrocytes produce the antiinflammatory and neuroprotective agent hydrogen sulfide. Neurobiol, 2009, 30: 1523–1534.
7.Reiffenstein RJ. Toxicology of hydrogen sulfide. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1992, 32:109–134.
8.Ren. Dynamic change of hydrogen sulfide during global cerebral ischemia–reperfusion and its effect in rats. Brain Res, 2010, 1345: 197–205.
9.Tay AS. Hydrogen sulfide protects neurons against hypoxic injury via stimulation of ATP-sensitive potassium channel/protein kinase C/extracellular signal-regulated kinase/heat shock protein 90 pathway. Neuroscience, 2010, 167: 277–286.
10.Li Z. Protective effects of exogenous hydrogen sulfide on neurons of hippocampus in a rat model of brain ischemia. Neurochem. Res, 2011, 36: 1840–1849.
11.Kida K. Inhaled hydrogen sulfide prevents neurodegeneration and movement disorder in a mouse model of Parkinson’s disease. Antioxid. Redox Signal, 2011, 15: 343–352.
12.Qu K. Hydrogen sulfide is a mediator of cerebral ischemic damage. Stroke, 2006, 37: 889–893.
13.秦浩,顾丽泽,高丽等. 硫化氢预处理对大鼠全脑缺血/再灌注损伤的保护作用及机制. 中国 医学科学院学报, 2013, 35(3): 249-253.
14.Hu LF. Hydrogen sulfide attenuates lipopolysaccharide-induced inflammation by inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase in microglia. J Neurochem, 2007, 100: 1121–1128.
15. Kabil O, Motl N, Banerjee R. H2S and its role in redox signaling. Biochim Biophys Acta, 2014,
844(8):1355-66.
16. 毛洪雅,杨洁琼,季 永. JAK2 / STAT3 调节抗增殖蛋白表达在 H2S 后处理心肌细胞中的保护 作用. 中国药理学通报, 2014 , 30(8): 1122 ~6.
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