引用本文: 張立超, 曹慧芳, 王晨宇, 周元龍, 劉懷軍. N-甲基-D-天冬氨酸受體在梗阻性黃疸時中樞神經系統損傷中的作用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(8): 1023-1027. doi: 10.7507/1007-9424.20150268 復制
梗阻性黃疸是由于如膽總管結石、膽管狹窄或者膽管癌等良、惡性疾病導致的膽總管梗阻而引起的膽管系統梗阻,膽汁排泄受阻,使膽紅素經膽汁逆流入血產生高膽紅素血癥而引起的黃疸[1],故稱為梗阻性黃疸。梗阻部位可發生在肝內膽管或肝外膽管。引起梗阻性黃疸最常見的原因有膽總管結石、Mirrizi綜合征、膽管癌、胰頭癌等。膽管受到阻塞時患者可出現皮膚、鞏膜黃染,尿顏色加深,大便顏色變淺,可有血清膽紅素、總膽汁酸、堿性磷酸酶、谷氨酰轉移酶等顯著增高[2]。膽紅素可使神經細胞脫失和破壞,造成神經損傷。本綜述主要闡述引起神經損傷的N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體在機體梗阻性黃疸時對中樞神經系統損傷的作用。
1 NMDA受體引起神經損傷的途徑
膽紅素可使神經細胞脫失和破壞,造成腦損傷,最明顯的損傷部位包括蒼白球、海馬和底丘腦,而鮮有皮質、白質、中腦和腦干部位的受累[3]。有研究[4-5]發現,膽紅素可使海馬區神經細胞呈嗜酸性改變,并且使染色質邊集、濃縮,細胞核出現凹陷,但未出現凋亡小體,這個現象仍基本符合凋亡的組織學改變,而且神經細胞凋亡的發生率可隨著腦組織內膽紅素濃度的增加而明顯增加,即與腦組織內膽紅素濃度呈明顯正相關,進一步驗證了高膽紅素血癥時膽紅素可導致神經細胞凋亡[6]。
神經細胞和星形膠質細胞是神經系統中間接膽紅素主要的靶細胞,受膽紅素神經毒性時可分別表現為凋亡和線粒體功能的改變[7]。神經細胞只有在大劑量膽紅素作用時才以壞死為主要表現[8]。非結合膽紅素不僅只累及蒼白球,在人類尸檢研究中發現黑質、下丘腦核也易受累;其次是腦干神經細胞核團,特別是支配聽覺、眼球運動及前庭的神經細胞核團,損傷這些部位會出現如張力障礙、運動失調、凝視障礙、聽覺障礙等相應癥狀[9];其他易損區還包括小腦浦肯野細胞、海馬H223區,而新紋狀體及丘腦未見明顯改變[10]。Furukawa [10]發現,梗阻性黃疸的狗可在腦神經細胞中發現單純細胞萎縮、核固縮、噬神經現象和幽靈細胞,并且7 d后黃疸組的基底神經節、豆狀核和紅核可見神經細胞的改變,13 d后神經細胞改變范圍則擴大到包括丘腦、大腦皮層和黑質。
興奮性氨基酸,尤其是谷氨酸在神經系統興奮傳導過程中有重要的作用,它可持續激活NMDA受體,并通過一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)生成一氧化氮(NO),而NO及其衍生物產生的興奮性神經毒性可導致神經細胞死亡[11],同時NO與神經細胞凋亡也密切相關。
NMDA受體參與興奮性突觸傳遞主要集中在突觸后膜,在突觸信號事件及蛋白相互作用過程中具有重要意義,它也是大腦皮層神經活動和突觸可塑性不可缺少的成分[12]。海人酸受體(kainic acid receptor,KAR)和α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxa-zolep-propionate receptor,AMPAR)屬于這類受體。
NMDA受體對Ca2+具有高通透性[13],調節細胞膜內外K+、Na+、Ca2+等的濃度,如果NMDA受體活化通道開放,可以促進Na+和Ca2+內流,通過多種途徑激活下游多條信號傳導通路,從而將突觸信號傳遞給突觸后神經細胞。NMDA受體介導的鈣離子依賴性信號傳導機制參與了神經細胞的發育、突觸可塑性、學習記憶、藥物依賴、認知等多種神經功能調節[14],在腦卒中、癲癇、中風、精神分裂癥、神經性疼痛等[15]及一些神經退行性疾病的病理過程中也發揮關鍵作用[16],NMDA過度激活,引起興奮性神經毒性[17],從而導致神經細胞的死亡[18-19]。
NMDA受體過度激活導致了鈣內流,從而激發了一系列的酶類反應,導致了神經細胞毒性甚至死亡,這個過程導致了氧負離子的形成,也導致了神經毒性[20]。有研究發現,氨中毒也是由谷氨酸的NMDA受體介導[21-22],是這類受體的過度激活最終導致了神經細胞的變性和壞死[23]。
NMDA受體在神經細胞存活中所起的作用也是多方面的,除了與神經退行性疾病中谷氨酸傳遞的興奮性神經毒性導致細胞死亡有關以外[24],它所介導的突觸傳遞對于神經發育及腦發育中的中樞神經細胞存活也是必不可少的[25]。Palmer等[26]于20世紀80年代即提出NMDA受體過度活化參與介導膽紅素腦病發生的設想。后來陸續有研究發現了這個情況,McDonald等[27]將NMDA分別注入到普通黃疸鼠和口服磺胺類藥物的黃疸幼鼠腦內,并與同窩的非黃疸鼠相比,發現提前給予NMDA受體阻滯劑MK-801的鼠腦部的組織損傷要小,也證實了高膽紅素血癥可以加強NMDA的細胞毒性,膽紅素腦病發生與NMDA受體的過度活化有關[28]。
目前研究認為,氧化應激損傷是膽紅素中毒性腦病發生中的一個關鍵機制。活性氧簇的增加已經被證實與膽紅素中毒性腦病及其并發癥的發生密切相關,而氧化應激損傷則是膽紅素中毒性腦病的關鍵機制之一[29-30]。間接膽紅素可抑制神經細胞膜的生物功能,降低細胞內核酸及核蛋白的合成,并影響線粒體氧化活力及能量代謝,也就是說間接膽紅素損傷了線粒體的功能。Chroni等[11]對梗阻性黃疸大鼠模型腦組織氧化狀態的影響進行了研究,將24只雄性Wistar大鼠隨機分為對照組、假手術組及膽總管結扎組,分別于術后第5 d和第10 d處死,然后分別自實驗大鼠的大腦皮質、中腦及小腦幾個部位的組織取材,通過硫醇的氧化還原狀態(蛋白質和非蛋白質組分)和脂質過氧化水平的變化進行評估其氧化應激水平,結果發現,還原性谷胱甘肽和蛋白質硫醇減少,而蛋白質二硫化物和脂質過氧化增加,梗阻性黃疸大鼠第10 d時的氧化應激更加明顯,梗阻性黃疸和氧化應激在大鼠大腦之間的相關性,提示了類似的發病機制可能在膽汁淤積性肝病中發揮關鍵作用而最終導致人體的肝性腦病,該研究得出結論,在梗阻性黃疸早期和晚期時的氧化應激狀態與黃疸有關聯,指出氧化應激是膽紅素介導的腦病的一個重要機制。
2 NMDA受體特征
2.1 NMDA受體的組成與分布
NMDA受體存在多種不同的亞型,結構上它是由許多不同的亞單位構成的異四聚體,可以與細胞內多種蛋白相互作用[31]。NMDA受體亞單位包括兩個必需的功能亞基NR1和兩個調節亞基,其中功能亞基NR1是必不可少的,它是由一個基因經過選擇性剪接而來,并且存在于所有的功能性NMDA受體通道中。調節亞基則包括NR2和較為少見的NR3。NR2的功能具有不均一性,這是由于NR2存在多個相關基因即NMDA受體2A~2D [32]。NR3亞單位包括2種亞型NR3A、NR3B,每個亞型由不同的基因編碼[33]。
NMDA受體在海馬、黑質紋狀體、皮層、丘腦、前腦等組織中表達豐富,各種亞單位在腦的不同區域及腦的不同發育階段表達各異,不同的亞單位在不同細胞中的表達也不同,海馬以NR1、NR2A及NR2B為主,中腦黑質中以NR1和NR2D為主[34],大腦皮層及丘腦表達NR1、NR2A、NR2B及NR2D。
目前認為,NMDA受體性質、功能和亞基與突觸內外分布有關[35]。突觸內的NMDA受體亞基主要以NR1/NR2A亞基為主,而突觸外的NMDA受體則以NR1/NR2B亞基為主,但同時也存在一小部分NR2A亞基的表達[36]。Hardingham等[37]認為,突觸內的NMDA受體主要通過發揮抗氧化應激作用,促進神經細胞的存活,而突觸外的NMDA受體主要通過興奮毒性而促進神經細胞凋亡[38]。Liu等[39]發現,細胞興奮性毒性損傷和神經細胞死亡與含有NR2B的NMDA受體激活有關,促進神經細胞缺血耐受[40]及存活則與含有NR2A的NMDA受體激活有關。
2.2 NMDA受體的電生理
生理及神經退變情況下都存在著氧自由基產物及脂質過氧化產物的增加。脂質過氧化可以改變突觸可塑性,增加神經細胞對興奮性毒性的易感性。Lu等[41]發現,脂質過氧化產物4HN對NMDA介導的離子流具有雙相作用。NMDA受體的活化水平與對神經細胞作用密切相關,它具有雙重作用,作為Ca2+信號通路的效應器,既可以促細胞存活,又可以促細胞凋亡[42],且促細胞存活較促細胞凋亡對Ca2+親和力要高,由于促細胞存活通路的活化必須依賴Ca2+/鈣調蛋白的激活,而促細胞凋亡通路的活化卻并不依賴Ca2+/鈣調蛋白的激活,而僅需要Ca2+的直接激活,故促神經細胞存活通路的活化所需的Ca2+濃度低,而促神經細胞凋亡通路所需的Ca2+濃度高[43]。
2.3 NMDA受體及拮抗劑在氧化應激損傷中的作用途徑
2.3.1 NMDA受體在氧化應激損傷中的作用途徑
研究[44]發現,NMDA受體過度激活可以導致培養基中神經細胞的氧自由基形成。Betzen等[45]研究發現,NMDA受體是神經損傷的介導者,是與神經興奮性毒性和氧化應激有關的受體,它通過自由基誘導的氧化損傷使細胞對NMDA受體刺激的反應性增加。激活NMDA受體可以引起NOS合成NO增多[46],而NMDA受體阻滯劑MK-801則可以減少NOS,從而降低NO的含量[47],這種觀點也被諸多研究支持,如急性氨中毒大鼠的大腦抗氧化酶活性明顯降低,超氧化物的形成明顯增加,氨的毒性是通過激活NMDA受體介導,NMDA受體拮抗劑MK-801能阻止氨誘導的超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的產生,并且通過NMDA受體的過度激活介導氨誘導的腦組織氧化應激[48];抗氧化劑斯哚巴丁(stobadine)通過其抗氧化及抗自由基作用來對抗缺氧或氧中毒引起的NMDA受體結合位點減少而發揮細胞保護作用[49]。
2.3.2 NMDA受體拮抗劑在氧化應激損傷中的作用途徑
NMDA受體阻滯劑MK-801(dizocilpine)是一種中樞神經系統保護類藥物,是NMDA受體特異性強的非競爭性拮抗劑,屬于抗驚厥類藥物,易于通過血腦屏障,它可以與中樞神經系統或外周器官組織中的NMDA受體復合物離子通道內苯環己哌啶位點相結合,非競爭性特異性阻滯NMDA受體,從而減輕Ca2+超載,降低谷氨酸的神經毒性[13],調控各種信號轉導通路[50],發揮其對神經細胞的保護作用[51]。已有大量研究[52-53]證實,在多種原因造成的神經細胞損傷如視神經中,MK-801具有保護作用。還有研究[54]認為,提前腹腔注射MK-801能有效地阻止興奮性氨基酸與突觸后NMDA受體結合,從而減少神經細胞的損傷,保護神經細胞。在動物在體實驗研究中,Hoffman等[55]將膽紅素注入小豬并且口服硫代異唑,然后用3H-MK-801和3H-谷氨酸鹽評估,發現NMDA通道在膽紅素存在時更加開放,應用MK-801阻滯NMDA受體之后防止了氨中毒導致的過氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的下降,而這些酶都是具有保護作用的,結果表明,氨中毒所導致的這些酶類的下降是由NMDA受體介導的;同樣,MK-801防止了氨中毒所導致的丙二醛的上升。但是有文獻[48]報道,單獨應用NMDA受體阻滯劑MK-801能夠增加caspase-3相關的凋亡,并引起微管相關蛋白-2缺失,導致精神疾病,這在某種程度上也限制了MK-801的臨床應用。另外,Jara-Prado等[56]發現,NMDA受體阻滯劑MK-801可完全阻斷同型半胱氨酸所誘導的細胞脂質過氧化,表明神經末端的氧化損傷與NMDA受體的激活有關。有研究[57]用復制大鼠肢體缺血再灌注損傷模型實驗發現,給予NMDA受體阻滯劑MK-801后,腦組織中丙二醛含量下降,bcl-2、cytoC、caspase-3蛋白表達降低且細胞凋亡減少,可能是因為MK-801通過降低谷氨酸興奮性毒性作用及氧自由基損傷、影響凋亡相關基因表達來達到腦保護的目的。目前暫無NMDA受體阻滯劑在梗阻性黃疸動物模型中抗氧化應激損傷的研究報道。
3 結論和展望
盡管臨床上梗阻性黃疸患者較多且研究已經證實高膽紅素血癥可致中樞神經系統發生明顯的氧化應激損傷,但抗氧化治療在梗阻性黃疸中的應用仍是學者疑惑和關注的問題。
梗阻性黃疸患者抗氧化治療應該從病因學入手,若能夠阻斷線粒體產生過多的活性氧,則可能從根本上控制梗阻性黃疸時中樞神經系統病變的發生與發展。
目前有不少文獻描述了核因子E2相關因子2(Nrf2)通路及NMDA受體阻滯劑導致中樞神經系統氧化應激損傷,但目前尚無Nrf2通路及NMDA受體在梗阻性黃疸引起中樞神經系統氧化應激損傷時有何作用的研究。NMDA受體阻滯劑MK-801對多種原因造成的神經細胞損傷具有保護作用[58],但其有效劑量與中毒劑量相差很少,易引起中樞神經系統癥狀[59],臨床應用需要進一步研究探討。
總之,高膽紅素血癥時神經細胞內損傷和氨基酸遞質的傳遞是個紛繁復雜的過程,NMDA受體及其阻滯劑在其中的作用、具體應用方法等還有待進一步研究,以期為臨床診療高膽紅素血癥患者的中樞神經損傷提供方法及依據。
梗阻性黃疸是由于如膽總管結石、膽管狹窄或者膽管癌等良、惡性疾病導致的膽總管梗阻而引起的膽管系統梗阻,膽汁排泄受阻,使膽紅素經膽汁逆流入血產生高膽紅素血癥而引起的黃疸[1],故稱為梗阻性黃疸。梗阻部位可發生在肝內膽管或肝外膽管。引起梗阻性黃疸最常見的原因有膽總管結石、Mirrizi綜合征、膽管癌、胰頭癌等。膽管受到阻塞時患者可出現皮膚、鞏膜黃染,尿顏色加深,大便顏色變淺,可有血清膽紅素、總膽汁酸、堿性磷酸酶、谷氨酰轉移酶等顯著增高[2]。膽紅素可使神經細胞脫失和破壞,造成神經損傷。本綜述主要闡述引起神經損傷的N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體在機體梗阻性黃疸時對中樞神經系統損傷的作用。
1 NMDA受體引起神經損傷的途徑
膽紅素可使神經細胞脫失和破壞,造成腦損傷,最明顯的損傷部位包括蒼白球、海馬和底丘腦,而鮮有皮質、白質、中腦和腦干部位的受累[3]。有研究[4-5]發現,膽紅素可使海馬區神經細胞呈嗜酸性改變,并且使染色質邊集、濃縮,細胞核出現凹陷,但未出現凋亡小體,這個現象仍基本符合凋亡的組織學改變,而且神經細胞凋亡的發生率可隨著腦組織內膽紅素濃度的增加而明顯增加,即與腦組織內膽紅素濃度呈明顯正相關,進一步驗證了高膽紅素血癥時膽紅素可導致神經細胞凋亡[6]。
神經細胞和星形膠質細胞是神經系統中間接膽紅素主要的靶細胞,受膽紅素神經毒性時可分別表現為凋亡和線粒體功能的改變[7]。神經細胞只有在大劑量膽紅素作用時才以壞死為主要表現[8]。非結合膽紅素不僅只累及蒼白球,在人類尸檢研究中發現黑質、下丘腦核也易受累;其次是腦干神經細胞核團,特別是支配聽覺、眼球運動及前庭的神經細胞核團,損傷這些部位會出現如張力障礙、運動失調、凝視障礙、聽覺障礙等相應癥狀[9];其他易損區還包括小腦浦肯野細胞、海馬H223區,而新紋狀體及丘腦未見明顯改變[10]。Furukawa [10]發現,梗阻性黃疸的狗可在腦神經細胞中發現單純細胞萎縮、核固縮、噬神經現象和幽靈細胞,并且7 d后黃疸組的基底神經節、豆狀核和紅核可見神經細胞的改變,13 d后神經細胞改變范圍則擴大到包括丘腦、大腦皮層和黑質。
興奮性氨基酸,尤其是谷氨酸在神經系統興奮傳導過程中有重要的作用,它可持續激活NMDA受體,并通過一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)生成一氧化氮(NO),而NO及其衍生物產生的興奮性神經毒性可導致神經細胞死亡[11],同時NO與神經細胞凋亡也密切相關。
NMDA受體參與興奮性突觸傳遞主要集中在突觸后膜,在突觸信號事件及蛋白相互作用過程中具有重要意義,它也是大腦皮層神經活動和突觸可塑性不可缺少的成分[12]。海人酸受體(kainic acid receptor,KAR)和α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxa-zolep-propionate receptor,AMPAR)屬于這類受體。
NMDA受體對Ca2+具有高通透性[13],調節細胞膜內外K+、Na+、Ca2+等的濃度,如果NMDA受體活化通道開放,可以促進Na+和Ca2+內流,通過多種途徑激活下游多條信號傳導通路,從而將突觸信號傳遞給突觸后神經細胞。NMDA受體介導的鈣離子依賴性信號傳導機制參與了神經細胞的發育、突觸可塑性、學習記憶、藥物依賴、認知等多種神經功能調節[14],在腦卒中、癲癇、中風、精神分裂癥、神經性疼痛等[15]及一些神經退行性疾病的病理過程中也發揮關鍵作用[16],NMDA過度激活,引起興奮性神經毒性[17],從而導致神經細胞的死亡[18-19]。
NMDA受體過度激活導致了鈣內流,從而激發了一系列的酶類反應,導致了神經細胞毒性甚至死亡,這個過程導致了氧負離子的形成,也導致了神經毒性[20]。有研究發現,氨中毒也是由谷氨酸的NMDA受體介導[21-22],是這類受體的過度激活最終導致了神經細胞的變性和壞死[23]。
NMDA受體在神經細胞存活中所起的作用也是多方面的,除了與神經退行性疾病中谷氨酸傳遞的興奮性神經毒性導致細胞死亡有關以外[24],它所介導的突觸傳遞對于神經發育及腦發育中的中樞神經細胞存活也是必不可少的[25]。Palmer等[26]于20世紀80年代即提出NMDA受體過度活化參與介導膽紅素腦病發生的設想。后來陸續有研究發現了這個情況,McDonald等[27]將NMDA分別注入到普通黃疸鼠和口服磺胺類藥物的黃疸幼鼠腦內,并與同窩的非黃疸鼠相比,發現提前給予NMDA受體阻滯劑MK-801的鼠腦部的組織損傷要小,也證實了高膽紅素血癥可以加強NMDA的細胞毒性,膽紅素腦病發生與NMDA受體的過度活化有關[28]。
目前研究認為,氧化應激損傷是膽紅素中毒性腦病發生中的一個關鍵機制。活性氧簇的增加已經被證實與膽紅素中毒性腦病及其并發癥的發生密切相關,而氧化應激損傷則是膽紅素中毒性腦病的關鍵機制之一[29-30]。間接膽紅素可抑制神經細胞膜的生物功能,降低細胞內核酸及核蛋白的合成,并影響線粒體氧化活力及能量代謝,也就是說間接膽紅素損傷了線粒體的功能。Chroni等[11]對梗阻性黃疸大鼠模型腦組織氧化狀態的影響進行了研究,將24只雄性Wistar大鼠隨機分為對照組、假手術組及膽總管結扎組,分別于術后第5 d和第10 d處死,然后分別自實驗大鼠的大腦皮質、中腦及小腦幾個部位的組織取材,通過硫醇的氧化還原狀態(蛋白質和非蛋白質組分)和脂質過氧化水平的變化進行評估其氧化應激水平,結果發現,還原性谷胱甘肽和蛋白質硫醇減少,而蛋白質二硫化物和脂質過氧化增加,梗阻性黃疸大鼠第10 d時的氧化應激更加明顯,梗阻性黃疸和氧化應激在大鼠大腦之間的相關性,提示了類似的發病機制可能在膽汁淤積性肝病中發揮關鍵作用而最終導致人體的肝性腦病,該研究得出結論,在梗阻性黃疸早期和晚期時的氧化應激狀態與黃疸有關聯,指出氧化應激是膽紅素介導的腦病的一個重要機制。
2 NMDA受體特征
2.1 NMDA受體的組成與分布
NMDA受體存在多種不同的亞型,結構上它是由許多不同的亞單位構成的異四聚體,可以與細胞內多種蛋白相互作用[31]。NMDA受體亞單位包括兩個必需的功能亞基NR1和兩個調節亞基,其中功能亞基NR1是必不可少的,它是由一個基因經過選擇性剪接而來,并且存在于所有的功能性NMDA受體通道中。調節亞基則包括NR2和較為少見的NR3。NR2的功能具有不均一性,這是由于NR2存在多個相關基因即NMDA受體2A~2D [32]。NR3亞單位包括2種亞型NR3A、NR3B,每個亞型由不同的基因編碼[33]。
NMDA受體在海馬、黑質紋狀體、皮層、丘腦、前腦等組織中表達豐富,各種亞單位在腦的不同區域及腦的不同發育階段表達各異,不同的亞單位在不同細胞中的表達也不同,海馬以NR1、NR2A及NR2B為主,中腦黑質中以NR1和NR2D為主[34],大腦皮層及丘腦表達NR1、NR2A、NR2B及NR2D。
目前認為,NMDA受體性質、功能和亞基與突觸內外分布有關[35]。突觸內的NMDA受體亞基主要以NR1/NR2A亞基為主,而突觸外的NMDA受體則以NR1/NR2B亞基為主,但同時也存在一小部分NR2A亞基的表達[36]。Hardingham等[37]認為,突觸內的NMDA受體主要通過發揮抗氧化應激作用,促進神經細胞的存活,而突觸外的NMDA受體主要通過興奮毒性而促進神經細胞凋亡[38]。Liu等[39]發現,細胞興奮性毒性損傷和神經細胞死亡與含有NR2B的NMDA受體激活有關,促進神經細胞缺血耐受[40]及存活則與含有NR2A的NMDA受體激活有關。
2.2 NMDA受體的電生理
生理及神經退變情況下都存在著氧自由基產物及脂質過氧化產物的增加。脂質過氧化可以改變突觸可塑性,增加神經細胞對興奮性毒性的易感性。Lu等[41]發現,脂質過氧化產物4HN對NMDA介導的離子流具有雙相作用。NMDA受體的活化水平與對神經細胞作用密切相關,它具有雙重作用,作為Ca2+信號通路的效應器,既可以促細胞存活,又可以促細胞凋亡[42],且促細胞存活較促細胞凋亡對Ca2+親和力要高,由于促細胞存活通路的活化必須依賴Ca2+/鈣調蛋白的激活,而促細胞凋亡通路的活化卻并不依賴Ca2+/鈣調蛋白的激活,而僅需要Ca2+的直接激活,故促神經細胞存活通路的活化所需的Ca2+濃度低,而促神經細胞凋亡通路所需的Ca2+濃度高[43]。
2.3 NMDA受體及拮抗劑在氧化應激損傷中的作用途徑
2.3.1 NMDA受體在氧化應激損傷中的作用途徑
研究[44]發現,NMDA受體過度激活可以導致培養基中神經細胞的氧自由基形成。Betzen等[45]研究發現,NMDA受體是神經損傷的介導者,是與神經興奮性毒性和氧化應激有關的受體,它通過自由基誘導的氧化損傷使細胞對NMDA受體刺激的反應性增加。激活NMDA受體可以引起NOS合成NO增多[46],而NMDA受體阻滯劑MK-801則可以減少NOS,從而降低NO的含量[47],這種觀點也被諸多研究支持,如急性氨中毒大鼠的大腦抗氧化酶活性明顯降低,超氧化物的形成明顯增加,氨的毒性是通過激活NMDA受體介導,NMDA受體拮抗劑MK-801能阻止氨誘導的超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的產生,并且通過NMDA受體的過度激活介導氨誘導的腦組織氧化應激[48];抗氧化劑斯哚巴丁(stobadine)通過其抗氧化及抗自由基作用來對抗缺氧或氧中毒引起的NMDA受體結合位點減少而發揮細胞保護作用[49]。
2.3.2 NMDA受體拮抗劑在氧化應激損傷中的作用途徑
NMDA受體阻滯劑MK-801(dizocilpine)是一種中樞神經系統保護類藥物,是NMDA受體特異性強的非競爭性拮抗劑,屬于抗驚厥類藥物,易于通過血腦屏障,它可以與中樞神經系統或外周器官組織中的NMDA受體復合物離子通道內苯環己哌啶位點相結合,非競爭性特異性阻滯NMDA受體,從而減輕Ca2+超載,降低谷氨酸的神經毒性[13],調控各種信號轉導通路[50],發揮其對神經細胞的保護作用[51]。已有大量研究[52-53]證實,在多種原因造成的神經細胞損傷如視神經中,MK-801具有保護作用。還有研究[54]認為,提前腹腔注射MK-801能有效地阻止興奮性氨基酸與突觸后NMDA受體結合,從而減少神經細胞的損傷,保護神經細胞。在動物在體實驗研究中,Hoffman等[55]將膽紅素注入小豬并且口服硫代異唑,然后用3H-MK-801和3H-谷氨酸鹽評估,發現NMDA通道在膽紅素存在時更加開放,應用MK-801阻滯NMDA受體之后防止了氨中毒導致的過氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的下降,而這些酶都是具有保護作用的,結果表明,氨中毒所導致的這些酶類的下降是由NMDA受體介導的;同樣,MK-801防止了氨中毒所導致的丙二醛的上升。但是有文獻[48]報道,單獨應用NMDA受體阻滯劑MK-801能夠增加caspase-3相關的凋亡,并引起微管相關蛋白-2缺失,導致精神疾病,這在某種程度上也限制了MK-801的臨床應用。另外,Jara-Prado等[56]發現,NMDA受體阻滯劑MK-801可完全阻斷同型半胱氨酸所誘導的細胞脂質過氧化,表明神經末端的氧化損傷與NMDA受體的激活有關。有研究[57]用復制大鼠肢體缺血再灌注損傷模型實驗發現,給予NMDA受體阻滯劑MK-801后,腦組織中丙二醛含量下降,bcl-2、cytoC、caspase-3蛋白表達降低且細胞凋亡減少,可能是因為MK-801通過降低谷氨酸興奮性毒性作用及氧自由基損傷、影響凋亡相關基因表達來達到腦保護的目的。目前暫無NMDA受體阻滯劑在梗阻性黃疸動物模型中抗氧化應激損傷的研究報道。
3 結論和展望
盡管臨床上梗阻性黃疸患者較多且研究已經證實高膽紅素血癥可致中樞神經系統發生明顯的氧化應激損傷,但抗氧化治療在梗阻性黃疸中的應用仍是學者疑惑和關注的問題。
梗阻性黃疸患者抗氧化治療應該從病因學入手,若能夠阻斷線粒體產生過多的活性氧,則可能從根本上控制梗阻性黃疸時中樞神經系統病變的發生與發展。
目前有不少文獻描述了核因子E2相關因子2(Nrf2)通路及NMDA受體阻滯劑導致中樞神經系統氧化應激損傷,但目前尚無Nrf2通路及NMDA受體在梗阻性黃疸引起中樞神經系統氧化應激損傷時有何作用的研究。NMDA受體阻滯劑MK-801對多種原因造成的神經細胞損傷具有保護作用[58],但其有效劑量與中毒劑量相差很少,易引起中樞神經系統癥狀[59],臨床應用需要進一步研究探討。
總之,高膽紅素血癥時神經細胞內損傷和氨基酸遞質的傳遞是個紛繁復雜的過程,NMDA受體及其阻滯劑在其中的作用、具體應用方法等還有待進一步研究,以期為臨床診療高膽紅素血癥患者的中樞神經損傷提供方法及依據。