作者：范顺志，龙连圣，安徽医科大学附属解放军第九八医院神经外科
创伤性脑损伤（traumaticbraininjury，TBI）是由创伤所致的脑部损伤，也是目前世界范围内一个重要的公共卫生和社会经济问题。国外流行病学调查结果显示，TBI的年发生率为558/10万人。尽管部分发达国家TBI的发生率有所下降，但仍是45岁以下人群死亡的主要原因。全世界每年超过500万人死于外伤，其中TBI占1/3。在所有脑损伤引起的后遗症中，TBI引起的运动、认知、情绪情感障碍是影响患者后期生活质量的常见后遗症状。据报道，TBI后有53.1%的患者将在伤后1年内产生重度抑郁症，这是普通人群抑郁症发生率的7.9倍，据估计美国约有530万人存在TBI相关残疾。
相对较高的发病率与相对较差的预后凸显出TBI问题的严峻性。而TBI的治疗方法可以大致分为手术和药物两种。由于我国幅员辽阔，地域、经济、文化及理念的不同导致TBI相关手术的临床救治差异较大。丁苯酞是我国自主研发的化学合成的一类新药，多用于各种神经疾病。近年来，丁苯酞在TBI患者救治中的作用成为研究热点，国内外学者在相关领域进行了大量动物和临床研究，然而结果不尽相同。现对丁苯酞的药理作用与TBI损伤机制的联系、丁苯酞在TBI中的作用机制以及丁苯酞的安全性进行综述。
1.丁苯酞的药理作用与TBI损伤机制的联系
丁苯酞的有效成分提取自芹菜种子，所以又称为芹菜甲素，对改善急性缺血性脑卒中患者神经功能的缺损十分有效。相关研究表明，丁苯酞有助于改善急性缺血性脑卒中和进行性脑梗死患者的预后，提高患者的日常生活能力。在实验诱导的缺血性脑卒中的模型中，丁苯酞可降低脑水肿的严重程度，减少神经元细胞坏死。
此外，丁苯酞的神经保护作用在阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化和痴呆患者中仍有效。丁苯酞改善缺血性脑部疾病预后的机制可能与增加缺血区毛细血管数量，明显改善脑缺血区的微循环和血流量，提高脑灌注量；保护线粒体，改善脑组织能量代谢，减少神经细胞凋亡；抑制炎症反应以及抑制血栓形成等因素有关。此外，需要强调的是，我国国家食品药品监督管理总局于2002年批准丁苯酞用于治疗临床缺血性脑卒中，而对于TBI患者的治疗暂无临床研究证实丁苯酞可以使TBI患者获益，但就其伤后病理损伤机制而言丁苯酞的药理作用完全适用于TBI。
通常将TBI按损伤机制分类分为原发性脑损伤和继发性脑损伤。原发性脑损伤是指由致伤因素直接造成、立即引发的神经细胞病理生理反应过程。继发性脑损伤是由原发性脑损伤引起，出现在原发性脑损伤后的数小时或几天的神经细胞损伤，常导致脑组织肿胀和缺血缺氧性脑损伤。常见的继发性脑损伤包括弥漫性脑水肿、迟发性颅内出血、脑梗死、脑疝等。原发性脑损伤在外力作用的瞬间已经决定，TBI治疗的主要目的是减少继发性脑损伤，阻断其病理过程的进展，尤其是挽救缺血半暗带的脑组织。相关分子生物学研究表明，TBI导致神经细胞死亡的主要病理过程包括谷氨酸兴奋毒性，离子失衡，炎症反应和氧化应激。
丁苯酞的药理作用具有多效性，主要表现在可以阻断缺血性脑卒中继发导致的脑损伤的多个病理环节。而脑组织局部缺血、缺氧是TBI病理损伤的主要表现形式，可见研究丁苯酞对于TBI患者的临床应用具有重要价值。
2.丁苯酞在TBI中的作用机制
2.1丁苯酞保护脑血管和血脑屏障（bloodbrainbarrier，BBB）
1999年，Chong等在大鼠侧脑室注入自体血液造成蛛网膜下腔出血模型，观察丁苯酞对局部脑血流的改善作用及BBB通透性的保护作用。结果表明，丁苯酞（5～20mg/kg）腹腔注射明显提高蛛网膜下腔出血后3h内尾状核的血流量，但无明显的剂量效应关系。该研究还发现在颅内出血后5min和3h分别给予丁苯酞（10mg/kg，腹腔注射）、尼莫地平（0.25mg/kg，腹腔注射）均能明显降低蛛网膜下腔出血6h后皮质脑组织中伊文蓝的含量，提示其对BBB的通透性有明显的保护作用。
Chong等对TBI大鼠的实验表明，在伤后5min和1h给予60mg/kg的丁苯酞腹腔注射能减轻脑水肿严重程度和减少脑组织中的伊文思蓝含量，该研究还表明伤后5min和1h给予50mg/kg的丁苯酞可以减轻伤后24h大鼠记忆功能的损伤，但该研究没有阐明这种现象的机制。
但Zhao等认为TBI常伴有蛛网膜下腔出血、血管痉挛、脑缺血/再灌注、缺氧和脑水肿，上述因素共同作用最终导致持续性脑缺血和脑水肿，将TBI大鼠随机分为4组：对照组、损伤组、低剂量组（80mg/kg）、高剂量组（160mg/kg）。在伤后立即腹腔注射相应的丁苯酞或空白液。结果显示，在损伤组中大鼠颅内毛细血管的数量明显减少，残存毛细血的管壁变硬，微血管密度明显低于对照组。大鼠脑组织伊文思蓝含量在伤后3h显著增加，直至伤后6h后稍有下降，于伤后24h再次增加，并在伤后72h达到峰值。伤后脑水肿面积急剧增加，并在72h达到高峰。上述结果是由直接损伤导致的脑毛细血管的机械损伤、紧密连接的开放性、BBB通透性增加以及最终的血管性脑水肿引起的一系列继发性病理现象。在后期，由于脑缺血，缺氧和水肿加重，导致BBB的结构和功能进一步受损。
该研究结果显示，丁苯酞治疗后毛细血管损伤程度明显减轻，微血管密度和脑血流量明显增加，以上效果均呈剂量依赖性。最终证实丁苯酞通过减轻脑组织血管损伤，保护血管结构和功能的完整性，促进受损区域血管结构的再生，从而提高伤后的脑血流量，减轻脑水肿。其可能的分子机制是基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinases，MMPs）在BBB开放机制中发挥重要作用，特别是MMP-9。
研究证实，外源性干预MMP-9活性的大鼠，其脑缺血后脑梗死体积较对照组明显缩小。MMP-9的底物主要为Ⅳ型胶原蛋白，其主要位于细胞质，Ⅳ型胶原蛋白是血管基膜的重要成分，而后者是BBB的主要成分。TBI患者MMP-9的检测结果明显高于正常值，过度降解神经血管基质进而损伤BBB。丁苯酞减轻脑水肿的作用主要是其可抑制脑外伤后的MMP-9过度表达，使Ⅳ型胶原蛋白免遭其降解，最终降低BBB的通透性，减轻伤后脑水肿。
2.2丁苯酞减轻氧化应激
细胞防御是细胞免受氧化应激损伤的重要因素。最重要的细胞防御机制是受到核因子E2相关因子2（nuclearfactorE2-relatedfactor2，Nrf2）调控的多种抗氧化防御基因，包括血红素氧和酶1（hemeoxygenase-1，HO-1）、醌氧化还原酶1［NAD（P）H：quinoneoxidoreductase，NQO1］和其他抗氧化酶。在生理条件和低氧化应激环境下，Nrf2与其抑制蛋白（Keap1）结合固定于细胞质中，两者通过泛素蛋白酶途径降解。氧化和亲电子应激改变了Nrf2-Keap1复合物的结构，促进Nrf2移位至细胞核。
缺乏Nrf2使皮质星形胶质细胞和神经元易受氧化应激影响。Nrf2的激活可以保护缺血区域的神经功能。在给予外源性Nrf2激活剂后，脑水肿，BBB通透性，细胞凋亡和运动障碍得到改善。因此，促进Nrf2移位至细胞核被认为是提高组织抗氧化应激能力的有效方法。
Liu等认为，在TBI后24h存在脑挫伤皮质周围氧化性物质含量增加以及抗氧化酶活性下降的现象，提示TBI可以导致脑组织产生氧化应激。而多项研究表明丁苯酞作为抗氧化酶的诱导剂在神经细胞中发挥抗氧化作用。在其大鼠实验中也证实，给予TBI模型丁苯酞（100mg/kg，腹腔注射）治疗可以缓解脑挫伤引起的氧化应激，减轻脑水肿，改善神经系统功能，这一反应是由保护性基因上游调节区的抗氧化反应元件来调控。
丁苯酞能通过Nrf2-抗氧化反应元件途径激活抗氧化酶如超氧化物歧化、谷胱甘肽过氧化物酶、HO-1和NQO1等，从而发挥抗氧化的功效。其中可能的机制是丁苯酞促进特定的招募因子CREB结合蛋白（CREBbindingprotein，CBP）结合于Nrf2下游基因，NQO1和HO-1。而NQO1和HO-1可能促进CBP介导的Nrf2乙酰化，加速Nrf2的表达。研究结果表明，丁苯酞诱导的CBP表达可以充当Nrf2表达的激活剂。HO-1和NQO-1是Nrf2最知名的下游基因，其能维持细胞内氧化还原平衡。
HO-1活化后可以产生胆绿素，胆绿素进一步转化成还原胆红素，后者是人体中有效的抗氧化剂。另外，HO-1依赖性的铁离子释放促进铁螯合蛋白的表达，后者可以通过芬顿反应（一种高级氧化反应）阻止H2O2向羟基自由基的转化，发挥抗氧化的作用。重要的是，HO-1和铁蛋白均由Nrf2调控。因此，丁苯酞在TBI后的抗氧化方面也应用广泛。
2.3丁苯酞保护线粒体
线粒体在细胞增殖、控制代谢、合成ATP供能、平衡细胞膜电位、钙储存以及控制细胞凋亡中发挥重要作用。Zhao等观察到TBI后24h细胞质中增加的细胞色素C多是由线粒体释放的。细胞色素C释放可能导致线粒体电子传递链的破坏、氧化磷酸化以及严重的ATP生成障碍和细胞凋亡。在该实验中，丁苯酞治疗组［100mg/（kg·d），首剂伤后5min］的细胞质中细胞色素C含量较盐水对照组更低，提示其线粒体功能保存较好。
相关研究表明，丁苯酞可以改善氧化应激和线粒体损伤，进而减少血管内皮细胞的死亡。其可能的机制是线粒体的能量代谢途径中的复合体Ⅳ的核心结构在整个进化过程中是高度保守的，其中的3个亚基均由线粒体DNA编码。由于线粒体DNA在线粒体基质中暴露，缺乏蛋白质的保护和损伤修复机制。因此，易受缺氧、超氧自由基、氧化应激等因素破坏，这种损伤可能会影响线粒体呼吸链复合物的结构和功能，导致电子泄露增加和能量代谢紊乱。
丁苯酞可以显著提高线粒体呼吸链中复合体Ⅳ的活性并维持线粒体膜的完整性。线粒体通透性转换孔的异常开放会导致内外线粒体膜电荷分布异常降低跨膜电位进而影响线粒体功能。丁苯酞能减少线粒体通透性转换孔的异常开放，阻断细胞色素C内线粒体膜释放通路，减少细胞质中细胞色素C的含量，发挥保护线粒体，稳定内环境的作用。实验结果表明，丁苯酞治疗组线粒体保留了更多的凋亡诱导因子（apoptosis-inducingfactor，AIF），而核内的AIF保留较少。细胞色素C和AIF是半胱天冬酶依赖性和非半胱天冬酶依赖性细胞凋亡的主要标志物，提示丁苯酞可以多途径抑制TBI后的细胞凋亡。
丁苯酞长期治疗组（治疗持续至伤后21d）脑组织中神经营养素（如脑源性神经营养因子）和促血管生成因子（如血管内皮生长因子、内皮型一氧化氮合酶）的水平显著增加。脑源性神经营养因子可以增强神经元分化，促进神经突起生长和维持神经祖细胞和神经元在发育过程中的活性。丁苯酞对神经发生和血管生成的作用可能是其促进脑外伤后长期功能恢复的原因。但丁苯酞对改善TBI大鼠脑功能和降低伤后抑郁焦虑的发生率差异无统计学意义。
2.4丁苯酞的纳米递送
中枢神经系统的纳米药物递送被认为是提高药物与靶细胞亲和力以及提升药物性能的新选择。相关研究表明纳米线递送药物可以在中枢神经系统损伤和神经退行性疾病中发挥重要作用。Feng等研究显示，伤后4～8h给予丁苯酞处理（40mg/kg，腹腔注射）可以降低BBB的通透性和减少脑水肿与脑肿胀，而高剂量组（60mg/kg，腹腔注射）的效果更显著。该研究结果还显示，20mg和40mg的丁苯酞纳米递送即可达到上述脑保护效果。
3.丁苯酞的安全性
丁苯酞的不良反应较少，主要为转氨酶的暂时性升高，停药后多降至正常，此外胃肠道反应和精神症状鲜有发生。Xiong等分析21项临床试验中13项报道不良事件，胃肠不适（1.7%～8.0%）和肝功能异常（1.6%～12.5%）是最常见的不良反应，无严重不良事件。体外数据显示，过量的丁苯酞可以产生毒性，实验大鼠的中毒剂量为250mg/（kg·d）。低于100mg/（kg·d）的剂量不会对大鼠产生不良反应，低于10mg/（kg·d）的剂量几乎不会对人体产生影响。
一项涉及304例患者使用丁苯酞的临床试验中，丁苯酞治疗前后患者红细胞、白血病、血小板、胆固醇、三酰甘油、血尿素氮、血肌酐、活化部分凝血活酶时间、国际标准化比值比较差异无统计学意义。因此，丁苯酞对血细胞、凝血功能、血脂和肾功能均无太大影响。该研究还显示，丁苯酞组治疗后丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶升高，但丁苯酞组与对照组比较差异无统计学意义。
4.小结
对于重型TBI，治疗的目标在于挽救患者生命，而轻中型TBI，更应该在挽救患者生命的同时，减少患者后遗症，提高患者后期生活质量，提升患者和家庭的幸福感。但截至目前虽已完成200多项药物治疗颅脑创伤的临床多中心随机双盲研究（Ⅰ级证据），但还没有一种药物具有十分肯定的疗效。从伦理学、患者需要和临床实践的角度出发，存在神经功能损伤的患者应积极给予神经保护药物治疗。
丁苯酞可以保护脑血管和BBB、减轻受伤脑组织的氧化应激、保护线粒体改善脑代谢进而阻断继发性脑损伤的病理过程。可见，研究丁苯酞对TBI患者的临床应用有重要意义。目前对丁苯酞减轻TBI患者脑组织损伤和改善TBI患者伤后中枢神经功能缺陷的分子生物学机制的研究并不透彻，相信关于丁苯酞在TBI方面的研究会更加深入、彻底。
来源：范顺志,龙连圣.丁苯酞在创伤性脑损伤救治中的研究进展[J].医学综述,(21):4302-4306.
