喬瑞峰,汪明慧,解旭東

(1.陸軍總醫(yī)院衛(wèi)生干部訓練中心，北京 102300; 2.北京衛(wèi)戍區(qū)西城第一離職干部休養(yǎng)所門診部，北京 100055; 3.解放軍第二五二醫(yī)院神經內科，河北 保定 071000)

糖是絕大部分細胞能量的主要來源，其通過有氧和(或)無氧酵解生成ATP，為細胞活動提供最基本的能量[1]。1,6-二磷酸果糖( fructose-1,6-diphosphate，F(xiàn)DP)是細胞內糖酵解過程中產生的重要的中間代謝產物，是高效的糖分解媒介，具有促進糖酵解、提高糖酵解效率，調節(jié)細胞內K+、Ca2+等離子流動，維護細胞膜和溶酶體膜穩(wěn)定性等作用[2-3]。FDP作用廣泛，在多種細胞和組織如腦、腎、腸、肝、心臟等中能抵御損傷因素，發(fā)揮保護作用，還可降低敗血癥患者的病死率[4]。早在20世紀80年代就有研究證實，外源性FDP可通過血腦屏障被腦組織利用，并對腦組織功能有保護作用[5]。自此，學術界開始從不同角度、不同個體對外源性FDP進行研究，結果證實，外源性FDP在缺血、缺氧導致的腦損傷、一氧化碳中毒后腦損傷、高熱驚厥、癲癇發(fā)作等過程中均發(fā)揮了確實有效的腦保護作用[6-7]。同時臨床研究還發(fā)現(xiàn)，在用藥過程中外源性FDP具有較低的毒性作用和配伍禁忌，可采用口服或靜脈給藥，適用人群范圍較廣[8]，具有較高的臨床應用價值?，F(xiàn)就FDP在腦組織損傷中的保護作用進行綜述。

1 缺血、缺氧后腦損傷機制

腦組織是人體代謝最為活躍的器官，正常情況下，腦組織的耗氧量占人體總耗氧量的1/4，且腦組織幾乎無能量儲備，因而腦細胞對缺血、缺氧的耐受性極低。缺血、缺氧30 s，腦細胞的代謝就發(fā)生改變，1 min后神經元活動停止，5 min后腦組織出現(xiàn)壞死[9]。缺血、缺氧導致腦損傷的機制主要有以下幾種。

1.2細胞內Ca2+超載 正常情況下，神經系統(tǒng)信號的轉導依賴于突觸介導的受體活化和釋放神經遞質的突觸后膜細胞內離子的可調控性。離子的跨膜運動受能量依賴性N+，K+-ATP酶的精密調控。腦細胞發(fā)生缺血、缺氧損傷后，細胞膜的功能出現(xiàn)一過性受損，細胞內離子的水平和突觸遞質分布異常，導致細胞膜的電勢發(fā)生變化，Ca2+大量內流，導致細胞內Ca2+超載。Ca2+超載激活線粒體的Ca2+攝入，引起線粒體功能障礙，促進氧自由基生成，激活Ca2+依賴性降解酶，導致細胞結構損傷和代謝功能障礙[12]。在腦細胞受損的動物模型中，采用同位素標記Ca2+(45Ca2+)，在細胞損傷后6 h可檢測到細胞內45Ca2+的水平升高，4～7 d后45Ca2+的水平恢復正常[13]。細胞內Ca2+超載被認為是一系列級聯(lián)事件如糖代謝異常、線粒體功能受損、氧自由基生成增加等的重要誘發(fā)因素。此外，Ca2+超載也與腦損傷后的認知障礙有關[13]。

1.3炎癥反應加重 炎癥反應貫穿于缺血、缺氧導致腦損傷的全過程，在損傷急性期及慢性恢復過程中，損傷區(qū)及損傷周圍邊緣帶均檢測出顯著高表達的炎性細胞[14]。在缺血性卒中死亡者的腦組織病理切片中發(fā)現(xiàn)了炎性細胞浸潤[15-17]。在腦缺血、缺氧發(fā)生的24 h內，腦細胞受損或死亡觸發(fā)了炎癥反應，并導致了繼發(fā)性二次損傷。腦組織固有炎性細胞——小神經膠質細胞被激活，從而生成更多的促炎性細胞因子，使黏附分子聚集在腦血管內；趨化因子促使炎性細胞進入損傷區(qū)及周圍邊緣帶；血管內皮上附著的黏附分子吸附了更多的白細胞，造成微循環(huán)堵塞，同時血管通透性增加，促使炎性細胞外滲至腦實質[18]。激活的炎性細胞合成多種細胞毒性因子，如促炎性細胞因子、基質金屬蛋白酶、一氧化氮、氧自由基等，破壞了血腦屏障及細胞外基質，導致了腦實質的二次損傷。

1.4高能磷酸化合物(high-energy phosphate，HEP)缺乏 機體內存在一些含有磷酸基團的化合物，如ATP、磷酸肌酸、3-磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸等，磷酸基團水解時可釋放出較多的自由能，因此被稱為HEP。磷酸肌酸的作用類似于HEP的蓄水池，在肌酸激酶的作用下，ATP轉化為磷酸肌酸，當能量需求增加時，磷酸肌酸再轉化為ATP，直接參與能量代謝。腦組織發(fā)生缺血、缺氧時，導致氧化磷酸化脫偶聯(lián)和HEP缺乏，同時因自由基生成過多造成線粒體損傷。氧化磷酸化脫偶聯(lián)導致ATP生成減少，腺苷、肌苷、次黃嘌呤等也相應減少，使得HEP底物減少，這又進一步加重了ATP的減少[19]。參與細胞能量代謝的物質減少，勢必影響細胞的能量供給，導致細胞受損或死亡，從而造成腦組織損傷。

2 外源性FDP腦保護作用的機制

外源性FDP的腦保護作用與改善無氧糖酵解效率、穩(wěn)定細胞膜、調節(jié)細胞內Ca2+水平密切相關[20-21]。此外，細胞內信號轉導通路也參與了外源性FDP腦保護作用中Ca2+水平的調節(jié)過程，但這方面的機制還有待進一步研究[22]。外源性FDP在多種腦損傷模型中均表現(xiàn)出腦保護作用[23-24]。早期研究顯示，外源性FDP可抑制興奮性神經毒素導致的神經元壞死，且這種保護作用呈劑量依賴性，其可能是通過p38絲裂原激活蛋白激酶/胞外信號調節(jié)激酶通路減少自由基的生成而發(fā)揮作用，但具體的機制尚不清楚[25]。對炎癥引起的腦細胞損傷的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DP參與了黏附分子在腦內皮細胞的表達，這與FDP調控的脂肪多聚糖誘導的黏附分子和白細胞在腦內皮細胞中的表達以及對核因子κB活性的抑制有關，髓樣分化因子88和β干擾素TIR結構域銜接蛋白依賴的信號轉導通路也參與了炎癥引起的腦細胞損傷過程[6]。在豬獲得性腦缺血模型中，靜脈注射外源性FDP后，腦組織中乳酸/丙酮酸的比例下降，腦組織中丙酮酸的水平升高；缺血后8 h，乳酸水平開始下降[26]。提示外源性FDP通過參與腦細胞代謝改善腦缺氧。用外源性FDP孵育缺血的突觸體發(fā)現(xiàn)，外源性FDP可降低細胞內游離Ca2+的水平，降低一氧化氮的水平[12]。

3 外源性FDP腦的保護作用

3.1腦缺血 外源性FDP對缺血、缺氧的腦組織有保護作用，可降低腦損傷的程度和死亡率。人為阻斷大鼠大腦中動脈后給予外源性FDP顯示出較好的腦保護作用[27]。對低溫造成的豬腦損傷模型的研究顯示，外源性FDP注射組7 d存活率為83.3%(10/12)，而氯化鈉注射組為41.7%(5/12)；與氯化鈉注射組相比，外源性FDP注射組行為障礙較輕，靜脈血中肌酸激酶同工酶的水平及顱內壓明顯低于氯化鈉注射組，而腦組織中葡萄糖和丙酮酸的水平顯著高于氯化鈉注射組[28]。我國早在2001年就對外源性FDP治療急性腦梗死的有效性和安全性進行了多中心、隨機雙盲臨床試驗，入選對象為發(fā)病72 h內的急性腦梗死患者，給予患者外源性FDP治療21 d。該研究認為，外源性FDP是治療急性腦梗死安全有效的藥物，且患者的耐受性良好[29]。研究發(fā)現(xiàn)，給予缺氧導致腦損傷的新生兒14 d外源性FDA治療后，外源性FDP組新生兒行為評分、糖原磷酸化同工酶測定值及頭顱磁共振成像等多項檢測指標明顯優(yōu)于安慰劑組[30]。

3.2抗驚厥 反復熱性驚厥可使大腦處于缺氧狀態(tài)，致使腦細胞能量代謝障礙，ATP生成不足，最終導致神經元細胞受損。動物實驗發(fā)現(xiàn)，在驚厥過程中無論是給予靜脈劑型還是口服劑型的外源性FDP都具有很好的腦保護作用，且效果呈劑量依賴性[31]。究其原因，一方面可能與藥物透過血腦屏障，改善了腦細胞代謝有關；另一方面，腦組織中葡萄糖的磷酸戊糖途徑較其他組織更為活躍，這一途徑生成了還原性煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，后者可生成谷胱甘肽，而內生型谷胱甘肽具有抗驚厥的作用[32]。

3.3一氧化碳中毒 低水平的一氧化碳作為神經調質發(fā)揮第二信使的作用，還具有一定的腦保護作用；而高水平的一氧化碳可對腦組織造成急性及延遲性嚴重、不可逆性損傷[33]。在大鼠一氧化碳中毒模型中，海馬趾神經元細胞線粒體的超微結構被嚴重破壞，線粒體膜電位降低[34]。炎癥反應也參與了一氧化碳導致的急性腦損害，在一氧化碳中毒大鼠的海馬趾中檢測到高水平表達的炎性細胞因子[34]。一項關于大鼠急性一氧化碳中毒的研究顯示，給予不同劑量的外源性FDP能較好地降低急性一氧化碳中毒后的死亡率，減少記憶力減退的發(fā)生，同時還可以保護Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性，減少海馬趾神經壞死[35]。

3.4抗癲癇發(fā)作 外源性FDP具有抗癲癇的作用，但具體作用機制尚不完全明確。在誘導的顳葉癲癇發(fā)作的動物模型中給予外源性FDP后，誘發(fā)癲癇所需的誘發(fā)劑量增加，發(fā)作后間期延長，這可能是因為外源性FDP調節(jié)了神經細胞特異性K+-Cl-協(xié)同轉運蛋白2與Na+-K+-Cl-協(xié)同轉運蛋白1之間的平衡，抑制了癲癇誘導的K+-Cl-協(xié)同轉運蛋白2表達的下降，降低了癲癇發(fā)作時Na+-K+-Cl-協(xié)同轉運蛋白1的表達，從而起到了保護癲癇發(fā)作時海馬趾神經的作用[36]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在離體癲癇模型中，F(xiàn)DP的抗癲癇樣作用與非特異性Ca2+通道阻滯有關，在不影響Ca2+通道活性的前提下ICa的活性減少40%[37]。

3.5對未成熟腦的保護作用 與成熟大腦相比，未成熟大腦對缺血、缺氧的耐受性較差，其病理損傷也不同于成熟大腦。國外學者研究發(fā)現(xiàn)，給予外源性FDP預處理的未成熟動物大腦可減低高熱驚厥造成的腦損傷程度，對有害物質的反應性也降低[38]。國內研究表明，在未成年動物的高熱驚厥模型中，誘導驚厥發(fā)作前腹膜腔分別注射低劑量和高劑量的外源性FDP，結果顯示，高劑量組驚厥發(fā)作的程度明顯減輕、驚厥持續(xù)時間縮短；電鏡下顯示，高劑量組腦海馬趾CA1區(qū)細胞線粒體腫脹程度和內質網脫顆粒程度均減輕，突觸活動區(qū)域長度增加，突觸面曲度增加[39]。

4 DP的藥動學

外源性FDP通常以鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽的形式存在，有穩(wěn)定的注射劑型，也有口服的片劑、膠囊、沖劑及口服液等。臨床常用的外源性FDP有注射用果糖二磷酸鈉和口服果糖二磷酸鈉兩種劑型[40]。

外源性FDP進入體內后廣泛分布在機體的多個組織器官中。研究發(fā)現(xiàn)，經腹膜給予成年大鼠外源性FDP 0.5 g/kg后，可在大鼠的血、腦、肝、腎、肌肉以及脂肪組織中檢測到FDP，且血液和腦組織中的水平相近，說明注射外源性FDP可順利通過血腦屏障；12 h后肝、腎、肌肉以及脂肪組織中的FDP達到基線水平，而血液和腦組織中FDP的水平雖較峰值下降，但仍高于基線水平[41]。張力等[42]給予大鼠尾靜脈注射FDP-Mg2+，采用酶法測定FDP和Mg2+的血藥濃度，結果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DP-Mg2+進入生物體后解離為FDP和Mg2+，并按照各自固有的藥動學特點在體內消除，F(xiàn)DP進入生物體后，廣泛分布于全身體液，呈線性消除，血漿半衰期為8～10 min。國外研究顯示，F(xiàn)DP鈉鹽靜脈注射后，10 min后大鼠體內的血藥濃度達高峰，20 min后放射活性最高的器官是腎臟，其余依次為肝、小腸、肌肉、肺、腦、心[43]。對口服FDP在活體中的藥動學特點進行研究發(fā)現(xiàn)，口服低劑量時，血清藥物時間曲線顯示不出明顯的血藥濃度峰值，只有口服大劑量時才能檢測到明顯的血藥峰值[8]?？紤]口服劑型進入體內后，在吸收過程中存在腸道損耗，提示口服治療時，需選擇大劑量。

5 FDP的不良反應

FDP的不良反應較小。王淑梅和張勝利[44]對256例公開報道的外源性FDP相關性藥物不良反應進行總結和分析，結果顯示，靜脈用藥最常見的不良反應是藥物對血管的局部刺激和輸液部位疼痛，占46.4%；其次是過敏反應如蕁麻疹、皮膚瘙癢、藥疹、過敏性哮喘等，占23%；其他少見的不良反應包括腹脹、痛風、口周麻木、頭痛等；嚴重不良反應極少發(fā)生。有報道輸注外源性FDA后可發(fā)生變應性休克、呼吸驟停及竇性停搏，但未有致死性病例報道[45]。

臨床應用過程中出現(xiàn)的不良反應主要以局部刺激癥狀和皮膚損害等輕微不適為主，嚴重致死性不良反應極為少見。藥物本身的不良反應還與患者的個體差異、肝腎功能以及滴注速度有關。宋立江等[45]對果糖二磷酸鈉做的毒理學評價顯示，口服劑型的果糖二磷酸鈉在低、中劑量時(1.67 g/kg、3.33 g/kg)對大鼠的生長發(fā)育無影響，病理學檢查示肝、胃、十二指腸、腎臟等器官無異常；服用大劑量(6.67 g/kg)果糖二磷酸鈉后，大鼠生長遲緩，病理切片示肝臟和腎臟均有不同程度損害。

國家第5批化學藥品說明書顯示，以0.4 g/min和0.6 g/min的速度靜脈滴注FDP，實驗用大鼠和兔的致死量分別為5.0 g/kg和5.8 g/kg。不同給藥途徑的致死量差異極大。本品注射速度宜緩慢，目前推薦以不超過0.5 g/(kg·h)為宜。急性毒性反應可能與大劑量FDP水解后大量無機磷進入血液有關。在配伍禁忌方面，注射用果糖二磷酸鈉與注射用磷霉素鈉、注射用奧美拉唑鈉、注射用呋塞米存在配伍禁忌[46]。

6 小 結

FDP是糖無氧代謝過程中的重要中間媒介，是高效的糖分解媒介，具有促進糖酵解、提高糖酵解效率、調節(jié)細胞內K+、Ca2+等離子的流動、維護細胞膜和溶酶體膜的穩(wěn)定性等作用。由此演化而來的外源性FDP通常以鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽的形式存在，有穩(wěn)定的注射劑型，口服的片劑、膠囊、沖劑及口服液等。外源性FDP經不同的給藥途徑進入體內后，廣泛分布在機體的多個組織器官中，且可順利通過血腦屏障，在神經系統(tǒng)缺血、缺氧、高熱驚厥等損傷性疾病中有良好的治療作用?；A和臨床試驗從不同角度證實外源性FDP在多種腦損傷中具有積極的保護作用，作用機制包括減少自由基生成，抑制Ca2+超載。炎癥反應貫穿了腦損傷的整個過程，外源性FDP可減輕炎癥反應造成的二次損害。目前已經明確，多條細胞信號轉導通路參與了外源性FDP的保護作用，包括p38絲裂原激活蛋白激酶/胞外信號調節(jié)激酶、髓樣分化因子88以及β干擾素TIR結構域銜接蛋白介導的轉導通路等，但具體的作用機制還有待進一步深入研究。外源性FDP具有不良反應少，給藥方便，配伍禁忌少，臨床用藥靈活等特點。靜脈用藥后最常見的不良反應是藥物對血管的局部刺激和輸液部位疼痛，幾乎占不良反應的一半，所以靜脈應用需注意控制滴速，不宜過快。外源性FDP具有較好的臨床應用前景，在腦保護機制上還需深入的研究。