略论米诺环素对新生儿缺血缺氧性脑损伤的保护作用获奖科研报告

略论米诺环素对新生儿缺血缺氧性脑损伤的保护作用获奖科研报告新生儿缺血缺氧性脑病（HIE）是指围生期由各种因素引起的缺氧和脑血流减少或暂停而导致胎儿和新生儿的脑损伤，多见于足月儿，是导致儿童神经系统伤残的常见原因之一。目前认为该疾病可能的病因是宫内或出生时窒息、缺氧引起的代谢障碍、细胞损伤、以及血管调节机制障碍、脑血流减少等。其病理改变主要是脑水肿、神经元坏死、皮层、基底节、间脑、脑干等部位的局灶性坏死、以及脑室周围白质软化等。目前临床上对该病缺乏特异性的治疗。米诺环素是一种四环素类抗生素，在脑缺血、脑创伤、神经退行性疾病动物模型中显示了抗炎、抗凋亡和神经保护作用。其对新生儿缺血缺氧性脑病所造成的脑损伤具有保护作用，其保护机制涉及多个方面。本文就米诺环素对新生儿缺血缺氧性脑损伤后具体保护作用机制进行研究，为其在临床应用提供参考。

一、新生儿缺血缺氧性脑损伤

正常生理状况下，脑组织对氧气和葡萄糖的需求量较高。缺血缺氧（HI）后，损伤主要发生在大脑代谢率高，高血流量和大量兴奋性氨基酸聚集的部位。缺氧后脑细胞有氧代谢减弱，取而代之的是无氧代谢，脑细胞依靠无氧代谢产生大量乳酸，并堆积在细胞内导致酸中毒和脑水肿。同时，由于无氧代谢产生的ATP远远少于有氧代谢，致使细胞膜离子泵功能受损，细胞膜对离子的通透性增高，细胞外离子顺浓度差通过细胞膜，胞内Na+、Cl-、Ca2-和H20增多，引起细胞水肿，线粒体和溶酶体肿胀，自由基生成增加，最终造成细胞损伤和死亡。因此HI后一系列的病理生理过程“瀑布式的发生”，多种机制相互作用，共同导致不可逆的脑损伤。

二、米诺环素的结构和特性

米诺环素一是一种半合成的第二代四环素类衍生物，其对金黄色葡萄球菌、链球菌、脑膜炎双球菌等革兰阳性及革兰阴性球菌等都有着较好的抗菌作用。米诺环素广泛应用于痤疮、口腔感染、梅毒、莱姆病和霍乱等疾病的治疗。口服米诺环素具有吸收好、疗效佳、半衰期长，显示出很强的组织渗透能力以及接近100%生物利用度等优点。由于其脂溶性高，易透过血脑屏障，具有广泛的神经保护作用，因此它能够治疗许多神经退行性疾病。在众多成年动物模型中，例如帕金森病、肌萎缩侧索硬化症、阿尔茨海默病、多发性硬化症，以及脊髓损伤、脑溢血、外伤性脑损伤等神经系统疾病的治疗中，米诺环素都能有效改善损伤后的大脑。此外，其在急性缺血性脑中风的临床试验中也表现出良好的神经保护作用。

三、米諾环素对HI后脑保护作用

1、抑制兴奋性毒性作用

在HI后，神经元突触前膜释放大量谷氨酸，并同时伴有谷氨酸再摄取机制受损，造成突触间隙大量谷氨酸堆积。堆积的谷氨酸持续刺激突触后的谷氨酸受体。胞内Ca2+持续增高后将介导一系列的毒性反应，最终导致神经元变性，坏死。米诺环素可通过抑制Ca2+内流来减少兴奋性毒性作用，与此同时抑制Ca2+内流还有助于维持囊泡内神经递质的释放，减轻由大量谷氨酸释放所导致的神经元损伤。它还抑制5-脂肪氧合酶的活性来对抗NMDA受体介导的神经元死亡，以及减少细胞外多巴胺的产生来减轻由甲基苯丙胺所导致的脑内兴奋性毒性作用。

2、抗细胞凋亡作用

在HI后，细胞在各种促凋亡因素作用下释放细胞色素c，激活凋亡所需的caspase-3蛋白酶，促进脑内细胞凋亡，导致脑损伤。米诺环素能够抑制活化的caspase-3形成以及增加抗凋亡蛋白的表达，对神经系统起保护作用。在人类内皮细胞中，米诺环素可通过诱导bcl-2以及X染色体连锁凋亡抑制蛋白的表达来对抗氧化应激，对受损后的细胞起保护作用。米诺环素能抑制凋亡蛋白激活因子-1的产生，该因子是形成凋亡复合体的关键蛋白，而凋亡复合体与caspase的激活密切相关。因此抑制该因子的产生，能减轻caspase所介导的细胞凋亡。米诺环素抗细胞凋亡机制与细胞内是否存在Apaf-1有关。

3、抑制脑内炎症反应

炎症反应在HI后所造成的脑损伤中起着重要的作用。在缺血性脑中风、HIE以及兴奋性脑损伤动物模型中均得到了证实，而脑内炎症反应主要以小胶质细胞活化为特征。小胶质细胞为脑内的免疫细胞，在受到各种刺激后由静息状态变为活化状态并启动脑内炎症反应。活化的小胶质细胞产生和释放过多的炎症介质，例如IL-1β、IL-6、TNF-α、RNS、iNOS等。脑内其他免疫细胞也会激活，激活后他们同样会产生ROS，并通过酶催化作用，产生大量炎症因子。大量炎症介质的释放会造成少突胶质细胞死亡，轴突变性及对不成熟血脑屏障的破坏。米诺环素有抑制小胶质细胞活化的作用，还能抑制T细胞的活化，具有抑制CD4+T细胞分泌细胞因子以及CD4+T细胞活性的作用。其作用机制与它能选择性地抑制NFAT所调节转录途径的激活，NFAT1同型因子的核易位，增强NFAT激酶-GSK3的活性和减少胞内Ca2+内流来加强NFAT1磷酸化作用有关。米诺环素能阻止脑内损伤区域趋化因子的传导，间接反映米诺环素在HIE中具有抗炎作用。米诺环素的神经保护以及抗炎作用还与其能抑制多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1。

4、促进神经元生长

米诺环素对受损后的神经系统具有保护作用，其作用机制与米诺环素能对神经元进行修饰并促进神经元生长发育有关。而内质网蛋白（IP3）受体，常见信号分子（PLC-γ、P13K、Akt、p38MAPK以及Ras/RaF/ERK/MAPK）的信号通路，在米诺环素促进神经元生长发育的过程中发挥着重要作用。同样在PCI2细胞里也发现，米诺环素也能显著地加强神经生长因子的产生，继而促进神经元的生长，修复受损后的脑。

四、结语

尽管米诺环素在新生儿疾病的治疗中存在着许多副作用，但是米诺环素作为一个治疗HIE的潜在药物，在众多成年人的神经退行性疾病临床试验中取得了很好的治疗效果，越来越多新的研究成果也对米诺环素在新生儿疾病应用的禁令提出