内皮素受体拮抗剂对脑血管痉挛的治疗作用
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2005年9月18日
作者:张军臣
脑血管痉挛(CVS)是蛛网膜下腔出血(SAH)最常见的高危并发症之一，是SAH患者致残和致死的重要原因[1]。许多资料表明，内皮素(ET)参与了SAH后CVS和迟发性脑缺血的病理生理过程，而这一过程是通过两种ET受体(ET receptor, ET-R)介导的[1，2]。近年来，对ET-R拮抗剂在CVS预防和治疗中的作用进行了实验和临床研究，取得了一定的疗效。
1 ET-R拮抗剂的分类
自1991年首次发现ET-R以来，多种ET-R拮抗剂已在多种SAH模型中和SAH患者中显示出逆转CVS的作用。按与ETA-R和ETB-R亲和力的不同，ET-R可分为：(1)选择性ETA-R拮抗剂，其对ETA-R的选择性较ETB-R 高103~104倍，包括BQ-123、BQ-485、TA-0201和TBC11251等；(2)选择性ETB-R拮抗剂，包括BQ-788和RES-701-1等；(3)混合性ET-R拮抗剂，包括Bosentan和TAK-044等，它们既能阻断ETA-R，又能阻断ETB-R[3]。研究最多的是BQ系列和FR139317，但对Bosentan和TBC系列的研究正逐步成为热点。
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2 ET-R拮抗剂对CVS的预防作用
SAH前应用ET-R拮抗剂，使SAH后CVS减轻甚至不发生，则称为ET-R拮抗剂对CVS的预防作用。1994年Itoh等[4]较早证明了ETA-R拮抗剂BQ-123对CVS的预防作用。他先用微渗透泵向狗脑池内持续给药，小剂量组1×10 -6mol/d，大剂量组5×10-6mol/d，2 d后建立二次出血SAH模型，7 d后发现空白对照组基底动脉直径缩小到原来的(70.4±4.6)%，小剂量组(79.3±6.6)%，大剂量组缩小到原来的(97.6±7.8)%，几乎完全防止了血管痉挛。这表明BQ-123对CVS的预防作用呈剂量依赖性。Clozel等[5]用大鼠单出血SAH模型也证明，脑池内给予BQ-123可以完全防止SAH后60~120 min脑血流的减少，而静脉给药无此作用，说明作为一种环状多肽，BQ-123不能透过血脑屏障。
过去人们对ETB-R能否预防CVS一直持怀疑态度，因为ETB-R包括ETB1-R、ETB2-R两种亚型，ETB1-R位于血管内皮细胞上，可引起血管松弛因子NO释放而使血管舒张；而ETB2-R位于血管平滑肌上，可介导血管收缩[1]。因此有人认为，ETB-R阻断剂有可能与ETB1-R结合抑制NO的生成和释放而加重CVS。最近，Zuccarello[6]的实验证实，ETB-R拮抗剂BQ-788(混合性ETB1/B2-R拮抗剂)和RES-701-1(选择性ETB1-R拮抗剂)均有预防CVS的作用。先向兔脑池内注射BQ-788或RES-701-1(10μmol/L)，1 d后制作二次出血模型，7 d后脑血管造影显示BQ-788组和RES-701-1组基底动脉直径较单纯SAH组扩张20%，表明ETB-R拮抗剂可以预防CVS。
, 百拇医药
SAH后，内皮细胞释放的ET除引起血管痉挛外，还可引起血管壁的继发性病理过程，包括外膜炎症细胞浸润、肌层肿胀和坏死以及内膜增生。Kikkawa等[7]对狗二次出血模型用组织学方法证实，早期静脉给予ETA-R拮抗剂TA-0201不仅能预防CVS，并且还可以防止血管平滑肌和内皮细胞变性坏死，并抑制外膜白细胞浸润。
3 ET-R拮抗剂对CVS的治疗作用
CVS发生后再用ET-R拮抗剂，CVS程度减轻，表明ET-R拮抗剂对CVS具有治疗作用。Zimmermann等[8]用狗二次出血模型证明了混合性ET-R拮抗剂Bosentan的治疗作用。实验狗每天2次口服Bosentan(30 mg/kg)，对照组口服安慰剂，第8天时试验组基底动脉直径缩小(13.1±11.2)%，而对照组却缩小(30.7±12.4)%(P<0.001)。1998年，Kita等[9]静脉给予二次出血模型狗ETA-R拮抗剂S-0139发现，首次剂量0.83 mg/(kg·min)×12 min后予28 μg/(kg·min)剂量维持7 d，则痉挛的基底动脉和脊髓动脉均扩张；如只给予28 μg/(kg·min)剂量维持，则无治疗作用。药物浓度监测发现，S-0139进入SAH狗脑脊液的速度和浓度高于正常对照组。Sato等[10]的
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实验进一步证实，S-0139不仅扩张痉挛的基底动脉，而且也可改善CVS引起的脑缺血症状。模型建立成功5 d后，10只SAH狗中3只出现轻度共济失调(肌张力下降和步态异常)，5只中度共济失调(头低垂和多涎)，2只重度共济失调(不能站立)，而同一时间脑池内给予S-0139的5只SAH狗中仅有2只表现为轻度共济失调。他们认为，继发于CVS的小脑缺血是动物产生共济失调的原因，S-0139通过抑制ETA-R介导的血管收缩改善了临床症状。Zuccarello[6]证实，ETB-R拮抗剂BQ-788和RES-701-1也有治疗CVS的作用。
在CVS发生过程中，除血管平滑肌细胞外，血管成肌纤维细胞和Ⅴ型胶原也参与了痉挛的发生机制。Ogihare等[11]用培养的脑血管细胞证实，ET-1能促进成肌纤维细胞收缩血管，作用的强度与ET浓度呈正相关，ETA-R拮抗剂BQ-485能够拮抗这一作用。
4 ET-R 拮抗剂的治疗作用机制
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Josko等[12]观察SAH大鼠血清ET-1浓度的变化发现，SAH后30 min ET-1浓度升高，60 min恢复至术前水平；但SAH前应用BQ-123 40 nmol的实验组，其ET-1水平在SAH后30和60 min时均高于术前，由此认为ETA-R抑制CVS的机制可能是BQ-123竞争性拮抗了ET-1对ETA-R的激动作用。
Zuccarello等[6]探讨了ETB-R拮抗剂防治CVS的作用机制。他们先用ET转化酶抑制剂磷阿米酮(phosphoramidon)处理SAH大鼠以抑制内源性ET-1，然后经枕大池给予外源性ET-1 3 nmol/L，最后经脑池给予BQ-788(混合性ETB1/B2-R拮抗剂)和RES-701-1(选择性ETB1-R拮抗剂)，并观察ETB-R拮抗剂对血管痉挛的影响，结果发现，ETB-R拮抗剂不仅未能使血管痉挛缓解，反而分别使基底动脉直径缩小40%和50%。他们分析认为，如果ETB1-R活化诱导内皮细胞产生的内源性ET-1与SAH后CVS无直接关系，那么无论SAH后CVS还是注射外源性ET-1引起的CVS 均可因ETB-R拮抗剂加重，而实验结果显示ETB-R拮抗剂缓解了前者，但加重了后者，由此他们提出，ETB-R拮抗剂防治CVS的机制在于阻止了ETB1-R介导的内源性ET-1的正反馈释放效应，而与ETB2-R介导的缩血管机制无关。
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5 给药途径
ET-R拮抗剂的给药途径可分全身和局部两种，全身给药包括静脉滴注、静脉推注、皮下注射和口服；局部给药包括脑池内注射和鞘内注射。选择何种给药途径取决于药物的理化性质，BQ-123不能透过血脑屏障，只能脑池内给药[9]；S-0139、BQ135和FR13917都是普通的多肽，口服无效，静脉或脑池内给药均有效，但这也限制了其在CVS中的应用。非肽类ET-R拮抗剂由于具有口服有效的特点，已引起人们的很大兴趣。如Bosentan，是1994年由Clozel采用结构优化技术从Ro46-2005中提取的一种新混合性ET-R拮抗剂，又称Ro47-0203，其最大的特点是口服和静脉注射均有效，故较其他ET-R拮抗剂有更广阔的应用前景。到目前为止，在所有ET-R拮抗剂中，Bosentan仍是最有效的[13]。Zuccarello等[6]报道，高选择性ETA-R拮抗剂PD155080也是一种非肽类物质，口服后的绝对生物利用度高达87%。
6 副作用
, 百拇医药
最近，Shaw等[13]对一种混合性ET-R拮抗剂TAK-044进行了Ⅱ期临床试验。他们采用随机双盲对照法对402例SAH患者进行了3个月的观察，发现患者对TAK-044有良好的耐受性，副作用包括高血压和头痛，这与TAK-044的扩血管效应有关，但患者都能忍受。另外，患者对Bosentan也具有很好的耐受性，但静脉注射可能会引起一些兴奋或刺激症状。在动物实验中，Bosentan不影响基础血压、心率，这一点是非常有意义的，因为目前常用于SAH治疗的尼莫地平和其他药物在治疗的同时可引起明显的全身血压下降。但有报道发现，Bosentan可引起猴癫痫、偏瘫和颅内血肿，认为这些副作用是给药剂量过大所致[14]。
7 展望
目前，尽管仍有报道认为ET-R拮抗剂不能治疗CVS，但ET-R拮抗剂的发现必将为CVS的防治提供一条新的途径。非肽类ET-R拮抗剂的研制和开发正引起人们的广泛关注，在不久的将来，非肽类ET-R拮抗剂有可能会在治疗CVS中发挥越来越重要的作用。
参 考 文 献 略, 百拇医药
脑血管痉挛(CVS)是蛛网膜下腔出血(SAH)最常见的高危并发症之一，是SAH患者致残和致死的重要原因[1]。许多资料表明，内皮素(ET)参与了SAH后CVS和迟发性脑缺血的病理生理过程，而这一过程是通过两种ET受体(ET receptor, ET-R)介导的[1，2]。近年来，对ET-R拮抗剂在CVS预防和治疗中的作用进行了实验和临床研究，取得了一定的疗效。
1 ET-R拮抗剂的分类
自1991年首次发现ET-R以来，多种ET-R拮抗剂已在多种SAH模型中和SAH患者中显示出逆转CVS的作用。按与ETA-R和ETB-R亲和力的不同，ET-R可分为：(1)选择性ETA-R拮抗剂，其对ETA-R的选择性较ETB-R 高103~104倍，包括BQ-123、BQ-485、TA-0201和TBC11251等；(2)选择性ETB-R拮抗剂，包括BQ-788和RES-701-1等；(3)混合性ET-R拮抗剂，包括Bosentan和TAK-044等，它们既能阻断ETA-R，又能阻断ETB-R[3]。研究最多的是BQ系列和FR139317，但对Bosentan和TBC系列的研究正逐步成为热点。
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2 ET-R拮抗剂对CVS的预防作用
SAH前应用ET-R拮抗剂，使SAH后CVS减轻甚至不发生，则称为ET-R拮抗剂对CVS的预防作用。1994年Itoh等[4]较早证明了ETA-R拮抗剂BQ-123对CVS的预防作用。他先用微渗透泵向狗脑池内持续给药，小剂量组1×10 -6mol/d，大剂量组5×10-6mol/d，2 d后建立二次出血SAH模型，7 d后发现空白对照组基底动脉直径缩小到原来的(70.4±4.6)%，小剂量组(79.3±6.6)%，大剂量组缩小到原来的(97.6±7.8)%，几乎完全防止了血管痉挛。这表明BQ-123对CVS的预防作用呈剂量依赖性。Clozel等[5]用大鼠单出血SAH模型也证明，脑池内给予BQ-123可以完全防止SAH后60~120 min脑血流的减少，而静脉给药无此作用，说明作为一种环状多肽，BQ-123不能透过血脑屏障。
过去人们对ETB-R能否预防CVS一直持怀疑态度，因为ETB-R包括ETB1-R、ETB2-R两种亚型，ETB1-R位于血管内皮细胞上，可引起血管松弛因子NO释放而使血管舒张；而ETB2-R位于血管平滑肌上，可介导血管收缩[1]。因此有人认为，ETB-R阻断剂有可能与ETB1-R结合抑制NO的生成和释放而加重CVS。最近，Zuccarello[6]的实验证实，ETB-R拮抗剂BQ-788(混合性ETB1/B2-R拮抗剂)和RES-701-1(选择性ETB1-R拮抗剂)均有预防CVS的作用。先向兔脑池内注射BQ-788或RES-701-1(10μmol/L)，1 d后制作二次出血模型，7 d后脑血管造影显示BQ-788组和RES-701-1组基底动脉直径较单纯SAH组扩张20%，表明ETB-R拮抗剂可以预防CVS。
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SAH后，内皮细胞释放的ET除引起血管痉挛外，还可引起血管壁的继发性病理过程，包括外膜炎症细胞浸润、肌层肿胀和坏死以及内膜增生。Kikkawa等[7]对狗二次出血模型用组织学方法证实，早期静脉给予ETA-R拮抗剂TA-0201不仅能预防CVS，并且还可以防止血管平滑肌和内皮细胞变性坏死，并抑制外膜白细胞浸润。
3 ET-R拮抗剂对CVS的治疗作用
CVS发生后再用ET-R拮抗剂，CVS程度减轻，表明ET-R拮抗剂对CVS具有治疗作用。Zimmermann等[8]用狗二次出血模型证明了混合性ET-R拮抗剂Bosentan的治疗作用。实验狗每天2次口服Bosentan(30 mg/kg)，对照组口服安慰剂，第8天时试验组基底动脉直径缩小(13.1±11.2)%，而对照组却缩小(30.7±12.4)%(P<0.001)。1998年，Kita等[9]静脉给予二次出血模型狗ETA-R拮抗剂S-0139发现，首次剂量0.83 mg/(kg·min)×12 min后予28 μg/(kg·min)剂量维持7 d，则痉挛的基底动脉和脊髓动脉均扩张；如只给予28 μg/(kg·min)剂量维持，则无治疗作用。药物浓度监测发现，S-0139进入SAH狗脑脊液的速度和浓度高于正常对照组。Sato等[10]的
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实验进一步证实，S-0139不仅扩张痉挛的基底动脉，而且也可改善CVS引起的脑缺血症状。模型建立成功5 d后，10只SAH狗中3只出现轻度共济失调(肌张力下降和步态异常)，5只中度共济失调(头低垂和多涎)，2只重度共济失调(不能站立)，而同一时间脑池内给予S-0139的5只SAH狗中仅有2只表现为轻度共济失调。他们认为，继发于CVS的小脑缺血是动物产生共济失调的原因，S-0139通过抑制ETA-R介导的血管收缩改善了临床症状。Zuccarello[6]证实，ETB-R拮抗剂BQ-788和RES-701-1也有治疗CVS的作用。
在CVS发生过程中，除血管平滑肌细胞外，血管成肌纤维细胞和Ⅴ型胶原也参与了痉挛的发生机制。Ogihare等[11]用培养的脑血管细胞证实，ET-1能促进成肌纤维细胞收缩血管，作用的强度与ET浓度呈正相关，ETA-R拮抗剂BQ-485能够拮抗这一作用。
4 ET-R 拮抗剂的治疗作用机制
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Josko等[12]观察SAH大鼠血清ET-1浓度的变化发现，SAH后30 min ET-1浓度升高，60 min恢复至术前水平；但SAH前应用BQ-123 40 nmol的实验组，其ET-1水平在SAH后30和60 min时均高于术前，由此认为ETA-R抑制CVS的机制可能是BQ-123竞争性拮抗了ET-1对ETA-R的激动作用。
Zuccarello等[6]探讨了ETB-R拮抗剂防治CVS的作用机制。他们先用ET转化酶抑制剂磷阿米酮(phosphoramidon)处理SAH大鼠以抑制内源性ET-1，然后经枕大池给予外源性ET-1 3 nmol/L，最后经脑池给予BQ-788(混合性ETB1/B2-R拮抗剂)和RES-701-1(选择性ETB1-R拮抗剂)，并观察ETB-R拮抗剂对血管痉挛的影响，结果发现，ETB-R拮抗剂不仅未能使血管痉挛缓解，反而分别使基底动脉直径缩小40%和50%。他们分析认为，如果ETB1-R活化诱导内皮细胞产生的内源性ET-1与SAH后CVS无直接关系，那么无论SAH后CVS还是注射外源性ET-1引起的CVS 均可因ETB-R拮抗剂加重，而实验结果显示ETB-R拮抗剂缓解了前者，但加重了后者，由此他们提出，ETB-R拮抗剂防治CVS的机制在于阻止了ETB1-R介导的内源性ET-1的正反馈释放效应，而与ETB2-R介导的缩血管机制无关。
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5 给药途径
ET-R拮抗剂的给药途径可分全身和局部两种，全身给药包括静脉滴注、静脉推注、皮下注射和口服；局部给药包括脑池内注射和鞘内注射。选择何种给药途径取决于药物的理化性质，BQ-123不能透过血脑屏障，只能脑池内给药[9]；S-0139、BQ135和FR13917都是普通的多肽，口服无效，静脉或脑池内给药均有效，但这也限制了其在CVS中的应用。非肽类ET-R拮抗剂由于具有口服有效的特点，已引起人们的很大兴趣。如Bosentan，是1994年由Clozel采用结构优化技术从Ro46-2005中提取的一种新混合性ET-R拮抗剂，又称Ro47-0203，其最大的特点是口服和静脉注射均有效，故较其他ET-R拮抗剂有更广阔的应用前景。到目前为止，在所有ET-R拮抗剂中，Bosentan仍是最有效的[13]。Zuccarello等[6]报道，高选择性ETA-R拮抗剂PD155080也是一种非肽类物质，口服后的绝对生物利用度高达87%。
6 副作用
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最近，Shaw等[13]对一种混合性ET-R拮抗剂TAK-044进行了Ⅱ期临床试验。他们采用随机双盲对照法对402例SAH患者进行了3个月的观察，发现患者对TAK-044有良好的耐受性，副作用包括高血压和头痛，这与TAK-044的扩血管效应有关，但患者都能忍受。另外，患者对Bosentan也具有很好的耐受性，但静脉注射可能会引起一些兴奋或刺激症状。在动物实验中，Bosentan不影响基础血压、心率，这一点是非常有意义的，因为目前常用于SAH治疗的尼莫地平和其他药物在治疗的同时可引起明显的全身血压下降。但有报道发现，Bosentan可引起猴癫痫、偏瘫和颅内血肿，认为这些副作用是给药剂量过大所致[14]。
7 展望
目前，尽管仍有报道认为ET-R拮抗剂不能治疗CVS，但ET-R拮抗剂的发现必将为CVS的防治提供一条新的途径。非肽类ET-R拮抗剂的研制和开发正引起人们的广泛关注，在不久的将来，非肽类ET-R拮抗剂有可能会在治疗CVS中发挥越来越重要的作用。
参 考 文 献 略, 百拇医药