左旋多巴治疗帕金森病致症状波动的药动学机制课件.ppt

1、左旋多巴治疗帕金森病致症状波动的药动学机制?症状波动多与给药时间选择关系密切,并与药物的血浆浓度明显相关,更与中枢效应部位的药物浓度直接相关。?剂末恶化,在给药间隔期末出现运动性降低,这与血浆药物浓度的降低同步。?开关现象代表无法预知的突然发生、突然终止的症状恶化,虽与血药浓度无明显相关性,但可能与中枢效应部位药物浓度的迅速涨落有关。尽管波动机制尚未完全阐明,但是影响向脑部转运的外周药动学因素和中枢多巴胺受体的药动学变化被认为是潜在因素。?患者有%的黑质神经元损毁或%的纹状体多巴胺丧失后,临床开始表现出症状和体征。?PET研究发现,与健康志愿者相比,患者纹状体对多巴胺的摄取显著减少。早期患者注

2、射示踪剂分钟和分钟后纹状体与周围脑区放射活性比从下降至;与症状稳定者相比,症状波动者的纹状体对-氟多巴及其代谢产物摄取显著减少,这意味着突触前膜黑质细胞神经末梢多巴胺的储存能力下降(重摄取位点减少)。?在早期,只要补充足够的外源性多巴胺,储存在黑质神经元末梢的多巴胺可以保证多巴胺能神经元能够稳定地刺激纹状体多巴胺受体。随着病程进展,黑质纹状体多巴胺神经元持续丧失,剂末恶化现象开始出现,患者纹状体对-氟多巴的摄取有更大的下降,提示患者储存、释放多巴胺的能力即缓冲能力的丧失。而且,有研究证实,氟多巴的吸收与帕金森病的严重程度、死后黑质纹状体多巴胺能神经细胞密度记数和多巴胺水平相关。?Fabbrin

3、i等通过系列研究支持中枢药动学因素致脑缓冲能力减少的学说。?组患者(从未接受治疗;症状稳定;末恶化;开关现象)在持续静脉输入达到稳态后突然停药症状会恶化。从第第组,效应半衰期(1/2)下降,起效衰减斜率随着疾病的恶化而增加。在撤药后比较的半衰期(1/2)和疗效,提示1/2在两症状稳定组比1/2大,在剂末恶化组两者相等,在开关现象组比1/2小。?Sohn等发现,静注后,峰效应时间(max)从(53.5)分钟(&-)下降到(284.8)分钟(&),效应达峰时间(max)与症状严重程度显著相关,它反映了突触前多巴胺能神经元的补偿机制。?Harder等发现组患者(从未接受治疗;症状稳定;有开关现象;开

4、关现象合并峰剂量运动障碍),其半效浓度(EC50)顺序增大,意味着阈值浓度逐渐增大,症状波动者浓度效应曲线更加陡峭。?Nutt等发现,长期接受治疗的严重症状波动患者,其max也增加,这反映了突触后受体的上调效应。以上结果进一步支持中枢药动学的改变已成为症状波动的重要原因。?随着病程发展,基底节多巴胺不断耗竭,为了代偿,纹状体突触后多巴胺受体出现超敏、受体数目增加的上调效应,但是长期替代疗法,2受体下降至正常水平,突触前2受体减少50%,随着多巴胺神经元的变性,突触前、后受体数目与亲和力降低。?的自身氧化会产生各种细胞毒性自由基。因此,长期用药可能破坏残存的多巴胺神经元、损伤线粒体,体外实验证实

5、一定浓度的多巴胺会引起大鼠嗜铬细胞瘤细胞的凋亡。?相反,临床资料显示长期用药在治疗的前年年能降低死亡率,健康人群、实验大鼠长期给予左旋多巴并不导致任何黑质细胞或黑质神经元的破坏。?PD患者纹状体的-氨基丁酸浓度上升,多巴胺神经元的丧失在患者及颅内-羟基-损毁复制的大鼠模型中均伴随着GABA水平的上升,且-氨基丁酸上升水平与多巴胺减少水平之间存在显著副相关。?在壳核,特别是在多巴胺丧失最严重的尾核亚区,-氨基丁酸水平上升显著(上升16%72%),而在多巴胺减少较少的尾核神经元,-氨基丁酸稍稍上升(26%)。?在注射MPTP复制猴帕金森病模型后其纹状体谷氨酸受体密度显著减少,而在帕金森病大鼠纹状体

6、-甲基-天冬氨酸受体与其受体拮抗剂MK801的结合亲和力增加了35%,此结论符合NMDA受体敏感性上调的假说。外周药动学因素?临床疗效开始依赖突触多巴胺浓度。临床上脉冲式给药及外周药动学因素的变化可导致中枢突触间隙多巴胺浓度的变化,当间隙多巴胺浓度在有效阈值上下波动时,多巴胺水平的微小变化可使患者发生开关现象。此时,影响外周的药动学因素将控制症状波动出现的早与迟。GSH生物学特性?GSH是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽类巯基物质,广泛存在于植物、微生物及所有哺乳动物中,氧化形式为GSSG。真核细胞的GSH在胞浆中约占90%,线粒体中约占10%,其余极小部分存在于内质网中。?GSH在脑内具

7、有多种功能,它既可以与嗜电子毒物结合,阻断毒性化合物对DNA、RNA及蛋白质的损害,又可以作为重要的还原剂,保护体内蛋白质或酶分子中巯基免遭氧化。GSH还可以贮存和转运半胱氨酸,或作为一种神经递质和谷氨酸受体调质而参与机体许多重要生理功能的调节。GSH参与的神经退行性改变?氧化应激是指细胞内活性氧簇(ROS)的产生与细胞防御它们的能力之间出现失衡。PD患者死后尸检发现氧化应激对黑质致密区(SNPC)处的多巴胺能神经元的神经退行性变起着重要的作用。?多巴胺本身也可通过单胺氧化酶或自身氧化作用在2+催化下生成羟自由基(),从而引起脂质过氧化、的损伤、甚至神经元的死亡。6-D或等神经毒素也可在体内产

8、生自由基,破坏纹状体多巴胺神经元,使人类及实验动物出现表现。?PD的处,浓度显著下降,而在其它脑区或患有同样影响基底神经节的其它神经退行性疾病患者的中,皆未发现水平的显著降低?的症状前形式(偶发小体病)亦发现低水平的,而 谷氨酰半胱氨酸()合成酶抑制剂(丁硫氨酸亚矾胺)诱导的缺乏可加重、6 等药物的神经毒性作用。?这些研究结果表明、氧化应激三者间存在密切联系。与线粒体?线粒体在的发病机制中占据着重要的地位,许多研究表明患者黑质纹状体线粒体复合物的活性明显下降,而线粒体复合物的抑制又可以导致大量自由基和凋亡诱发因子的产生。再加上线粒体缺少过氧化氢酶,其主要依赖于超氧化物歧化酶和来清除细胞呼吸产生

9、的超氧自由基,因此,在线粒体能量代谢障碍中的作用较为重要。在线粒体基因组的遗传完整性的维系方面,同样发挥着关键的作用,编码合成的限速酶1基因的损伤不仅会提高22敏感性而且使得呼吸缺失细胞的产生频率增高。这些研究说明线粒体中的浓度可能与细胞清除活性氧簇的能力以及的病因有着更为密切的联系。与小体?的病理学特征是黑质、蓝斑、缝核、迷走神经背核、基底核、丘脑下部、交感神经节等部位出现多发小体。小体作为神经细胞胞浆内的嗜伊红包涵体,它的存在尤其是内部泛酸化蛋白质(蛋白质)结合物的异常累积往往预示着神经退行性变的发生。其中,蛋白质的泛酸化是一个复杂的依赖性过程,在此过程中泛有酸由泛有酸激活酶(1)所激活,

10、再由泛有酸结合酶(2)运送,然后由泛有酸连接酶(3)与底物蛋白质的赖氨酸残基相连。?蛋白质在健康细胞中不会蓄积,可迅速被26蛋白酸体所降解。但是,中的氧化应激等因素可损害泛有酸 蛋白酶体的降解,从而引起蛋白质集聚,形成小体。最近,有学者通过降低12细胞内的浓度来观察泛有酸激活酶(1)活性及 蛋白质通路,发现在阻止1酶活性位点的半胱氨酸残基氧化方面发挥着重要的作用,而这些酶若被氧化则可导致 蛋白质通路的蛋白水解能力下降,蛋白质异常集聚。早期患者的下降或许与随之而来的黑质致密区的蛋白质累积及小体的出现有着密切的关系。?此外,突触核蛋白,基因等亦在小体的形成过程中发挥着关键的作用,并且泛有酸又是热休

11、克蛋白中的一员,而热休克蛋白可参与多种应激途径,因此,进一步研究这些大分子物质与的减少在蛋白质异常集聚中的联系不仅有助于人们了解的发病机制,而且对揭示其它小体病的发病机制也将大有益处。?提高在脑内的浓度或应用的类似物、前体来防治成了当前药物研究的一个新靶点。尽管在临床上已用于肝损伤、肾损伤、糖尿病、甚至肿瘤的化疗保护,但并未应用于的临床治疗,主要原因是本身不能有效地透过血脑屏障,以及神经元不能有效地吸收利用胞外的。而合成的前体物质如硫辛酸、乙酰半胱氨酸等虽然可增加脑内的浓度,但由于同时提高脑内半胱氨酸的浓度而对细胞产生毒性,故在阻止神经退行性变发生的有效性方面仍有争议。?人们正考虑使用一些的类

12、似物或促神经生长化合物如 1046等物质来增加细胞内的浓度,从而达到神经保护的目的,但这些药物是否可安全有效的用于临床并具有统计学意义的临床效果,仍有待验证。研究人员还发现非麦角碱类激动剂可提高脑内 合成酶,过氧化物酶,转移酶等相关酶类的的表达,从而拮抗6 的神经毒性作用。兴奋性氨基酸(EAAs)及其受体介导的兴奋性毒性在PD的发病机制?多巴胺能神经元变性是引起症状的主要原因,但其病因及发病机制仍不清楚。兴奋性氨基酸(EAAs)及其受体介导的兴奋性毒性在PD的发病机制中可能发挥重要作用。减少EAAs的释放或阻断其兴奋性作用将成为PD治疗的有效途径之一。?在中枢神经系统内,EAAs主要是L-谷氨

13、酸(Glu)和L-天门冬氨酸(Asp),二者大部分为中间代谢产物,只有少部分为神经递质。?大量研究表明Glu和Asp是脑内含量最多、毒性最强的兴奋性氨基酸,这部分EAAs主要储存于突触前神经末梢内,其释放是通过突触前电压门控性通道Ca2+依赖的,作用于突触后膜的EAAs受体(EAAs-R)。突触间隙内的Glu主要通过神经末梢和胶质细胞高亲和摄取系统主动重摄取,或在酶的作用下灭活。?哺乳动物脑内含有大量EAAs受体(EAAs-R)3,其中以N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)研究最多,此受体广泛分布于中枢,在大脑皮层、海马、纹状体、隔区及杏仁核密度较高。?黑质-纹状体多巴胺能神经元中广泛存在EA

14、As-R。黑质多巴胺能神经元中的EAAs-R主要是非NMDA选择性Glu受体,而在纹状体中则以NMDA受体为主。?Difazio等利用放射自显影技术对PD患者及正常人脑SNc谷氨酸受体研究发现:NMDA结合部位在正常人为207fmol/mg蛋白,而在PD患者SNc中数目更少,仅为2.61.2fmol/mg蛋白。AMPA在PD患者SNc中同样是减少的,但代谢型受体PD与正常人无区别。?Porras和Karler等对DA,GLU和GABA之间的关系进行了研究,发现三个系统之间是相互作用的:谷氨酸激动剂可引起大鼠纹状体DA的释放,DA能系统可激活GLU及GABA能系统。因为DA能紊乱是PD等运动系统

15、疾病的基础,从而说明了EAAs与PD发病机理是有联系的。?在丘脑底核和基底经节传出核团中,DA的减少可增加EAAs神经元(主要是Glu能神经元)的活性。?损害丘脑底核或在苍白球内侧部(GPi)和质网状部(SNr)注射NMDA受体拮抗剂K-801均可明显改善MPTP所致的猴PD样状,提示这些核团的过度兴奋是PD发病的键因素。?各种EAAs受体拮抗剂的研制成功,为PD治疗开辟了一条新的治疗途径。其中研究最多的是NMDA受体拮抗剂。?Greenamyre等认为NMDA受体拮抗剂治疗PD的理论基础是:(1)NMDA受体拮抗剂阻断了丘脑底核(STN)过度兴奋性。近年来在基底节功能模型中研究发现,STN投

16、射的过度兴奋在PD临床症状中发挥了中枢性作用。在猴 PD模型中,STN兴奋性降低或STN毁损均可显著减轻运动不能、僵直和震颤等 PD症状。因STN投射是GLU能的,且STN中含有中等数量的NMDA受体。因而NMDA受体拮抗剂可拮抗其作用,使其兴奋?(2)NMDA受体拮抗剂与DA激动剂有相似作用,并与抗胆碱能药和DA激动剂产生协同作用。姿势性僵直Catalepsy是由精神抑制剂诱发的一种PD模型,但当给NMDA受体拮抗剂或DA激动剂时均能解除其症状,说明两者有相同的抗PD症状的作用。两者产生相同行为效果的机理有人认为是通过细胞内腺苷酸环化酶依赖的蛋白激酶的底物DARPP-32来调节的,因NMDA

17、受体拮抗剂可阻滞GLU诱导的DARPP-23的去磷酸化,从而促进了DA的功能。Pepa报道,低剂量的NMDA受体拮抗剂MK-801与左旋多巴合用时,可以增加左旋多巴的疗效并延长其作用时间,说明两者有协同作用。因此,临床上MK-801可用于长期左旋多巴治疗引起的症状波动及运动不能的治疗 NMDA受体拮抗剂的临床应用及存在问题?抗胆碱能药物是非竞争性 NMDA受体拮抗剂,三己芬迪、爱普粑嗪、开马君和盐酸苯海拉明等每一种均以离子通道形式与 NMDA受体相互作用。另外,金刚烷胺和美金刚胺也是 NMDA受体拮抗剂,利用膜片钳技术研究发现,NMDA受体离子通道电流可以被其阻断。在治疗浓度时,这些药物均能与

18、MK-801竞争结合位点,并均有不同程度的抗PD症状及神经保护作用。但由于这些药物是非特异性NM-DA受体拮抗剂且作用很弱,同时它们对其他神经递质系统也有作用,因而小剂量时(即未阻断NMDA受体之前)就会出现的副作用,不易显示出减慢PD进展的作用。?非竞争性NMDA受体拮抗剂可以产生拟精神病样药物作用并可影响学习、记忆及认知水平,长期应用还可损害神经元的超微结构等,故限制了其临床应用。因而发展增加抗 PD症状及神经保护作用且无副作用的特异性 NMDA受体拮抗剂是很有必要的。?研究发现甘氨酸结合位点拮抗剂 HA-966、犬尿烯酸、7-氯犬尿烯酸、和聚胺结合位点拮抗剂Infenprodil,SL-

19、820715 及非特异性NMDA受体拮抗剂NBQX,CNS-1102 等均可抑制NMDA受体功能,具有较好的神经保护作用,而且这些药物毒性作用较少,无显著的不良反应,具有较好的疗效评估指标的选择?1.临床指标:根据18 多巴(18)正电子发射断层扫描()研究,运动迟缓似乎是最能体现黑质纹状体系统病变严重程度的临床表现,然而保护性治疗的运动迟缓改善效应可能缘于能活动增强,而非黑质能神经元变性延缓。如果把注意力放在那些能治疗效果不佳的症状和体征上,则有望更客观地反映保护性治疗的效果。这类症状与体征中最具代表性者当属姿势不稳和智能损害(痴呆)。姿势、步态异常与震颤、强直和运动迟缓一起被列为四大主征。

20、平衡及步态异常的出现,常是病情发展易于识别的标志之一,且常呈进行性发展,对目前已有的多巴胺能治疗反应不佳。可推迟步态及平衡功能异常出现或可延缓其发展的治疗措施,更可能是通过保护性机制实现的。?痴呆约见于40%的患者。在35年期的观察中,病人发生痴呆危险度大约是同年龄性别对照人群的4倍。病人发生痴呆的危险因素包括高龄、强直症状突出、无震颤。尚无阻止痴呆出现或延缓其发展的有效治疗。因此,对痴呆的疗效可作为神经保护性治疗试验一个有价值的评价指标。当然,在实际操作中,需要鉴别其他原因引起的痴呆。在疾病早期出现痴呆或以痴呆为主征的病人提示不典型的综合征,如路易体痴呆或阿尔茨海默病性痴呆。?2.生物指标:

21、神经保护性治疗研究面临的另一个突出问题是缺乏反映黑质细胞变性程度或病变速度的客观检查指标。有资料提示检测脑脊液、血、尿液中的代谢产物没有意义。及脑扫描也无多大帮助。或单光子发射断层扫描作为新型功能影像检查手段,有望从影像学角度较客观地反映黑质 纹状体系统病变程度,为此项研究提供有价值的生物评价指标。?主要用于代谢功能显像,常用示踪剂为18 和18(18 脱氧葡萄糖)。18FDOPAPET显像通过检测黑质能神经元摄取和代谢18 的能力而反映病变的程度,在诊断、病情进展监测、细胞移植疗效评估等方面的研究中显示,有较高的敏感性及特异性。18 显像由于敏感性及特异性均较差,应用价值不大。?主要用于多巴

22、胺受体和多巴胺转运体()功能显像,前者常用示踪剂为123(特异性与1受体结合)和123 特异性与2受体结合,后者常用示踪剂为可卡因系列衍生物,如123或131标记的、等,另外,还有99 12,双(2 硫乙基)乙撑二胺基,3(4氯苯基)托烷。目前,国内外均有一些研究提示123、123 检查结果与黑质 纹状体系统病变程度有较好的相关性,敏感性接近18 检测,123 检查在早期诊断方面有一定应用价值,敏感性不及18 检测和功能.检测,在反映病变程度上意义不大。?总体而言,18 及123、123 功能显像技术在神经保护性治疗疗效评价方面应用前景较好,但这些技术的敏感性、特异性及可靠性还需深入研究。PD

23、线粒体功能失调?综合这些资料,表明PD中脑黑质线粒体特别是C1活性确有异常,其他组织细胞中复合体缺陷较轻微,黑质中出现的降低有显著性意义。由此假设,一旦局部的影响如氧化应激和内源性神经毒素在黑质形成,就可能促进黑质纹状体系统C1的缺陷。这一假设与目前对 PD黑质神经元如何死亡的观点一致,推测遗传倾向和神经毒素在起动黑质神经元变性过程中都有一定作用。PD线粒体功能失调的可能原因1 线粒体DNA的突变?PD-酮戊二酸脱氢酶基因的突变MPP+不仅抑制C1而且还抑制-酮戊二酸脱氢酶(KGDHC),PD黑质区KGDHC免疫反应量减少。KGDHC是三羧酸循环的关键酶,C1和KGDGC双重缺陷会严重影响线粒

24、体呼吸链和随后APT合成,因为当KGDHC活性下降时,琥珀酸供给就减少,使C 电子转运无法正常进行。PDMn-SOD基因的突变?Mn-SOD在线粒体功能失调和氧化应激中都处于核心地位。有报道散发性 PD中Mn-SOD活性升高。如果Mn-SOD活性太低,超氧阴离子就在线粒体内积聚。如果太高,SOD催化反应的中间产物过氧化氢就大量积聚。所以 Mn-SOD活性只有处于适当水平才能避免自由基损害。成熟Mn-SOD蛋白是一种四聚体,由四个前体肽组成。Mn-SOD?线粒体毒素外源性线粒体毒素、内源性线粒体毒素 氧化应激?PDC1缺陷可能继发于氧化应激。黑质存在氧化应激早有报道。最近,PD神经元水平的脂质过氧化物增高被检测羟化修饰蛋白的免疫组化方法所证实。羟化物是一不饱和性醛,由脂质过氧化物的不饱和脂肪酸所释放。羟化物与蛋白质的半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸残基反应,诱导这些蛋白发生结构改变和功能失常。羟化物也是重要的自由基损害的介质。免疫活性羟化物修饰蛋白在PD病人黑质神经元的胞浆中显著增加14。因为90%的氧是被线粒体所利用,在PD线粒体就很易出现氧化应激。如果是这样,C1可能在疾病的早期阶段就发生损伤。