烏司他丁在神經(jīng)外科的應(yīng)用進(jìn)展

王開(kāi)磊

烏司他丁（ulinastatin，urinary trypsin inhibitor，UTI）是從人體尿液中分離純化的一種胰蛋白酶抑制劑。1909年，Beuer和Reich第一次報(bào)道了人體尿液中存在這種胰蛋白酶抑制劑，其分解形式的低分子成分也具有很強(qiáng)的抑制水解酶的作用[1]，對(duì)細(xì)胞膜、溶酶體膜有明顯的穩(wěn)定作用，臨床上主要用于治療急性胰腺炎、急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征、多器官功能障礙綜合征以及大中型手術(shù)圍手術(shù)期的器官保護(hù)等。近年來(lái)，UTI在神經(jīng)外科的應(yīng)用也日趨增多。

1 烏司他丁的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)

UTI是含有143個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，N端為丙氨酸，C端為亮氨酸，在第10位絲氨酸和45位天冬酰胺上有糖鏈，絲氨酸上的O－糖苷鏈中含有多個(gè)硫酸軟骨素單元，分子量約為67 000 D，具有三個(gè)功能域構(gòu)成，包括O連接糖基化區(qū)域（Ala1－Lgs21），N 端 Kunitz 型結(jié)構(gòu)域 I（Lys22－Arg77）和具有胰蛋白酶抑制活性的C端Kunitz型結(jié)構(gòu)域Ⅱ（Thr78－Leu143）。烏司他丁的酶抑制活性主要存在于主體蛋白骨架中的Kunitz型結(jié)構(gòu)域，有很廣的抑酶譜，且不完全重疊。能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質(zhì)酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G等多種水解酶的活性[2]。O連接糖基化區(qū)域主要是穩(wěn)定細(xì)胞膜和溶酶體酶的生理功能[3]。

2 烏司他丁的藥理學(xué)特性

UTI來(lái)源于人體，無(wú)免疫原性，安全性高，其生物利用度為100%。健康男性30萬(wàn)U/10 ml靜脈注射后在肝、腎中迅速積累，5 min達(dá)到峰值，消除半衰期約為40 min，主要通過(guò)腎臟代謝，給藥后12 h，絕大部分通過(guò)尿和糞便排出體外。UTI具有廣譜的酶抑制作用，能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質(zhì)酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、磷脂酶A2、脂肪酶等，還能穩(wěn)定溶酶體膜，抑制清除氧自由基，阻斷內(nèi)源性休克因子如心肌抑制因子（myocardial depressant factor，MDF）的生成，抑制多種炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子 （tumor necrosis factor，TNF-α）、 血小板活化因子 （platelet activating factor，PAF）、白介素（interleukin，IL）IL－1、IL－6、 IL－8、髓過(guò)氧化物酶（myeloperoxidase，MPD）等產(chǎn)生和釋放。還具有免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)多種臟器有保護(hù)作用，并參與抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[4]。

3 烏司他丁在神經(jīng)外科中的應(yīng)用

3.1 顱腦損傷 嚴(yán)重顱腦損傷后早期自身免疫系統(tǒng)廣泛抑制，易誘發(fā)顱內(nèi)細(xì)菌、病毒和寄生蟲(chóng)感染，影響患者的臨床病情演變和預(yù)后[5－8]；腦組織水腫、腦血管痙攣，導(dǎo)致顱內(nèi)壓升高，腦血流量減少，引起腦缺血、缺氧；血腦屏障破壞，中性粒細(xì)胞、單核、巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞侵入到損傷區(qū)，釋放炎性介質(zhì)，如 IL－1、IL－6、腫瘤壞死因子，導(dǎo)致神經(jīng)炎癥反應(yīng)，神經(jīng)元受損[9－13]。顱腦損傷是一個(gè)復(fù)雜的生理病理過(guò)程，之中缺血、缺氧是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，炎癥、免疫功能障礙在這之中也扮演了很重要的角色[14]。顱腦損傷往往合并有其他器官的損傷，進(jìn)一步加重了病情。

杜杭根等[15]在應(yīng)用UTI治療創(chuàng)傷性顱腦損傷（traumatic brain injury，TBI）過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)UTI治療組預(yù)后良好率較對(duì)照組高（P＜0.05），可以成為治療TBI的一種輔助用藥。UTI治療TBI的機(jī)制是：①抑制炎癥因子的產(chǎn)生和釋放：UTI具有廣譜的酶抑制作用，能抑制胰蛋白酶、α-糜蛋白酶、透明質(zhì)酸酶、彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、磷脂酶A2、脂肪酶等；另外，UTI分解形成的低分子量成分也具有很強(qiáng)的抑制水解酶的作用，謝康等[16]在應(yīng)用UTI治療嚴(yán)重?zé)齻笫髣?dòng)物實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)其血清中致炎因子IL-1β、IL-6和TNF－α較對(duì)照組明顯下降（P＜0.01）。與孫來(lái)芳等報(bào)道的UTI影響嚴(yán)重膿毒癥大鼠 IL-1O、TNF－α、IL-1β 水平的研究一致。通過(guò)抑制 TNF－α、IL-1β分泌從而減輕組織損傷，中斷炎癥激活的惡性循環(huán)，避免TBI后SIRS進(jìn)一步向MODS發(fā)展。IL－1可促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞增生，形成神經(jīng)瘢痕和空洞形成，導(dǎo)致神經(jīng)元再生和功能障礙，IL－6的暴露是腦損傷和神經(jīng)變性的一個(gè)共同特征，IL－6可上調(diào)組織相容性抗原（MCH Ⅱ）表達(dá)和吞噬細(xì)胞的活性，使腦細(xì)胞神經(jīng)元功能受損；②抑制產(chǎn)生和釋放ET：章國(guó)軍等[17]在應(yīng)用UTI治療重型顱腦損傷中，發(fā)現(xiàn)血漿內(nèi)皮素水平較對(duì)照組明顯降低；ET是機(jī)體在嚴(yán)重缺血、缺氧下由血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌產(chǎn)生的一種內(nèi)源性致傷因子，具有強(qiáng)烈的縮血管效應(yīng)，可導(dǎo)致腦血管痙攣，還可激活細(xì)胞膜上的磷脂酶A2，刺激花生四烯酸代謝過(guò)程中氧自由基產(chǎn)生，破壞細(xì)胞膜，引起腦水腫；③減少氧自由基的生成：UTI可穩(wěn)定溶酶體膜，改善血管通透性，減少氧自由基的生成并能加快氧自由基的消耗和破壞，臨床試驗(yàn)證實(shí)應(yīng)用UTI后，SOD升高，Clausen等[13]認(rèn)為氧自由基抑制劑在血管內(nèi)皮水平影響T淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞滲入到腦組織損傷區(qū)，可以提高TBI的預(yù)后；④改善腦組織血液循環(huán)：UTI能穩(wěn)定溶酶體膜，抑制清除氧自由基，阻斷內(nèi)源性休克因子如MDF的生成，可以提高腦組織灌注壓，改善腦組織缺血、缺氧；江蓮等[18]在參麥、UTI對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷保護(hù)作用的研究中發(fā)現(xiàn)UTI可以改善血液循環(huán)，減少腦血管內(nèi)血栓形成，減輕腦組織損傷，而腦血管內(nèi)微血栓形成是引起繼發(fā)性顱腦損傷的重要原因；⑤腦保護(hù)作用：田文智等[19]在UTI與高滲鹽水單獨(dú)或聯(lián)合預(yù)處理對(duì)大鼠腦缺血再灌注的影響中證實(shí)UTI可以減少腦組織損傷，其機(jī)制可能為通過(guò)抑制水腫區(qū)域單核-巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞過(guò)度釋放的炎性介質(zhì)以及阻斷缺血，再灌注時(shí)鈣超載所致的磷脂酶激活途徑，保護(hù)腦細(xì)胞，減少腦細(xì)胞凋亡；UTI能減少缺血對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度 （motor nerve conduction velocity，MNCV）的影響，并能抑制遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞死亡；UTI還能夠減少海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶功能的改善，改善腦損傷患者的預(yù)后；劉瑤等[20]報(bào)道了UTI能減少體外循環(huán)心臟手術(shù)患者腦內(nèi)IL-6和IL-8的濃度，從而對(duì)腦組織有保護(hù)作用。

3.2 顱內(nèi)腫瘤 UTI在治療顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤中的作用，目前還沒(méi)見(jiàn)到有關(guān)于這方面的臨床報(bào)道。但Hiroshi等[21]報(bào)道在體外研究中，UTI有參與抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移作用，對(duì)人們有一定的參考意義。筆者認(rèn)為UTI可以成為治療顱內(nèi)轉(zhuǎn)移性腫瘤的輔助手段。其中的治療機(jī)制可能與以下幾方面有關(guān)：①在體外研究中，Hiroshi等[21]發(fā)現(xiàn)人卵巢癌細(xì)胞(HOCIcells)、人絨毛膜細(xì)胞（SMT－cells）、鼠 Lewis 肺癌細(xì)胞（3LL cells）的細(xì)胞膜表面存在著烏司他丁受體，可與UTI結(jié)合，從而阻止腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散，但能否與顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤細(xì)胞結(jié)合，目前尚未有人報(bào)道；②抑制纖溶酶、透明質(zhì)酸酶、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的活性，抑制腫瘤向周圍擴(kuò)散及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中，有人發(fā)現(xiàn)UTI可抑制和阻止鼠Lewis肺癌細(xì)胞侵犯周圍組織和侵入血管內(nèi)皮基質(zhì)，從而阻止腫瘤的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移；③保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，改善血液循環(huán)，減少轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞對(duì)腦血管壁的粘附和侵犯：Okumura等[22]發(fā)現(xiàn)UTI可以減少IL-1β和TNF－α誘導(dǎo)的細(xì)胞間粘附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）和內(nèi)皮細(xì)胞白細(xì)胞黏附分子-1 （endothelial leukocyte adhesion molecule-1，ELAM-1）表達(dá)。

3.3 腦血管病 UTI在治療動(dòng)脈瘤、腦血管畸形方面還沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道。文獻(xiàn)報(bào)道了UTI在高血壓腦出血、腦梗死和全腦缺血再灌注中的應(yīng)用，并且取得良好效果。龍威等[23]報(bào)道了UTI在高血壓腦出血中的應(yīng)用，在2個(gè)月時(shí)的隨訪表明治療組患者的GOS評(píng)分、語(yǔ)言運(yùn)動(dòng)功能評(píng)級(jí)和生活質(zhì)量評(píng)分優(yōu)于對(duì)照組（P<0.05）。 治療組住院病死率（18.0%，11/61）低于對(duì)照組（29.8%，17/57），兩組比較差異有顯著性（P<0.05）。 認(rèn)為UTI治療高血壓腦出血的機(jī)制是：①通過(guò)抑制水腫區(qū)域單核-巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞過(guò)度釋放的炎性介質(zhì)以及阻斷缺血、再灌注時(shí)鈣超載所致的磷脂酶激活途徑，保護(hù)腦細(xì)胞，減少腦細(xì)胞凋亡；②UTI能減少缺血對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速率（MNCV）的影響，并能抑制延遲性神經(jīng)細(xì)胞死亡；③UTI能夠抑制自由基生成，保護(hù)神經(jīng)元與血管功能，減輕細(xì)胞損傷，保護(hù)細(xì)胞器，穩(wěn)定生物膜，從而抑制缺血、再灌注導(dǎo)致的腦細(xì)胞凋亡，減輕腦水腫；④還能夠減少海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶功能的改善，改善腦損傷患者的預(yù)后。

季云秋等[24]報(bào)道了用UTI治療急性腦梗死中觀察到治療組在病情穩(wěn)定時(shí)間、并發(fā)癥發(fā)生率、器官衰竭發(fā)生率、平均住院天數(shù)、病死率方面都好于對(duì)照組，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。認(rèn)為UTI治療腦梗死的機(jī)理主要是：UTI能夠抑制腦梗死后炎癥細(xì)胞的侵入及炎癥細(xì)胞釋放的炎癥因子所導(dǎo)致的神經(jīng)損傷。

陳偉峰等[25]在UTI對(duì)大鼠全腦缺血再灌注的研究中發(fā)現(xiàn)UTI可通過(guò)抑制核轉(zhuǎn)錄因子（NF－kB）的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)而保護(hù)腦組織。

綜合上述觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為UTI在治療腦血管病中主要的作用和機(jī)制為：①UTI減少腦組織缺血/再灌注時(shí)炎癥介質(zhì)的釋放，抑制中性粒細(xì)胞的粘附和浸潤(rùn)：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明UTI可抑制器官缺血－再灌注過(guò)程中細(xì)胞因子 IL－6、IL－8、TNF－α、核轉(zhuǎn)錄因子（NF－kB）的過(guò)度生成，減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)引起的神經(jīng)元受損；②UTI可拮抗中性粒細(xì)胞釋放的組織毒性物質(zhì)：主要包括毒性氧自由基和蛋白酶，減少細(xì)胞毒性作用帶來(lái)的神經(jīng)損傷；③UTI的膜穩(wěn)定作用，減輕了細(xì)胞缺血－再灌注時(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，從而保護(hù)了腦組織；④抑制心肌抑制因子（MDF）、血小板活化因子（PAF）、細(xì)胞粘附因子（ICAM－1）的表達(dá)，改善腦組織缺血、缺氧狀態(tài)。

3.4 顱腦手術(shù)圍手術(shù)期的腦保護(hù)作用 胡玨等[26]對(duì)顱底顯微手術(shù)患者應(yīng)用UTI，發(fā)現(xiàn)顱底顯微手術(shù)對(duì)機(jī)體免疫有抑制作用，而UTI可以改善機(jī)體免疫。筆者認(rèn)為UTI在顱腦手術(shù)圍手術(shù)期中的作用機(jī)制是：①對(duì)于術(shù)前身體狀況較差患者，UTI可改善術(shù)前的負(fù)氮平衡，提高機(jī)體免疫力和吞噬細(xì)胞的功能，提高機(jī)體對(duì)手術(shù)的耐受能力；②UTI通過(guò)抑制各種水解酶和清除自由基及控制炎癥介質(zhì)的釋放，可減輕麻醉對(duì)腦組織的損傷和抗手術(shù)侵襲的作用；③UTI可幫助患者手術(shù)后免疫功能盡快恢復(fù)正常。

總之，UTI作為一種內(nèi)源性蛋白酶抑制劑，無(wú)免疫原性?？梢砸种芓BI后的SIRS，減輕神經(jīng)元損傷，減少并發(fā)癥的發(fā)生，改善預(yù)后；可以抑制轉(zhuǎn)移瘤侵犯CNS；可提高高血壓腦出血、腦梗死、腦缺血/灌注損傷的預(yù)后；可在顱腦手術(shù)時(shí)減輕麻醉對(duì)腦組織的損傷和抗手術(shù)侵襲的作用、促進(jìn)術(shù)后恢復(fù)。UTI在神經(jīng)外科有很好的應(yīng)用前景。

[1]Matsumi M,Mizobuchi S,Kaku R,et al.Change of urinary trypsin inhibitor in blood and urine,as well as serum cytokines in living related liver transplantation[J].Masn,2003,52(3):251-256.

[2]Fries E,Blom AM.Bikunin-not just a plasma proteinase inhibitor[J].Int J Biochem Cell Biol,2000,32(2):125-137.

[3]Kato Y,Kudo M,ShinKawa T,et al.Role of O-linked carbohydrate of humman uninary trypsin inhibitor on its lygosomal membrane stabilizing property[J].Biochem Biophys Rescommun,1998,243(2):377-383.

[4]潘 成，虞惠康，羅月娥.注射用烏司他丁[J].中國(guó)新藥雜志，2000，9(2)：123-124.

[5]Wolach B,Sazbon L,Gavriel R,et al.Early immunological detects in comstose patients after acute brain injury[J].J Neurosurg,2001,94(5):706-11.

[6]Mrlian A,Smrcka M,Klabusay M.The use of controlled mild hypothermia and immune system status in patients with severe brain injury[J].Bratisl Lek Listy,2006,107(4):113-7.

[7]Smrcka M,Mrlian A,Karlsson-Valik J，et al.The effect of head injury upon the immune system[J].Bratisl Lek Listy,2007,108(3):144-8.

[8]Mazzeo AT,Kunene NK,Gilman CB.Severe human traumatic brain injury,but not cyclosporin a treatment,depresses actived T lymphocytes early after injury[J].Journal of Neurotrauma,2006,23(6):962-975.

[9]Anirban Basn,J.kuly krady,Mark O′malley,et al.The type interleukin-1 receptor is essential for the efficent activation of microglia and the induction of multiple proinflammstory mediators in response to brain injury[J].The Journal of Neuroscience,2002,22(14):6071-6082.

[10]Zhang Z,Artelt M,Burnet M,et al.Early infiltration of CD8＋macrophages/microglia to lesions of rat traumatic brain injury[J].Neuroscience,2006,141(2):637-44.

[11]Czigner A,Mihály A,Farkas O， et al.Kinetics of the cellular immune response following closed head injury[J].Acta Neurochir(Wien),2007,149(3):281-9.

[12]Holmen S,Mathiesen T,Shetye J,et al.Intracerebral inflammatory response to experimental brain contusion[J].Acta Neurochir （Wien）,1995,132(13)：110-9.

[13]Clausen F,Lorant T,Lewén A,et al.T lymphocyte trafficking:a novel target for neuroprotection in traumatic brain injury[J].J Neurotrauma,2007,24(8):1295-307.

[14]Neugebauer E,Hensler T,Rose S,et al.Severe craniocerebral trauma in multiple trauma.An assessment of the interaction of local and systemic mediator responses[J].Unfallchirurg，2000，103:122-31.

[15]Heng-gen Du,Li-chun Yin,Min He,et al.Application of unlinastatin in severe craniocerebral injuries[J].Chinese Journal of Tralmatology,2005,8(14):236-9.

[16]謝 康，黃躍生.烏司他丁對(duì)嚴(yán)重?zé)齻笫笱逯兄卵滓蜃拥挠绊懠耙饬x[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26(18)：1643-5.

[17]章國(guó)軍，杜杭根，殷利春，等.烏司他丁在重型顱腦損傷應(yīng)用中血漿內(nèi)皮素水平的變化[J].浙江中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，28(2):68-70.

[18]江 蓮，戎小平，孟繁妔，等.參麥、烏司他丁對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷保護(hù)作用的研究[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，23（3）：144－6.

[19]田文智，黃煥森，何榮芝，等.烏司他丁與高滲鹽水單獨(dú)或聯(lián)合預(yù)處理對(duì)大鼠腦缺血再灌注的影響[J].廣東醫(yī)學(xué)，2008，29（8）：1288－90.

[20]劉 瑤，陳江輝，李友清，等.烏司他丁對(duì)體外循環(huán)心臟手術(shù)病人腦內(nèi)IL-6和IL-8的影響[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2005，l5（9）：1389－91.

[21]Hiroshi K,Junko G,Michio F,et al.Characterization of the cellular bindind site for the urinary trypsin inhibitor[J].J Biological Chemistry,1994,269(32):20642-7.

[22]Okumura Y,Inoue H,Fujiyama Y,et al.Effects of serine protease inhibitors on accumulation of polymorphonuclear leukocytes in the lung induced by acute pancreatitis in rats[J].J Gastroenterol，1995，30(3)：379-86.

[23]龍 威，陸 剛，陸 偉，等.烏司他丁治療高血壓性腦出血療效觀察[J]. 臨床內(nèi)科雜志，2007，24（12）：852.

[24]季云秋.烏司他丁治療急性腦梗死的臨床研究[J].實(shí)用臨床醫(yī)藥雜志，2007，11（6）：68－69.

[25]陳偉峰，劉德紅，何衛(wèi)平，等.烏司他丁對(duì)大鼠全腦缺血再灌注后 NF－kB 的影響[J]. 廣州中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，9（2）：11－14.

[26]胡 玨，藤永明.烏司他丁對(duì)顱底顯微手術(shù)患者手術(shù)期間免疫功能的影響[J].浙江創(chuàng)傷外科,2006；11(4):298-9.