芬戈莫德在中枢神经系统疾病中的临床及机制研究

摘要错误！文档中没有指定样式的文字。PAGE81引言芬戈莫德首先是用于治疗多发性硬化症的，在治疗过程中有一定的副作用。小胶质细胞积聚在多发性硬化症患者的大脑活动性脱髓鞘和神经变性部位，被认为与在该疾病发生过程中起到核心作用，许多后续研究已经证实，芬戈莫德能够通过减少小胶质细胞的活化来实现治疗多发性硬化症的目的[1]。芬戈莫德在细胞内由SphK进行磷酸化，SphK有两种亚型，即SphK1和SphK2，芬戈莫德主要由SphK2进行磷酸化，磷酸化的芬戈莫德通过与S1P受体（主要为S1P1受体）结合发挥效应，进而将淋巴细胞限制在淋巴结内，防止淋巴细胞进入中枢神经系统（CNS）。同时，芬戈莫德也因其良好的免疫抑制作用被运用于抑制移植后免疫排斥反应[2]。与传统免疫抑制剂不同，芬戈莫德能高选择地作用于外周淋巴细胞，通过诱导淋巴细胞凋亡，加速外周循环成熟淋巴细胞归巢、抑制T细胞从胸腺向外周血循环的转移这3条途径发挥免疫抑制作用，因而不损伤淋巴细胞对机体病毒感染后的活化、增殖和免疫记忆功能，不良反应小。然而，针对芬戈莫德的研究并未局限于以上几个方面，其在治疗心力衰竭、心律失常及CNS炎症等方面的作用也逐渐受到重视。总而言之，芬戈莫德能够有效减少炎症状态下中枢神经系统（CNS）淋巴细胞的浸润，是治疗多发性硬化症的有效方法。芬戈莫德可以作用于神经胶质细胞和神经前体细胞，加速组织修复，并对其他中枢神经系统疾病（如脑缺血和脊髓损伤）具有潜在的治疗作用。本文重点研究芬戈莫德在中枢神经系统疾病中的作用机制和临床应用。2芬戈莫德相关概述2.1芬戈莫德的研究历程芬戈莫德最初是由吉富制药公司于1992年合成出来的，有效成分多球壳菌素（ISP-1）是从子囊菌冬虫夏草中分离并提取的，ISP-1结构式如图2-1所示。除去3个手性中心后，通过对其进行结构修饰而得到的氨基丙二醇化合物。在体外和体内筛选实验中，芬戈莫德对缓解多发性硬化症状都有很好的效果[3]。多球壳菌素同系物和部分合成衍生物的结构-活性关系（SAR）研究表明，碳链上的3-OH，4-OH，14-羰基和6-双键不是活性所必需的。在降低其毒性，优化其理化性质和增加其可药物性的目的下，简化ISP-1的结构，最后得到芬戈莫德来对多发性硬化症进行治疗。图2-1ISP-1的结构2.2芬戈莫德的结构和作用机制图2-2芬戈莫德的结构芬戈莫德的化学名称为2-氨基-2-[2-（4-辛基苯基）乙基]-1,3-丙二醇盐酸盐，结构式如图2-2所示。作为鞘氨醇类似物，FTY720在体内被鞘氨醇1-磷酸激酶磷酸化后转化为FTY720-P。其体内代谢产物FTY720-P具有两个手性结构：（R）-FTY720-P和（S）-FTY720-P，仅R构型具有生物活性。1-磷酸鞘氨醇（S1P）是一种脂质介体，具有广泛的生物活性。它主要通过作用于细胞表面的五个G蛋白偶联受体S1P1〜5起作用[4]。1-磷酸鞘氨醇可调节心血管系统，免疫系统和神经系统中各种细胞的增殖、迁移、粘附和炎症的发生。S1P1在淋巴细胞的迁移中起重要作用，其余四个亚型在淋巴细胞的迁移中起辅助作用。作为S1P的类似物，FTY720-P可以在纳摩尔水平上作用于S1P1，S1P3〜5（即去除S1P2），并诱导S1P在淋巴细胞表面上持续内在化，导致淋巴细胞不再响应梯度S1P。这导致淋巴细胞在次级淋巴器官中蓄积，并阻止淋巴细胞进入外周血。2.3芬戈莫德的副作用尽管芬戈莫德可以在很大程度上减缓多发性硬化患者病症的发作，但最近的临床试验和研究表明，芬戈莫德可能与严重的急性感染、心动过缓、脑部炎症和出血有关。心动过缓可能是由FTY720激活心肌细胞上的S1PR（主要是S1PR1和S1PR2）引起的，从而降低了腺苷酸环化酶的活性并降低了cAMP的细胞内水平[5]。目前，有两名患者因服用芬戈莫德而死亡：一名因疱疹病毒感染而死亡，另一名因带状疱疹病毒感染而死亡。但是，尚未确定患者的死亡是否是由芬戈莫德引起的。服用芬戈莫德最常见的副作用包括感冒，头痛和疲劳。少数患者已发现皮肤癌，但服用那他珠单抗的患者也发现了这种严重的副作用。此外，还发现芬戈莫德会引起黄斑水肿，导致患者视力下降。3芬戈莫德在中枢神经系统疾病中的临床应用3.1多发性硬化多发性硬化是一种慢性中枢神经系统自身免疫性疾病，主要病理特征是炎症介导的星形胶质细胞增殖，脱髓鞘，少突胶质细胞和神经细胞损伤[6]。Cohen等人的1年双盲对照III期临床研究中，包括1292例复发缓解型MS患者，分别接受每天1.25或0.5mg的芬戈莫德或干扰素β-1a（每周30μg）的治疗，共有1153名患者完成了研究。结果显示，芬戈莫德一日1.25或0.5mg组的患者每年的年复发率在干扰素β-1a组中显着降低，芬戈莫德将两组的年复发率分别降低了52％和38％。磁共振成像（MRI）显示，芬戈莫德组每天0.5或1.25mg的T2加权图像上平均新出现或新出现的大病变的数量少于干扰素β-1a组（分别为1.5、1.4和2.1），在T1加权图像上平均出现新的或新的大阳性病变的数量也少于干扰素β-1a组的数量（分别为0.23、0.14和0.51）。在这两种剂量下，三组中已确认残疾进展的患者百分比没有显着差异，干扰素β-1a组为8％，芬戈莫德组为6％。干扰素β-1a组的严重不良反应发生率为6％，芬戈莫德0.5或1.25mg组每天的严重不良反应发生率分别为7％和11％。每天1.25mg芬戈莫德组因不良事件引起的停药发生率最高（10％），其次是每天0.5mg芬戈莫德组（6％），最低的是干扰素β-1a组（4％）。由于芬戈莫德与药物合用的安全性和有效性尚未得到证实，因此目前建议单独使用。3.2缺血性脑卒中长期以来，人们一直认为缺血性脑卒中（IS）是一种纯净的心血管疾病。但是，最近的研究表明，免疫反应在缺血性脑卒中的发生中起着非常重要的作用。缺血性脑卒中的机制包括从由于缺血性坏死和损伤部位而由脑组织释放的危险分子募集免疫细胞。尽管使用免疫抑制剂可以提高中风治疗的疗效，并且在理论上是可行的，但随机使用药物可以抑制中风患者的免疫功能，并可能导致严重的后果。一方面，中风后人体自身免疫功能下降，导致肺部感染的可能性增加，脑缺血损伤患者的死亡率也增加。另一方面，免疫系统也参与脑缺血后的组织再生。因此，理想的治疗药物应在脑梗死急性期抑制有害的促炎因子的产生，同时促进抗原特异性T的活化细胞处于脑梗塞的慢性期[7]。目前，芬戈莫德在缺血性脑卒中中的应用仍处于动物实验阶段。研究发现芬戈莫德治疗的大脑中动脉闭塞（MCAO）导致缺血性脑卒中小鼠大脑中侵袭性T和B淋巴细胞数量减少。但是，梗塞和行为障碍的数量并没有明显改善。舒曼等人的研究发现，芬戈莫德可通过调节炎症和免疫过程来减少小鼠脑梗塞面积并改善神经功能缺损。它的治疗作用并不直接作用于神经和血管，而是通过减少微血管血栓栓塞而起作用。Nazari等讨论了芬戈莫德对MCAO诱导的大鼠缺血性脑损伤的学习和记忆障碍以及海马神经元突触可塑性的影响。结果显示芬戈莫德可显着减少MACO大鼠的梗塞面积并改善记忆功能障碍。3.3脊髓损伤脊髓损伤（SCI）是由机械损伤引起的脊髓的全部或部分破裂，导致神经细胞和神经胶质细胞在短时间内迅速死亡。此过程称为原发性伤害。然而，创伤后脊髓的大部分变性是由继发性损伤引起的，继发性损伤是由许多因素共同引起的，包括神经元和神经胶质细胞的凋亡，神经胶质瘢痕的形成，缺血性水肿等反应[8]。炎症是继发性损伤的重要组成部分，多种细胞参与炎症反应的激活。其中，脊髓损伤后释放大量自身抗体并引发创伤介导的自身免疫反应是重要原因之一。由于芬戈莫德对SCI的机制存在许多疑问，并且关于炎症反应在SCI中的作用也存在争议，因此目前的研究仍处于临床前阶段，其实际临床应用还有很长的路要走。Norimatsu等人的研究强调芬戈莫德对自主免疫功能的重要性，研究结果表明芬戈莫德可以降低小鼠脊髓损伤后的血管通透性和神经胶质细胞增殖，并刺激运动功能的恢复。另一项研究发现，尽管有明显的不良反应，但芬戈莫德的局部使用确实对SCI动物模型的病变具有积极的治疗作用。与对照组相比，芬戈莫德组神经细胞减少，运动量减少，功能明显改善，其作用可能与靶向神经胶质细胞S1P1受体的药物修复SCI损伤有关。张等。讨论了芬戈莫德应用于创伤性神经痛的镇痛机理。研究发现鞘内注射磷酸化芬戈莫德可以减轻小鼠因外伤引起的疼痛行为，但是足底注射没有这种作用。此外，磷酸化的芬戈莫德可以减轻SphK2缺陷小鼠的疼痛，其作用机制可能与芬戈莫德激活脊柱中的S1P1和S1P3受体有关。4芬戈莫德对中枢神经系统保护作用的机制4.1促进淋巴细胞在淋巴结内滞留芬戈莫德被磷酸化后，一方面，它与T细胞表面的S1P1受体结合，引起细胞膜的内吞作用，这导致T细胞表面的S1P1受体转移到细胞中，从而减少它的数量；另一方面，它是S1P1受体的功能拮抗剂，两者共同促进由C-C家族趋化因子受体7（CCR7）介导的淋巴细胞归巢作用，使淋巴细胞停留在淋巴结中[9]。Kivisakk等人的研究表明，接受芬戈莫德治疗的多发性硬化症（MS）患者淋巴结中保留了CCR7+CD45RA+幼稚T细胞（Tn）和CCR7+CD45RA-中枢记忆T细胞（TCM），而外周血中CCR7-CD45RA-和CCR7-CD45RA+效应记忆T细胞（TEM）细胞亚群的研究，表明芬戈莫德仅促进CCR7+Tn和CCR7+TCM在淋巴结中的保留。MS患者脑脊液中90％的T细胞是TCM细胞，因此芬戈莫德可以使大量TCM细胞停留在淋巴结中，从而减少炎性T细胞向CNS的浸润并防止T细胞介导的星形胶质细胞增殖，血脑屏障和神经细胞破坏最终控制了MS的病理发展。同时，外周循环中的TEM细胞可能参与了对抗外周感染的斗争，因此接受芬戈莫德治疗的患者可以保留理想的免疫功能。4.2抑制神经细胞凋亡芬戈莫德作用于神经细胞表面的S1P1受体，以增加内源性神经保护因子和脑源性神经营养因子的水平，维持神经细胞功能并防止轴突萎缩。表达S1P受体的脑组织部分具有活跃的神经再生能力。此外，实验表明，S1P1的激活可以促进神经干细胞向受损部位的迁移。少突胶质细胞表面表达S1P1和S1P5受体，S1P1受体的激活可以调节细胞外调节蛋白激酶的磷酸化。芬戈莫德与S1P1受体结合以防止小胶质细胞释放由小胶质细胞释放的活性物质引起的凋亡，同时可以促进少突胶质前体细胞的有丝分裂[10]。4.3保护血脑屏障磷酸化的芬戈莫德可以下调构成血脑屏障的内皮细胞表面上S1P1受体的水平，从而降低S1P介导的趋化性。此外，活化的星形胶质细胞，尤其是覆盖脑血管表面的部分所产生的神经酰胺水平升高，可能直接影响血脑屏障的功能。同时，星形胶质细胞分泌的神经酰胺和酸性鞘磷脂酶（ASM）也可影响周围细胞并间接破坏血脑屏障。芬戈莫德可以降低活化的星形胶质细胞ASM的表达和神经酰胺的产生，从而保护血脑屏障，降低血管通透性，并降低脑缺血再灌注损伤或中枢神经系统炎症后脑组织中的水含量。该含量可防止神经退化由于水肿引起的细胞功能。研究表明，缺血再灌注后一天，小鼠缺血性脑半球的水含量可升高（83.5±3.0）％，而芬戈莫德治疗的小鼠脑水含量仅为（76.4±2.0）％。4.4抑制中枢神经系统炎症细胞的聚集芬戈莫德可以显著减少缺血中心和梗塞周围中性粒细胞的浸润，以及脑缺血后小胶质细胞和巨噬细胞的活化。实验表明，对照组大脑中动脉闭塞（MCAO）后，小鼠的皮质缺血损伤区域有大量中性粒细胞浸润，芬戈莫德组的中性粒细胞浸润减少了90％；芬戈莫德组的皮质损伤区域中活化的小胶质细胞和巨噬细胞的浸润与对照组相比减少了70％。同时，芬戈莫德可以抑制神经损伤后期CD8+T细胞和CD4+T细胞的浸润，但芬戈莫德对CD4+T细胞和CD8+T细胞的作用不同。神经损伤后神经胶质细胞的积累可导致神经胶质疤痕的形成，星形胶质细胞的增殖改变了细胞外环境，并可以抑制神经损伤后神经细胞的再生。磷酸化的芬戈莫德与星形胶质细胞表面的S1P1受体结合，导致S1P1受体侵入并降低表达水平，从而抑制星形胶质细胞的聚集。此外，神经脱髓鞘后，芬戈莫德作用于S1P受体，在髓鞘再生期间增加髓鞘碱性蛋白的表达，并促进髓磷脂包裹神经元。杰克逊（Jackson）等人的研究表明，刺激S1P1受体并不能显着促进髓磷脂的再生。髓鞘再生过程是通过S1P5受体介导的信号途径实现的。5总结关于芬戈莫德在多发性硬化、缺血性脑卒中和脊髓损伤中的应用的许多研究表明，它对控制中枢炎症和免疫系统疾病具有明显的作用。上述研究的目的不仅是获得关于疾病发生的生物学机制的线索，而且还开拓了治疗上述中枢神经系统疾病的新领域。芬戈莫德已被FDA批准为首个可用于治疗复发性多发性硬化的一线口服药物，这也为进一步的研究带来了新希望。浙江大学远程教育学院本科毕业论文(设计)参考文献参考文献[1] 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