J Neuroinflammation︱唐亚梅团队发现普瑞巴林减轻放射性脑损伤中小胶质细胞活化和神经元损伤的机制

撰文︱张  展

责编︱王思珍

编辑︱夏  叶

放疗是鼻咽癌、原发性或转移性脑肿瘤等头颈部肿瘤患者的重要辅助治疗方法[1]，然而，放疗也会对邻近的正常脑组织造成损伤，导致中枢神经系统并发症[2]。放射性脑损伤（radiation-induced brain injury，RIBI）是头颈部肿瘤患者放疗最严重的并发症，其临床症状包括脑组织水肿、坏死及认知功能障碍等，严重影响患者的生活质量。由于对RIBI的发病机制缺乏了解[3]，RIBI患者的临床治疗选择相对有限。传统上，皮质类固醇和靶向血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的抗体贝伐珠单抗已被证实可缓解放射诱发的脑水肿[4,5]。但由于这两种治疗方法复发率高，不良反应严重，因此，迫切需要开发新的RIBI治疗干预手段。

2022年9月21日，中山大学孙逸仙纪念医院神经科、脑科学研究中心唐亚梅教授领导的研究团队在Journal of Neuroinflammation上发表了题为“Pregabalinmitigates microglial activation and neuronal injury by inhibiting HMGB1 signaling pathway in radiation-induced brain injury”的研究论文，阐明了普瑞巴林（Pregabalin）在RIBI中抑制小胶质细胞活化和神经元损伤的作用机制。作者提出了普瑞巴林可能作用于神经元并通过抑制神经元HMGB1蛋白的核易位和释放抑制小胶质细胞的炎症通路，进而减轻放射引起的小胶质细胞活化和神经元损伤。该研究阐明了普瑞巴林在RIBI中的神经保护作用，提供了一种靶向神经元HMGB1及小胶质细胞TLR2/TLR4/RAGE信号通路治疗RIBI的策略。

普瑞巴林是γ-氨基丁酸（(GABA）的结构衍生物，被开发作为神经性疼痛的潜在一线治疗药物。它与中枢神经系统中突触电压门控钙通道(voltage-gated calcium channels，VGCC）的α2-δ亚基结合。普瑞巴林通过阻断VGCC，显著减少Ca2⁺内流，从而抑制兴奋性神经递质的释放。越来越多的证据表明，普瑞巴林在脊髓损伤、癫痫、多发性硬化、创伤性脑损伤、脑缺血及再灌注、糖尿病视网膜病变、纤维肌痛综合征等疾病中具有神经保护的作用，其作用原理至今仍不清楚。唐亚梅教授牵头的放疗后神经痛治疗的临床研究——普瑞巴林治疗头颈肿瘤放疗后神经病理性疼痛的临床试验阶段性研究成果于2018年11月20日在线发表于《临床肿瘤学杂志》（Journal of Clinical Oncology）[6]。作者前期的工作已经证明普瑞巴林在治疗放疗引起的神经痛中是有效和安全的。然而，普瑞巴林是否在RIBI中发挥神经保护作用尚不清楚。

本研究中，作者对BALB/c小鼠进行30 Gy剂量的全脑照射，成功构建RIBI小鼠模型。通过参考普瑞巴林在临床研究中使用的剂量，并且根据体表面积计算得出动物和人类之间的等效剂量换算，最终选择30 mg / kg的剂量用于动物实验研究（图1 A）。因为海马体参与记忆形成和认知功能，作者首先在海马组织中检测到普瑞巴林可以有效抑制炎症因子的表达（图1 B, C），并且在大脑皮层中观察到一致的现象（图1 D-G）。既往的研究表明，放射后炎症相关细胞因子的升高主要与小胶质细胞有关，进而，作者发现普瑞巴林能够抑制放射引起的小胶质细胞胞体的增大以及小胶质细胞CD68 (小胶质细胞活化的标记物)表达的增加（图1 H-J）。这些结果（图1）提示，普瑞巴林在抑制小胶质细胞活化和炎症反应方面具有显著的药理作用，普瑞巴林可能具有缓解RIBI的潜在价值。

图1 普瑞巴林抑制RIBI小鼠的小胶质细胞激活和炎症反应

（图源：Zhang Z, et al., J Neuroinflammation, 2022）

越来越多的证据表明，小胶质细胞激活介导的炎症反应有助于神经损伤和神经退行性疾病。作者巧妙地构建了体外研究模型，首先，使用接受放射的BV2小胶质细胞的培养上清液孵育神经元（图2 A），MAP2免疫荧光染色显示神经元树突的数量有所降低，提示辐照的小胶质细胞产生的炎性细胞因子可能导致神经元损伤（图2 B, C）。有趣的是，作者将损伤后的神经元培养上清液继续孵育BV2细胞，意外地触发了小胶质细胞的炎症反应（图2 D），因此，辐射后小胶质细胞炎性化与神经元损伤之间存在着放大循环效应（图2 E），这或许是放射性脑损伤患者病程随时间加重的潜在机制。

图2 普瑞巴林保护神经元免受辐射后小胶质细胞介导的损伤

（图源：Zhang Z, et al., J Neuroinflammation, 2022）

研究者在动物实验中确定了普瑞巴林可以减轻RIBI小鼠的神经元凋亡和丢失。为了进一步探究普瑞巴林对放射引起的神经炎症和脑损伤的保护作用，研究者通过体外共培养和细胞上清孵育研究细胞间互作的方法，筛选普瑞巴林在大脑中作用的细胞种类，最终确定了其可以作用于神经元进而抑制小胶质细胞炎性化和神经元损伤（图2 F-K）。

作者进一步通过筛选神经元释放的细胞因子以及一系列敲除验证实验，最终确定了普瑞巴林可以抑制神经元HMGB1的出核和分泌，阻断HMGB1介导的小胶质细胞TLR2/TLR4/RAGE-NF-κB炎症信号通路激活，从而抑制IL-6、IL-1β及TNF-α等炎性细胞因子的产生，最终发挥神经保护的作用（图3）。

图3 普瑞巴林在抑制RIBI中小胶质细胞活化和神经元损伤的机制作用示意图

（图源：Zhang Z, et al., J Neuroinflammation, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

本研究揭示了普瑞巴林通过抑制HMGB1-TLR2/TLR4/RAGE信号通路减轻小胶质细胞炎症反应和神经元丢失，证明了该药物对放射性脑损伤（RIBI）的保护作用机制（图3）。与其他治疗策略相比，普瑞巴林可能是一种更安全、更有前景的RIBI早期干预治疗策略。有鉴于普瑞巴林在RIBI中调节小胶质细胞激活和神经炎症的重要作用，普瑞巴林在其他神经退行性疾病中的潜在应用值得进一步研究。普瑞巴林如何抑制神经元中HMGB1核易位的精确分子机制，也需要进一步的研究阐明。

原文链接：https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-022-02596-7

中山大学孙逸仙纪念医院神经科、脑科学研究中心的张展、姜静茹和何咏为论文共同第一作者，唐亚梅、林伟杰与李艺为论文的共同通讯作者。

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参考文献（上下滑动阅读） [1]Owonikoko TK, Arbiser J, Zelnak A, Shu HK, Shim H, Robin AM, Kalkanis SN, Whitsett TG, Salhia B, Tran NL, et al. Current approaches to the treatment of metastatic brain tumours. Nat Rev Clin Oncol. 2014;11:203–22.[2] Cheung MC, Chan AS, Law SC, Chan JH, Tse VK. Impact of radionecrosis on cognitive dysfunction in patients after radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma. Cancer. 2003;97:2019–26.[3] Wilke C, Grosshans D, Duman J, Brown P, Li J. Radiation‑induced cognitive toxicity: pathophysiology and interventions to reduce toxicity in adults. Neuro Oncol. 2018;20:597–607.[4] Robbins M, Greene Schloesser D, Peiffer A, Shaw E, Chan M, Wheeler K. Radiation induced brain injury: A review. Front Oncol. 2012;2:8.[5] Jeyaretna DS, Curry WT Jr, Batchelor TT, Stemmer‑Rachamimov A, Plotkin SR. Exacerbation of cerebral radiation necrosis by bevacizumab. J Clin Oncol. 2011;29:e159‑162.[6] Jiang J, Li Y, Shen Q, Rong X, Huang X, Li H, Zhou L, Mai HQ, Zheng D, Chen MY, et al. Effect of pregabalin on radiotherapy related neuropathic pain in patients with head and neck cancer: a randomized controlled trial. J Clin Oncol. 2019;37:135–43.

本文完