冰片对血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的开放作用已被广泛认可,我们在前期工作中也观察到冰片能促进栀子苷入脑,但其开放机制及作用特点目前还不清楚,另外冰片用于开放BBB的剂量也较混乱,这些问题势必影响冰片组方用药的科学性。本项目利用栀子苷作为对照药物,首先测定冰片对栀子苷脑内浓度的干预,确定冰片最佳剂量。然后通过构建微透析-UPLC-MS分析平台,实时监测大鼠不同脑区中栀子苷浓度,获取脑内药动学参数,通过冰片的干预以获得其开放BBB的规律。最后为了揭示冰片开放BBB的药效学机制,除了观察不同脑区BBB超微结构的改变,还采用免疫组化、免疫印迹杂交等分子生物学技术测定BBB功能蛋白-ATP结合盒超家族转运蛋白/mRNA的表达。这一研究成果不仅将为神经系统疾病的药物治疗带来新的策略,而且对于阐明冰片"引药上行"规律具有重大意义。同时也为中医归经理论研究提供一种新思路。
Borneol;Different brain regions;Microdialysis-UPLC-MS;ABC superfamily transporters;Direct drug upward
我们在研究中有如下发现(1)对冰片给药剂量和给药时间进行优化筛选,发现大鼠灌胃冰片可提高栀子苷入脑量和入脑速度,其中以0.2 g/kg的冰片给药15min后,其BBB开放作用最明显。(2)基于微透析-UPLC-MS技术,对大鼠不同脑区的栀子苷入脑情况进行分析。我们首次发现冰片的BBB开放作用具有脑区特异性,其中以下丘脑和海马开放最明显,纹状体未见显著开放作用,而在皮层甚至表现出抑制BBB开放的趋势。(3)通过电镜检测发现0.2g/kg的冰片可引起海马区域内皮细胞和基膜直接的空隙增加,有利于BBB的开放。(4)小动物在体成像系统显示冰片可促进P-gp底物Rh123在海马和下丘脑的分布,提示冰片对该区域P-gp有抑制作用。(5)Western、RT-PCR和免疫组织荧光结果显示,冰片抑制海马和下丘脑区域的Mdr1a, Mdr1b and Mrp1三种蛋白的表达及其基因转录,但对Mrp4、Mrp5、Bcrp的表达却未见显著影响。而皮层和纹状体则对这6种蛋白均未见显著影响。(6)对冰片在以上四个脑区的分布进行研究,发现冰片在皮层的分布显著高于海马和下丘脑区域,而纹状体区域分布最少。结合上面的冰片不同剂量研究结果和微透析研究结果,提示冰片在脑区分布过多(如皮层)或过少(如纹状体)均不利于BBB的开放,而只有适当的脑内分布(如海马和下丘脑)才能真正开放BBB。(7)冰片还可增加抗抑郁药贯叶金丝桃的脑内分布。本次研究的意义如下(1)对冰片的给药条件进行优化,在保证安全性的同时,确保其发挥最大效应,实验结果对临床组方用药具有重要指导意义。(2)基于微透析-UPLC-MS平台,建立了的一种灵敏、稳定、可靠的脑内药物实时监测方法。该平台对不同脑区脑内药动学分析提供一种新的策略。(3)通过脑内药动学和药效学研究技术的整合,发现了冰片自身的脑内分布与其BBB开放作用的非线性关系,进一步阐明了冰片“引药上行”作用特点及机制,指导临床用药。