脑卒中的脑保护策略

自由基损伤线粒体
References: 1. Dirnagl U, Iadecola C, Moskowitz MA. Pathobiology of ischaemic stroke: an integrated view. Trends Neurosci. 1999;22(9):391-7. 2. Sasaki C, Kitagawa H, Zhang WR, Warita H, Sakai K, Abe K. Temporal profile of cytochrome c and caspase-3 immunoreactivities and TUNEL staining after permanent middle cerebral artery occlusion in rats. Neurol Res. 2000;22(2):223-8.
Ubiquitin-Proteasome Complex
Following 15 min global cerebral ischemia, protein aggregates are ubiquitin labeled
CA1
DG
Hu et al, J. Neurosci, 2000, 20(9):3191
神经保护剂的误区(Pitfalls)
• 临床前研究的时窗极短，而临床研究的时窗较长 • 临床前治疗靶区是半暗带，而临床试验则不是 • 临床前治疗偏向对灰质的保护，而临床不针对特定的临床定位 • 尚不清楚确切疗程 • 临床前研究疗效判定主要依据梗死面积，而临床主要依据行为学 • 临床前主要依据早期预后，而临床是远期评价 • 卒中模型为同质性,而人类卒中为异质性 • 预后测量方法比实际疗效更重要 • 用小规模试验回答大规模试验要回答的问题
–efficacy in rodent and primate in both transient and permanent modes of acute ischaemic stroke
–reduces infarct size and preserves brain function
SER PHS
AA PGs
O2
1O 2
O2
P-450
Mitochondria e - transport
O2 H2O
O2
. - HOClO
2
H2O2
LTs
. O 2
H2O
. O 2
缺血半暗带超氧化物(自由基)增加(n=18)
超氧化物化学发光计数 600 500 400 300 脑中动脉缺血 200 对照 100 0 100
神经保护市场
120 100 80 60 40 20 0 50
115
亿美元
2005
2010
缺血细胞死亡的机制
内容
1.神经保护治疗的概念
2.神经保护剂的现状 3.从失败到睿智 4.自由基清除剂 5.神经保护剂的分层用药 6.神经保护剂的联合用药
神经保护应用的范围
• 神经外科 • 心脏外科
血管保护治疗
New discovery compounds
Synthesis and Screening Pre-clinical development appraisal Phase I Sub-acute toxicity Phase IIA (PoC) Chronic toxicity Clinical Phase II
脑卒中的脑保护策略
内容
1.神经保护治疗的概念
2.神经保护剂的现状 3.从失败到睿智 4.自由基清除剂 5.神经保护剂的分层用药 6.神经保护剂的联合用药
内容
1.神经保护治疗的概念
2.神经保护剂的现状 3.从失败到睿智 4.自由基清除剂 5.神经保护剂的分层用药 6.神经保护剂的联合用药
急性缺血性卒中 — 局部缺血
•Blood flow to brain interrupted •Central region of tissue infarcts rapidly — core •Infarct extends to ischemic region around core — ischemic
penumbra
•Processes of cellular injury/death very different in these 2 regions •Tx objectives —limit infarct growth —protect against penumbral destruction “neuroprotection”
神经保护可以改善临床预后
其中一个途径使减少自由基损害1,2
急性缺血性卒中
缺血级链反应 谷氨酸释放 NMDA/AMPA 受体活化 再灌注级链反应
去极化
一氧化氮 钙离子增加 自由基增加 自由基增加
神经细胞死亡
References: 1. Bright, R, Mochly-Rosen D. The role of protein kinase C in cerebral ischemic and reperfusion injury. Stroke. 2005;36(12):2781-90. 2. Lipton P. Ischemic cell death in brain neurons. Physiol Rev. 1999;79(4):1431-568.
• New Pharmacological agents • ‘Cocktail’ approach
Grotta JC. University of TexasHuston Medical School
Ubiquitin-Proteasome Complex
Ubiquitin-Proteasome Complex
内容
1.神经保护治疗的概念
2.神经保护剂的现状 3.从失败到睿智 4.自由基清除剂 5.神经保护剂的分层用药 6.神经保护剂的联合用药
Oxygen Metabolism
O2
RBC Hb-O2
Cells
Peroxisome Oxidases
PS
hn
NOS NO.
Membrane MPx H2O2 NO.
神经保护和神经恢复
神经保护 Neuroprotection
神经恢复 Neurorestoration 全部有功能的组织
靶向 时间窗
缺血半暗带
0-24小时，或许更长
24小时以后，数周？数 月？
目的
控制分子事件
调节功能组织的活动
源自文库
神经保护剂的作用
无神经保护 永久缺血性损害
有神经保护 缺血损害减轻
Reference: 1. Fisher M. The ischemic penumbra: identification, evolution and treatment concepts. Cerebrovasc Dis. 2004;17(suppl 1):1-6.
缺血/再灌注使自由基产生增加
神经细胞
胶质细胞
内皮细胞
Stroke. 2004;35:1449-1453
NXY-059
Disodium 4- [ (tert-butylimino) methyl ] benzene-1,3-disulfonate N-oxide
• Traps free radicals • Meets STAIR criteria for neuroprotectant
神经保护剂:夭折的婴儿
• 动物实验有效
• 临床试验无效
• 卒中神经保护治疗是否
是基础科学工作者编织 的梦？
Is Neuroprotective Stroke Therapy Just a Fanasy Invented by Basic Scientists?
缺血神经保护剂：路在何方？
Consummating the Marriage Between the Laboratry and Bedside
缺血核心和半暗带
缺血性卒中的病理生理
Penumbra Infarction
生物化学级链反应
氧和能量底物减少
膜去极化
NMDA/AMPA 受体
谷氨酸释放 钙离子内流 钙超载
References: 1. Dirnagl U, Iadecola C, Moskowitz MA. Pathobiology of ischaemic stroke: an integrated view. Trends Neurosci. 1999;22(9):391-7. 2. Lee JM, Grabb MC, Zipfel GJ, Choi DW. Brain tissue responses to ischemia. J Clin Invest. 2000;106(6):723-31.
–Beating heart
• 心脏骤停 • 颈动脉治疗 • 创伤 • 卒中（缺血性和出血性）
潜在治疗
1. 缩短缺血时间 2. 减少细胞内钙离子浓度 3. 减少细胞内钠离子浓度 4. 阻断谷氨酸作用Block effects of glutamate 5. 抑制自由基Trap free radicals 6. 抑制PARP活性 7. 阻断caspase活性 8. 阻断白细胞黏附 9. 改变细胞膜流动性 10.降低组织温度
10,000 6,000 50 20 15 10 5
Carcinogenicity
PLA Market Post Market
Probability of Success = 1 in 10,000
3
1 1 ?
COST PER COMPOUND $US1 BN
内容
1.神经保护治疗的概念
2.神经保护剂的现状 3.从失败到睿智 4.自由基清除剂 5.神经保护剂的分层用药 6.神经保护剂的联合用药
PetersO.etal.,1996
缺血1小时后再灌注
200分钟
钙超载导致自由基产生
促氧化酶1: –一氧化氮合成酶 –环氧化酶, 腺嘌呤脱氢酶， 腺嘌呤氧化酶，NADPH氧化酶 –髓过氧化酶和单氨氧化酶
线粒体破坏
钙离子超载
一氧化氮 蛋白酶活 化
自由基形成
MMP 活化
磷酸化酶活化
References: 1. Chan PH. Reactive oxygen radicals in signaling and damage in the ischemic brain. J Cereb Blood Flow Metab. 2001;21(1):2-14. 2. Schild L, Reiser G. Oxidative stress is involved in the permeabilization of the inner membrane of brain mitochondria exposed to hypoxia/reoxygenation and low micromolar Ca2+. FEBS J. 2005;272(14):3593-601.
自由基可以损害细胞和DNA
线粒体破坏
自由基
MMP活化
DNA氧化损伤
细胞膜破坏
细胞处理过程失调
内皮细胞
References: 1. Lipton P. Ischemic cell death in brain neurons. Physiological Reviews. Oct 1999; vol. 79; 1431-1568. 2. Dirnagl U, Iadecola C, Moskowitz MA. Pathobiology of ischaemic stroke: an integrated view. Trends Neurosci. 1999;22(9):391-7.
急性缺血性卒中
脑血流
闭塞核心 正常组织 缺血半暗带
正常脑血流的40%
半暗带组织
正常脑血流的150%
坏死组织
闭塞
References: 1. Lipton P. Ischemic cell death in brain neurons. Physiological Reviews. Oct 1999; vol. 79; 1431-1568. 2. Lo EH, Dalkara T, Moskowitz MA. Mechanisms, challenges and opportunities in stroke. Nat Rev Neurosci. 2003;4(5):399-415.