肉毒毒素基本知识

单位的定义
生物制品用单位(Unit),而不用mg衡量 肉毒素单位定义:
• 1 Unit (单位) = i.p. LD50 • 小鼠腹膜内注射配制后的本品溶液的半数致死量(LD50) • 不同厂家的肉毒素单位（Unit）彼此不能互换
• 有各自的实验和检测方法
说明书：
本品的推荐剂量不可与其他肉毒梭菌毒素制剂的剂量互换。
减少抗体产生的危险
每次使用最低剂量
• 也就是降低接触神经毒素蛋白(ng)的可能
延长使用间隙 •由产品的作用时间决定
使用高纯度，性质稳定/均一的产品
• 新配方大大降低抗体的产生率*
Jankovic et al. (2003) Yablon et al. (2005):
重链
轻链
B,D,F,G型 A,C,E 型 C型
肉毒素
肌肉细胞
神经递质 不能释放
尚有其它作用机理 – 如疼痛
SNARE 复合 体不能形成 膜没有 融合
肌肉纤维瘫痪
作用机理录像
作用过程
主要步骤：
结合（Binding） ：
• A型肉毒素的重链与运动神经终板上的乙酰胆碱受体高亲和结合
摄入（Internalization)：
文献上关于保妥适®的推荐剂量只适用于保妥适®， 对其他A型肉毒毒素不一定适用。
有效性的判断
局部有效性：
DAS 评分方法
• 用DAS 评估
• Digit Abduction Score 小鼠后趾外展评分 方法
• 测试去神经化程度
4分 严重弱化
3分
2分
• 局部肌肉注射的 ED50
• 半数有效量 • DAS =2 时剂量
Schantz 和 Scott 继续研究
Scott 获得FDA批准在 人身上进行试验（眼睑 痉挛，半面肌痉挛）
1984
1978
1950’s
1950’s – 1960’s
1960’s – 1970’s
纯化过程优化 (Duff and
Scott在猴子身上进 行A型肉毒毒素治疗 斜视的试验
MF Brint 用于治疗 眼睑痉挛，半面肌痉 挛 斜颈，喉部肌张力 障碍，书写痉挛等…
FTAT (Frontalis Antibody Test 前额抗体试验)
• 简便,很快有结果
• 与其它方法相关性好
= 7.5 U
= 15 U
效果不佳不都是因为抗体
注射技术不正确
• 如剂量过低或注射在错误的肌肉上
对所注射的肌肉功能了解不全 没有注射所有引起症状的肌肉 要达到功能效果还需控制拮抗肌 肌肉挛缩已到固定程度
弥散
效应
剂量
本研究的临床相关性有待明确
Aoki, Neurology 2003; 60(5 Suppl 1):A212-A213 ABS-P03. 088
肉毒素结构 150 KD COOH NH2
前体毒素－900 KD 复合体 HA (Haemagglutinin) ,血凝素
NTNH non-toxic nonhaemagglutinins 非血凝素蛋 白
Schantz)
历史和发展（3）
Allergan获得FDA批 准以 BOTOX 商品名 上市；用于治疗眼睑 痉挛，斜视和第VII神 经功能紊乱
1998年6月中国药品监 督管理局批准保妥适® 用于治疗眼睑痉挛、面 肌痉挛及相关病灶肌张 力障碍。
1989
1997
2002 1998
2006年6月 GSK在中国 上市保妥适®
2006
Allergan 公司 获得对A型肉 毒素的所用权
FDA 批准低 蛋白剂型 每 100单位 5ng
FDA批准美 容适应症
83个国家 22个适应症
2009
2月11日获中 国SFDA批准 用于皱眉纹
不是个合适的生化武器
温度、湿度，空气和光照都会使毒素降解 雾状的毒素，很不稳定 常规的消毒方法既能使其灭活
平 均 DAS 峰 值
DAS 量效关系 （对数值）
此图可用来比较不同产品的效力
毒素剂量, U/kg
保妥适® 效力最高的肉毒素
Toxins
ED50 ± SEM (U/kg)
保妥适X® (n=6) 兰州BTX-A (n=6) Dysport® (n=3) Myobloc™ (n=5)
3.4 ± 0.3 5.7 ± 0.3 16.2 ± 1.1 23.4 ± 1.4
• 毒素通过受体介导的胞饮作用进入细胞内。这一过程中神经末端细胞膜将毒素包裹， 在神经末梢内形成毒素囊泡。摄入后，肉毒素的轻链从囊泡中被释放到胞浆内，现在 已非常明确轻链具有阻断神经递质的功能结构。
阻断 （Blocking)
• A型肉毒素通过裂解胆碱能神经末梢突触前膜内SNAP-25而阻滞乙酰胆碱的释放。 SNAP-25是一种在细胞膜上促使神经末梢内囊泡与突触前膜顺利融合并释放乙酰胆碱 的必需蛋白质。这过程阻止肌肉收缩，但并不影响神经递质的分泌和储存，也不影响 电信号沿神经纤维传导。
注射前
1分
0分 没变化 注射后
严重
4 3 2
用DAS测试小鼠肌肉弱化程度
0.5% BSA/Saline .5u/kg (BoTx-A) 1u/kg 5u/kg 10u/kg 30u/kg
Digit Abduction Score Mean ± SEM (n=10)
1
0
正常
0
4
8
12
16
20
注射后天数
50 KD
S-S
LC 轻链
以锌肽链内切
酶实施毒效
S
NH2 S
血凝素维持毒素三维结构稳定
100 KD Heavy Chain 重链
与靶位受体 结合，促轻 链内转
影响结构因素： 热变性，碱性条件 空气/液体介面形成的气泡改变毒素 形态，氮气/二氧化碳 稀释至过低浓度
COOH
神经肌肉接头 神经末梢
肌肉细胞
生物制品的特定
没有仿制品的概念
• 肉毒毒素是一类产品名，而非通用名 • 与疫苗接近
产品本身没有专利，生产工艺专利 用单位（Unit）衡量，单位之间不能换算 很容易得到，很难提纯，很难恒定
FDA 最新通告：
历史和发展（1）
Justinus Kerner 推 测“腊肠毒” 作用 原理，并提出应用 于治疗的可能性
• 皱眉纹标准剂量： 20U
每瓶保妥适含蛋白5ng 1ng = 10-9 g
致死剂量 (70kg 人) 静脉注射 3,000 单位
每瓶保妥适® 只含100单位 纯化的肉毒素
要导致死亡,需静脉注射
30瓶以上保妥适®
保妥适® 是局部用药
在治疗剂量内， 血液中检测不到肉毒素
邻近 全身 肌肉 作用
靶肌肉
BOTOX®
37
磨牙症
3
第7神经功能紊乱
23
构音障碍
8
背痛
5
肌筋膜痛
1
鼻唇线
1
多发性硬化
1
83个国家，22个适应症
保妥适®在中国的适应症
1998：
• 眼睑痉挛、面肌痉挛及相关 局灶性肌张力障碍。
2009年2月：
• 暂时改善65岁及65岁以下成人 因皱眉肌/或降眉间肌活动引起 的中度至重度皱眉纹。
基本药理
单位的定义 有效性 安全性 抗原性
1820
1895
•首次沉淀纯化 A型肉毒毒素 （H.Sommer)
1920s
•E Van Ermengem 分 离肉毒梭状芽胞杆菌
•Lammanna 首次分离出A 型肉毒素结晶
1946 1944
•Schantz 开始研究 其特性和应用
历史和发展（2）
V Brook 证实A 型肉毒毒素阻断 乙酰胆碱释放
•在临床使用中，很多副反应是 由于药物不适当弥散造成的 •临近肌肉 •全身
K. Roger Aoki, PhD, Pharmacology of Botulinum Toxins
不同产品的弥散性不一样
在达到最大局部 效应前就从注射 部位弥散出去了
保妥适®
弥散 弥散
效应
剂量
其它肉毒毒素®
本研究的临床相关性有待明确
Aoki, Neurology 2003; 60(5 Suppl 1):A212-A213 ABS-P03. 088
抗原性
抗原:
• 能触发抗体产生的外来分子，抗原表面有非常 特异性的抗体结合部位，这称为抗原决定簇。
抗Leabharlann Baidu:
• 抗体（也称为免疫球蛋白[Ig]）是针对抗原而产 生的。只有相对应的抗原决定簇出现时，抗体 才被激活。
免疫应答反应具有记忆和强化功能
中和抗体使毒素失去作用
中和 抗体
非中和 抗体
非中和 抗体
中和 抗体
抗原测试方法（I）
WBA （Western Blot Analysis 蛋白印迹分析）
• 不能区分中和抗体和非中和抗体
ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay 酶联免 疫吸附试验)
*p < 0.05 one-way ANOVA and post hoc Tukey t-test
平均DAS (小鼠后趾外展肌评分方法测试去神经化程度)峰值效应曲线 *注意： 非线性关系
J. Francis Poster #51, Toxins 2005
局部和全身效应：弥散系数
平Re均spDoAnSse峰 值
4
达到最大 局部效果
3
2
1
全
身
弥 散
效
应
0 1
10
100
毒素To剂xi量n D, oUse/k, gU/kg
弥散系数 (Diffusion Margin)
Atr thresh
=
ED50
Atr thresh: 注射腓肠肌后引起 同侧四头肌萎缩的最低剂量
•作为局部注射药，肉毒素一般 没有口服药所具有的全身作用
神经肌肉
自主神经
感觉神经
斜视*
脑瘫
美容*
痉挛性斜颈*
眼睑痉挛*
失驰缓症 多汗症*
偏头痛 膀胱
适应症
保妥适全球被批准情况
被批准国家数
适应症
被批准国家数
眼睑痉挛
79
肛裂
5
斜颈
65
肌震挛
5
半面肌痉挛
62
原发震颤
5
儿童脑瘫
61
头痛
4
成人痉挛
54
胃失迟缓症
4
多汗
54
颈痛
1
皱眉纹和其它面纹
52
膀胱过动
3
斜视
神经芽生 (Sprouting)
• 充分证据表明肉毒素介导的神经肌肉接头的化学去神经化作用并没有影响终板区域， 也没有影响轴突的生长，芽神经与终板结合连接释放神经递质
神经再生
• “芽生”是暂时的，会逐渐消退，原始的神经肌肉接头恢复功能。
乙酰胆碱的作用
节前
CNS
副交感神经
颅
神
经
交感神经
胸
交感神经
腰
神
• 分析血标本中有无保妥适®抗体及其含量的敏感的体外 方法。
• ELISA不能区分保妥适®的中和抗体与非中和抗体
抗原测试方法（II）
MPA (Mouse-Protection Assay 小鼠保护试验)
• 是目前测试抗体的金标准 • 唯一能准确测试中和抗体的方法 • 价格昂贵、费时, 只有阴性和阳性之分
SNAP-25
cGRP Substance P
VAMP/ synaptobrevin Ca++ Channels
作用机理的临床意义
肉毒毒素阻滞位点
躯体运动神经元
Α-梭外肌-收缩减少 γ – 梭内肌-传入信号减弱
内脏运动神经元内脏平滑肌收缩减少
腺体分泌减少
痛觉感受器
BOTOX® 临床应用范围日益扩大
经
交感神经
交感神经
骶
神
躯体运动神经
经
神经节
Ach
N
Ach
N
Ach
N
Ach
N
Ach
N
Epi
节后
Ach
M 胆碱能性神经：
NE

运动神经
Ach
全部植物神经节
前纤维
M
D
大多数副交感神 经节后纤维
Ach 支配小汗腺和血 管肌肉的交感神经节 后纤维
Ach
N
还阻滞其它物质的释放
对疼痛的作用
Glutameat Syntaxin
• 一种厌氧菌，其孢子常规在土壤中，与产生破伤风毒 素的细菌属同一科
• 在合适的条件下（10oC，无氧，合适的酸度）孢子生 长为梭菌
• 细菌继续产生大量的孢子或自溶将毒素释放出来 • 不同的菌株(如Hall株,Bean株)产生不同亚型的神经毒
素(分为 A、B、C、D、E、F、G等7个抗原型), 其中A型 毒力最强 • 是导致肉毒中毒(Botulism)的原因
SNARE 蛋白
突触囊泡蛋白 突触相关蛋白
突触融合蛋白
神经终点
突触间隙
肌肉细胞
作用机理(1)
突触囊泡
正常神经递质释放过程
SNARE 蛋白 形成复合体
囊泡和终板 膜融合
突触融合 复合体
乙酰胆碱
乙酰胆碱受体
神经递质释放
肌肉纤维收缩
作用机理(2)
当有神经肉毒素时
肉毒素以胞饮方 式进入
轻链水解特异 SNARE蛋白
肉毒毒素介绍
主要内容
肉毒毒素介绍
• 历史发展 • 结构 • 作用机理 • 药理 毒理 免疫原性
目前商用的肉毒素及保妥适的特点 保妥适配制注意事项
什么是肉毒毒素?
(肉毒神经毒素,肉毒杆菌神经毒素，肉毒梭菌毒素 )
是肉毒梭菌( Clostridium botulinum)在生长繁殖 过程中产生的一种细菌外毒素
• 氯， 加热85C5分钟
人与人不能传播 存在肉毒素抗毒素 （但对已经存在的症状无效）
高纯度的保妥适® 治疗不会导致肉毒中毒
肉毒中毒:
• 肉毒毒素导致的一种全身性的反应
保妥适是高度纯化的肉毒素
• 局部注射治疗,直接注射在相关肌肉
或腺体上 • 如剂量合适,很少弥散到其它肌肉 • 治疗剂量与中毒剂量相差很远