超声辅助肟类药物突破血脑屏障对抗神经毒剂暴露的研究进展

在有机磷（OP）暴露致中毒的难题上，因其易穿过血脑屏障（BBB）影响中枢神经系统（CNS），现有肟类解毒剂又难以穿透 BBB。研究人员开展超声（FUS）辅助肟类药物入脑的研究，发现 HI-6+FUS 可显著改善中毒状况，为 OP 中毒治疗提供新方向。

　　在现代社会，化学物质带来便利的同时，也潜藏着诸多风险。有机磷（OP）化合物，作为农药和化学武器的重要成分，正威胁着人们的生命健康。每年都有数百万人不慎暴露于这类物质中，导致数万人死亡。像 VX、沙林等 OP 类神经毒剂，更是臭名昭著。它们凭借着亲脂性，轻易突破血脑屏障（BBB），如同潜入大脑的 “间谍”，不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶（AChE） 。正常情况下，AChE 就像大脑中的 “清洁卫士”，负责降解突触间隙的乙酰胆碱（ACh），维持神经传导的稳定。但 OP 一旦来袭，AChE 被抑制，ACh 便开始在突触中疯狂堆积，引发一系列连锁反应。中毒者不仅会出现如多汗、肌肉震颤、心动过速等急性症状，还可能在后续发展为癫痫发作和长期认知障碍，严重影响生活质量 。

目前针对 OP 中毒的治疗方案，通常是将抗毒蕈碱药物、抗惊厥药物和肟类药物联合使用。然而，肟类药物虽能重新激活被抑制的 AChE，却难以跨越血脑屏障，这就使得它在对抗中枢神经系统损伤时显得力不从心，无法有效阻止严重神经损伤和癫痫发作的发生。因此，寻找一种能够让肟类药物顺利进入大脑、发挥解毒作用的方法迫在眉睫。

来自国外的研究人员敏锐地捕捉到了这个关键问题，开展了一项旨在利用经颅聚焦超声（FUS）技术增强肟类药物进入大脑的疗效，以对抗神经毒剂暴露的研究。他们希望通过 FUS 技术，暂时打开血脑屏障，让肟类药物能够顺利进入大脑，重新激活被抑制的 AChE，减轻神经损伤，为 OP 中毒的治疗开辟新的路径。这项研究成果发表在《Biomedicine 》上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员在开展研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：
首先是 FUS 诱导血脑屏障开放技术，通过静脉注射微泡后，利用特定参数的超声在小鼠脑部进行扫描，以暂时破坏血脑屏障。其次，采用磁共振成像（MRI）技术来验证 FUS 方案的有效性，观察血脑屏障是否成功打开以及大脑是否存在损伤。另外，运用酶活性检测方法，如 Ellman 法来测定 AChE 的活性，评估药物治疗效果。还通过行为学评分和体重测量来监测动物的恢复情况，以及使用多重细胞因子检测试剂盒检测海马体中细胞因子的浓度，探究神经炎症的变化 。

下面来看具体的研究结果：

1. FUS 方案的有效性验证：通过 MRI 对 4 只小鼠（1 只对照，3 只接受 FUS 处理）的检测发现，接受 FUS 处理的小鼠，其大脑沿超声轨迹（6mm×6mm）及整个深度（约 7mm）的 MRI 对比度增加，这表明血脑屏障成功打开。而 24 小时后的对照 MRI 显示，大脑没有可见损伤，证明了该 FUS 方案的安全性 。
2. 亚致死剂量 VX 挑战结果：在亚致死剂量（0.5LD₅₀）VX 暴露 2 小时后，研究人员对小鼠中枢神经系统结构（海马体、躯体感觉皮层、运动皮层、梨状皮层 / 杏仁核、脊髓）、血液和膈肌中的 AChE 活性进行评估。结果显示，VX 暴露组的 AChE 活性显著降低。在使用肟类药物治疗后，发现 HI-6 和 2-PAM 在血液和膈肌中能显著重新激活 AChE，且 HI-6 在膈肌中的效果优于 2-PAM 。但在没有 FUS 辅助时，无论是 2-PAM 还是 HI-6，都无法显著重新激活中枢神经系统结构中的 AChE 。而当使用 HI-6 联合 FUS 治疗时，在海马体、躯体感觉皮层、运动皮层和梨状皮层 / 杏仁核中，AChE 的重新激活有显著提升，但 2-PAM 联合 FUS 却没有明显效果。此外，FUS 并没有增强 VX 进入大脑的能力，且对脊髓中的 AChE 重新激活也没有明显作用 。
3. 致死剂量 VX 挑战结果：
   • 短期恢复情况：在致死剂量（17LD₅₀）VX 暴露后，对小鼠进行 7 天的行为恢复评估和体重测量。结果显示，VX-HI-6-no FUS 组的恢复分数明显低于 NaCl-NaCl-FUS 组，而 VX-HI-6-FUS 组与 NaCl-NaCl-FUS 组之间没有显著差异，这表明 HI-6 联合 FUS 治疗能让小鼠更好地从中毒中恢复。在体重方面，VX-HI-6-FUS 组在第 7 天与 NaCl-NaCl-FUS 组没有显著差异，而 VX-HI-6-no FUS 组仍有显著体重损失，说明 HI-6 联合 FUS 治疗的小鼠体重恢复更快。此外，VX-HI-6-FUS 组的 24 小时存活率（96%）也高于 VX-HI-6-no FUS 组（81%） 。
   • AChE 重新激活情况：在 VX 暴露后的 24 小时、72 小时和 7 天，研究人员对躯体感觉皮层和海马体中的 AChE 活性进行量化。结果发现，在 24 小时时，VX-HI-6-no FUS 组的 AChE 活性显著低于对照组，而 HI-6 联合 FUS 组的 AChE 活性则显著高于 VX-HI-6-no FUS 组。但在 72 小时后，不同治疗组之间的 AChE 活性没有差异 。
   • 神经炎症情况：对海马体中细胞因子浓度的检测发现，在 VX 暴露 24 小时后，VX-HI-6-no FUS 组的海马体 IL-6 水平比对照组增加了 30 倍，比 VX-HI-6-FUS 组也显著升高。在 72 小时和 7 天时，VX-HI-6-FUS 组的 IL-6 和 MIP-1α 水平显著低于 VX-HI-6-no FUS 组，这表明 HI-6 联合 FUS 治疗能有效减轻神经炎症 。
   
   

综合上述研究，研究人员得出结论：经颅 FUS 技术可以有效促进 HI-6 穿过血脑屏障，重新激活大脑中的 AChE，减轻亚致死和致死剂量 VX 暴露导致的急性神经症状。这一研究成果意义重大，为在医院二线治疗中有效处理 OP 暴露提供了极具前景的方法 。在讨论部分，研究人员也指出，虽然 FUS 技术展现出了巨大的潜力，但目前该技术在实际应用中仍存在一些局限性，比如难以实现全脑开放以及药物在大脑中的分布不均等问题 。未来需要进一步优化 FUS 方案，以提高肟类药物向大脑深部区域和脊髓的递送效率，更好地预防和治疗 OP 中毒引起的神经损伤 。此外，还需要进一步研究 HI-6 联合 FUS 治疗是否能预防癫痫发作和认知障碍等长期并发症，为 OP 中毒的治疗提供更全面、更有效的解决方案 。