综述:药物诱导的血脑屏障细胞线粒体功能障碍:药物安全性评估中被忽视的角色

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Current Drug Safety 1.1

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  (编辑推荐)本综述聚焦药物对血脑屏障(BBB)细胞线粒体的影响,揭示其在药物安全性评估中的关键作用。BBB由内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞等构成,线粒体功能障碍可能导致中枢神经系统(CNS)疾病。现有研究仅7篇涉及药物对BBB线粒体的影响,呼吁未来将细胞生物能量学纳入新药安全性研究。

  

血脑屏障的生物学基础

血脑屏障(BBB)是中枢神经系统(CNS)微血管系统的独特结构,由内皮细胞、周细胞、基底膜以及星形胶质细胞和免疫细胞(如血管周围巨噬细胞和小胶质细胞)共同构成。这一屏障通过严格控制分子运输,维持CNS内环境稳定。BBB功能障碍可能导致有害物质和免疫细胞侵入,引发严重神经病变。

线粒体的核心作用

线粒体作为细胞能量工厂,在BBB细胞稳态中扮演双重角色:既维持内皮细胞紧密连接功能,又参与氧化应激和凋亡调控。研究表明,药物诱导的线粒体DNA(mtDNA)损伤或膜电位(ΔΨm)下降,可导致BBB通透性异常。例如,某些化疗药物通过抑制电子传递链(ETC)复合物Ⅰ活性,引发ATP耗竭和活性氧(ROS)爆发。

现有研究的空白领域

目前仅有7篇文献系统研究药物对BBB线粒体的影响。其中3篇采用跨内皮电阻(TEER)检测发现,抗生素如环丙沙星可使TEER值下降40%,同时伴随线粒体形态碎片化。另有研究通过Seahorse能量代谢分析仪证实,抗抑郁药帕罗西汀会降低BBB细胞的氧消耗率(OCR)和细胞外酸化率(ECAR)。

未来研究方向

建议将以下内容纳入新药研发流程:

  1. 高通量筛选药物对BBB线粒体功能的影响
  2. 建立基于诱导多能干细胞(iPSC)的BBB模型
  3. 开发靶向线粒体的神经保护佐剂
    特别强调需关注生物能量学参数,如ATP/ADP比值和NADH/NAD+平衡,这些指标可作为早期药物神经毒性的预测标志物。

临床意义延伸

阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)患者尸检显示,其BBB内皮细胞存在显著的线粒体自噬缺陷。这提示药物开发中需兼顾血脑屏障穿透性和线粒体保护性的平衡,尤其对于需长期用药的慢性神经系统疾病治疗方案。

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