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综述:昼夜节律与血脑屏障在神经系统疾病中的药物疗效和递送的交汇
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月03日 来源:Advanced Drug Delivery Reviews 15.2
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这篇综述深入探讨了昼夜节律(circadian rhythm)与血脑屏障(BBB)在神经系统疾病中的双向调控机制及其对药物递送的影响。文章系统梳理了昼夜节律分子时钟(如BMAL1/CLOCK/PER/CRY通路)如何通过调控BBB完整性(如紧密连接蛋白claudin-5、occludin)影响药物转运蛋白(如P-gp)的昼夜波动,并提出了时间疗法(chronotherapy)在癫痫、卒中、阿尔茨海默病等疾病中的临床应用潜力。
昼夜节律与血脑屏障的共舞:神经系统疾病治疗新视角
昼夜节律的分子机制
哺乳动物的昼夜节律由位于下丘脑视交叉上核(SCN)的中枢时钟调控,通过转录-翻译负反馈环(TTFL)实现。核心基因BMAL1与CLOCK形成异源二聚体激活PER和CRY基因表达,而PER/CRY复合物又抑制BMAL1/CLOCK活性,形成24小时振荡周期。此外,REV-ERBα/β和RORα/β/γ构成的辅助环路通过调控BMAL1表达进一步精细调节节律。
血脑屏障的动态调控
BBB由内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞终足构成,其通透性受昼夜节律显著影响。研究发现,紧密连接蛋白claudin-5和occludin的mRNA及蛋白水平呈现昼夜波动,而核心时钟基因CLOCK可直接调控这些蛋白的表达。例如,BMAL1缺失会导致周细胞PDGFRβ信号下调,引发BBB高通透性。
神经系统疾病中的双向失调
癫痫:约65%癫痫发作呈现昼夜节律性,如额叶癫痫多发于睡眠期。BMAL1敲除小鼠癫痫阈值降低,而夜间给予抗癫痫药物(如氯巴占)可提高疗效。卒中:缺血性卒中严重程度与BBB破坏相关,清晨PAI-1表达高峰导致tPA溶栓效果降低,而夜间给药可改善预后。阿尔茨海默病(AD):β淀粉样蛋白(Aβ)清除率在睡眠期升高,BMAL1缺失会破坏Aβ昼夜清除节律。帕金森病(PD):黑质区REV-ERBα节律紊乱与多巴胺神经元丢失相关,其激动剂可减轻神经炎症。
时间疗法的突破性应用
针对P-gp的昼夜活性波动(日间活性高),夜间给药可增加抗癫痫药物(如苯妥英)的脑内浓度。在AD治疗中,胆碱酯酶抑制剂在乙酰胆碱高峰时段(白天)给药效果更佳。新型递送技术如鼻腔给药(如抗CD3抗体Foralumab)和聚焦超声开放BBB,为克服耐药性提供了创新方案。
未来展望
尽管动物模型与人类昼夜节律存在差异,但调控生物钟(如褪黑素)和靶向BBB(如claudin-5表观遗传修饰)的双重策略,将为神经系统疾病治疗开辟新途径。研究者建议开展更多标准化临床实验,以验证时间疗法在不同疾病阶段的适用性。
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