二甲基亚砜（DMSO）的生物学与临床应用：证据评估与安全性考量

《Biomolecules》：Biological and Clinical Applications of Dimethyl Sulfoxide: Evidence and Safety Considerations

　　

摘要：二甲基亚砜（DMSO）是一种极性非质子溶剂，广泛应用于生物医学研究、药物制剂、部分临床应用及冷冻保存领域。本文综述了DMSO相关的分子活性及若干临床适应证，包括间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征（IC/BPS）、肌肉骨骼及创伤性损伤、中枢神经系统（CNS）创伤、心血管及缺血性损伤、历史肿瘤学研究、局部应用、冷冻保存及安全性。在所讨论的应用中，膀胱内灌注DMSO在特定IC/BPS患者（尤其是Hunner型病变患者）中具有最明确的当代临床支持，但其在非Hunner型病变中的作用仍不确定。这一现状可能部分反映了DMSO在治疗用途上获批范围有限，而非各适应证间的比较性评估。其他应用领域报告了不一致的结果：膝关节骨关节炎中观察到适度的疼痛缓解，而系统性硬化症溃疡中未发现获益，且该领域还报告了显著的皮肤不耐受。小样本非对照临床系列研究报告了静脉给予DMSO后颅内压降低。Walker的专著另行描述了CNS创伤后的神经功能恢复，但同期治疗及不完整的记录限制了因果归因。仅颅内压降低并不能确立长期神经功能获益。历史肿瘤学报告描述了含DMSO的苏木素制剂（包括“haematoxylon”），但抗肿瘤疗效的证据仍不充分。历史眼部及耳部应用涉及多种制剂，但对照临床评估有限。心血管保护作用主要仍由临床前研究支持。DMSO是一种有效的冷冻保护剂，但残留暴露可能引起输注反应，且解冻后去除DMSO增加了处理负担并可能导致细胞损失。生物学活性及风险随浓度、给药途径、持续时间、制剂、原料质量及生物学环境而变化。历史叙述提出了值得进一步研究的问题，但并未确立临床疗效。本综述总结了已报告的DMSO效应与风险，审视了研究局限性，并指出了尚未解决的研究问题。

1. 1.
   引言
   DMSO作为溶剂、冷冻保护剂及渗透增强剂，在生物及临床研究中应用广泛，其两亲性有机硫化合物的化学特性既赋予其广泛用途，也带来了解释上的挑战。研究人员普遍将其用作实验载体，但DMSO本身会产生可测量的生物学效应，可能改变实验结果。这些效应并不等同于治疗功效。因此，研究人员应在不同应用领域中区分技术性、机制性及临床性解释。DMSO的应用涉及多个证据结构各异的生物医学场景。在IC/BPS中，膀胱内给药是临床证据最充分的应用，但效果随患者表型、灌注方案及结局定义而变化。局部及眼部应用主要依赖制剂特性，且受限于临床验证的异质性。在细胞治疗及冷冻保存中，DMSO作为工艺试剂，其评价标准为解冻后活力、功能恢复及产品完整性。这些不同用途应根据给药途径、目的及结局分别评估，而非视为单一干预。DMSO研究解释中的关键挑战在于，容易将实验系统中观察到的溶剂相关生物学活性与临床环境中的治疗效果混为一谈。对照实验显示，DMSO在特定条件下改变膜组织、蛋白质环境及细胞信号传导，但这些机制效应并不直接转化为临床获益。早期DMSO临床开发因1965年11月美国临床试验暂停而中断，当时报告了实验动物晶状体变化。Walker后来承认其材料中大量内容属于轶事性质，并描述了不愿具名的医生。本综述将此类叙述与对照研究分开讨论，并明确指出其方法学局限。
2. 2.
   DMSO活性的分子基础
   在模型膜中，DMSO以浓度依赖性方式改变脂质堆积、水合作用及通透性，其效应随水合状态变化，微流控测量显示转运也取决于细胞类型及捕获条件。脂质体和双层膜研究将DMSO的渗透及孔形成与界面水行为联系起来。DMSO还影响蛋白质结构及结合环境，神经生长因子研究显示其可能改变受体相互作用，而筛选试验可能需要更高DMSO浓度以溶解测试化合物。蛋白质稳定性、配体结合动力学及膜可及性的变化可影响测得的活性。DMSO还可能影响化合物溶解度、沉淀或聚集，改变各孔中游离化合物浓度。这些效应可导致测定漂移或误导性活性判定。DMSO浓度应被报告并在对照、标准品及测试样品间匹配。DMSO在实验性滑膜细胞、肝细胞及人血细胞模型中改变炎症介质、转录及表观遗传信号。溶剂组成也影响蛋白质聚集测定。这些反应取决于浓度、暴露及模型条件，DMSO应作为活跃的实验变量加以控制。
3. 3.
   间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征的临床发现
   DMSO作为膀胱内治疗选项用于IC/BPS，主要用于特定病例。2022年美国泌尿学会指南将DMSO列为膀胱导向疗法之一，强调基于症状的个体化管理。一项日本多中心双盲III期试验将96例患者随机分配至膀胱内50% DMSO或安慰剂组，每两周一次共12周。ICSI最小二乘均值变化分别为?5.2和?3.4分，组间差异为?1.8分（95% CI，?3.3至?0.3；p = 0.0188）。第12周GRA应答率分别为52.1%和30.4%（p = 0.0385）。事后分析纳入83例Hunner型IC患者，应答率分别为53.7%和27.5%（p = 0.0236）。非Hunner亚组仅13例，无法确定该表型中的治疗效果。膀胱内DMSO方案在组成及时间安排上差异较大，联合用药方案中的症状改善不能单独归因于DMSO。研究设计影响获益归因，多药灌注中症状变化不能归因于DMSO单独作用，而日本双盲安慰剂对照试验允许更直接的归因。未来研究应分别分类Hunner及非Hunner疾病，并报告基线严重程度、DMSO浓度、停留时间、治疗频率、对照、联合用药及随访。
4. 4.
   肌肉骨骼疼痛、软组织疾病及创伤性损伤
   早期报告探索了DMSO用于类风湿及其他肌肉骨骼疾病，但未确立一致的治疗效果。Eberhardt等人将112例活动性膝骨关节炎患者随机分配至25% DMSO凝胶或安慰剂组治疗三周，主要摘要报告DMSO组在负重、静息及触诊时疼痛均较轻，无严重不良事件。另一项试验中，Williams等人将84例系统性硬化症伴指端溃疡患者分配至局部2% DMSO、70% DMSO或生理盐水组，溃疡及疼痛结局无显著差异，而70% DMSO组超过四分之一的患者因皮肤毒性退出。这些试验不支持所研究疾病中的广泛治疗主张。
5. 5.
   中枢神经系统、脑及脊髓损伤
   具有数值数据的临床系列研究聚焦于颅内压（ICP）。Marshall等人治疗6例患者，ICP初步得到控制，但全部6例出现液体或电解质问题。Karaca等人治疗10例严重颅脑创伤患者，24小时平均ICP降幅为28 mmHg（DMSO单独）及39 mmHg（加用氧气）。非对照设计限制了因果归因，报告的ICP降低不能确立DMSO的长期神经功能获益。早期实验及综述文献也讨论了DMSO在CNS损伤中的给药时机。临床前研究结果因模型而异。Walker另行描述了静脉DMSO后严重脊髓损伤患者的神经恢复，但原始临床记录及患者层面治疗细节未获独立验证，同期重症监护及康复治疗妨碍了恢复归因。
6. 6.
   心血管及缺血性损伤
   DMSO用于心脏及缺血性损伤的兴趣可追溯至早期心肌坏死研究，但心脏保护支持主要仍属临床前。Parisi等人报告，在大鼠冠脉结扎前三天腹腔给予500 μL/kg DMSO，心肌损伤（4.46 ± 2.01% vs. 18.75 ± 4.88%）、肌钙蛋白I（2.95 ± 1.32 vs. 29.35 ± 12.32 ng/mL）及肌红蛋白（13.75 ± 0.85 vs. 46.86 ± 10.35 ng/mL）均低于未治疗对照组。预处理限制了临床相关性。全身暴露另有安全性担忧。这些发现未确立人类心血管获益。
7. 7.
   DMSO在肿瘤学及药物递送中的历史研究
   历史肿瘤学研究主要将DMSO作为难溶性化合物的溶剂及载体。Tucker和Carrizo报告了一种含DMSO的制剂用于复发性肿瘤，原始报告将该物质称为“haematoxylon”，其分子式C₁₆H₁₄O₆支持其为苏木素。Walker后来总结了37例晚期恶性肿瘤系列。这些报告涉及异质性癌症类型、同期治疗、不完整的临床记录，且无隔离DMSO贡献的对照比较。同期肿瘤学评估将该联合方法归类为未经证实。报告中的肿瘤消退或临床改善不能解释为DMSO独立抗肿瘤效应的确认。
8. 8.
   局部、眼部、耳部及外渗相关临床应用
   局部DMSO已在特定疾病制剂中研究，但这些报告未确立跨皮肤疾病的疗效。历史眼部应用包括含5 mg DMSO于1 cc生理盐水的球后注射制剂，报告用于角膜水肿等疾病。另一份涉及50例视网膜变性患者的报告描述了视力、视野及暗适应改善。耳部应用中，一份涉及15例慢性耳鸣患者的历史报告描述了9例症状完全消失。这些非对照历史报告未确立标准化眼科或耳科疗效。外渗管理共识强调药物特异性处理。局部DMSO在特定药物（包括传统多柔比星、表柔比星及丝裂霉素）外渗中具有有限作用，但脂质体多柔比星外渗明确排除DMSO。两项前瞻性非对照研究提供了临床观察，但无同期对照组，DMSO的获益幅度无法确立。
9. 9.
   冷冻保存及细胞产品处理
   DMSO进入细胞并在冷冻过程中限制冰相关损伤，仍是有效的冷冻保护剂。常规造血干细胞方案常用5–10%（v/v）DMSO，部分低DMSO方案评估约2.5–5%。2026年一项血小板研究中，10%（v/v）DMSO在体外血小板回收、形态、糖蛋白、聚集及凝血功能方面优于5% DMSO。DMSO是细胞处理组分而非治疗性成分。低DMSO及无DMSO方案正在开发，但必须结合最终细胞产品性能评估。在人骨髓间充质干细胞中，一种非细胞渗透性铵/磺酸盐两性离子实现了与含DMSO商业冷冻保护剂相当的回收率。在Jurkat T细胞中，含10%甘油及2%甜菜碱的无血清制剂在3 °C/min冷冻条件下获得>90%解冻后回收率。这些无DMSO方法尚未经临床生产验证，应视为实验性保存方法。输注反应仍是细胞治疗中的担忧，其发生与DMSO暴露、产品体积及患者因素相关。减少DMSO的获益必须与对细胞回收及功能的影响相权衡。
10. 10.
    各给药途径的安全性考量
    DMSO原料及成品制剂均须满足适用的质量要求。用于治疗制剂中的DMSO必须符合适用于预期产品及给药途径的药学质量标准，不得以工业级DMSO替代。在美国，RIMSO-50被列为无菌50%（w/w）DMSO产品，用于膀胱内给药，其标签明确排除肌内及静脉注射。满足原料质量标准并不自动保证成品制剂适合所有途径给药。膀胱内研究中局部耐受性总体可控，但部分患者因灌注中或灌注后疼痛、难以忍受的大蒜样气味及缺乏疗效而退出。局部暴露的主要效应为局部皮肤反应，频率及严重程度受制剂及暴露条件影响。历史静脉使用具有不同于局部给药的独特安全性特征，包括短暂溶血伴血红蛋白尿、严重溶血、液体超负荷、严重电解质紊乱及极端血清高渗。含DMSO冷冻保存细胞产品输注期间报告了急性反应，一项1269次输注的单中心研究中不良事件发生率为37.8%。实验室及模型研究描述了与临床不良事件根本不同的生物学反应，体外或动物模型中的浓度及暴露时间不应等同于临床暴露。
11. 11.
    局限性与未来方向
    本叙述性综述存在局限性。未检索Embase、Scopus及Cochrane Library，数据库覆盖不完整。无完整的同期筛选日志，选择过程无法重建为独立重复的前瞻性记录流程。部分早期或未索引报告可能被遗漏。纳入研究存在小样本、对照不足、报告不完整及随访短等实质性局限。IC/BPS研究在表型、灌注方案、伴随药物及结局测量方面存在差异。DMSO的气味及局部刺激可能损害盲法。结构化评估显示，报告不完整、结局数据缺失、主观终点及全文获取受限实质性限制了若干主要研究的解释。未来研究应纳入适应证特异性结局、明确的暴露测量、适当的活性或载体对照、透明的不良事件报告及足够长的随访。
12. 12.
    结论
    DMSO的生物学效应受浓度及给药途径影响，各应用中的临床支持程度不一。膀胱内DMSO在特定IC/BPS患者（尤其是Hunner型）中具有最明确的当代临床支持，但非Hunner型疾病中的获益及长期持久性仍不确定。大多数其他应用仅有有限临床发现支持或仍属实验性。心血管保护主要由临床前研究支持，非对照CNS报告中颅内压降低未确立持久神经功能获益。急性CNS创伤、肿瘤学及眼耳部应用报告应视为产生假设的观察而非既定临床适应证。在冷冻保存中，DMSO仍是既定的处理用冷冻保护剂，而低DMSO及无DMSO替代方案需要产品特异性评估及临床生产条件下的验证。总体而言，关于DMSO效应及风险的结论仍受暴露条件、预期应用及方法学局限的约束。