腦創傷後神經後遺症及治療策略:以神經細胞p53凋亡路徑為目標

背景:創傷性腦損傷的患者在受傷後常會造成短期或長期的後遺症，包括身體機能受損、認知能力下降及情緒性功能障礙。大腦皮質區及海馬迴的神經細胞計畫性死亡扮演了腦創傷後急性或慢性神經退化發展之重要的角色。p53腫瘤抑制蛋白，其本身是一個轉錄因子，也被認為是調控神經細胞凋亡的重要因子。p53抑制劑pifithrin-α (PFT-α)已被發現可以透過抑制p53轉錄功能活性、防止粒線體損傷及caspase的活化來預防細胞死亡。根據研究指出，另一新穎PFT-α氧類似物 (PFT-α (O) )抑制劑在生物體內表現較穩定，且具有較高的藥物活性及效能。本研究目標是利用動物腦傷後予PFT-α 或PFT-α (O)藥物來抑制p53表現並評估是否具有神經保護效果。此外，在成人腦創傷後神經性及認知性後遺症的發展研究已被良好建立，但在孩童腦創傷後追蹤後遺症的發生還存在著爭議。因此本研究也想利用臨床資料來探討孩童腦創傷後與神經認知疾病的相關性。
材料與方法:活體實驗中，利用大鼠可控制皮質撞擊腦外傷模式，並在損傷後第5或第7小時分別給予尾靜脈注射PFT-α 或PFT-α (O)藥物 (2 毫克/千克)。在腦傷後24小時及7天後進行感覺運動及認知功能行為測試。而在細胞培養實驗中，給予初代培養大鼠大腦皮質細胞高濃度麩胺酸(Glutamate, 50 mM)當作腦創傷細胞模式。反轉錄即時定量聚合酶連鎖反應以及免疫螢光雙重染色分別被使用來觀察p53及p53所調控與細胞凋亡相關的下游基因及蛋白質的表現。此外，臨床數據從國民健康保險數據庫中取得並進行分析，我們長期追蹤觀察2001年1月1日至2002年12月31日期間12歲以下孩童腦創傷病患是否有後遺症發生。孩童腦傷後與神經認知功能疾病發展的相關性由Cox比例風險模式進行分析。
結果:本研究發現腦創傷動物模式中，在24小時及7天後觀察發現腦傷後5小時給予PFT-α (O)治療會增強大鼠的神經功能及認知功能的恢復。PFT-α以及特別是PFT-α (O)可以顯著降低大腦皮質及海馬迴損傷區神經細胞的退化以及降低PUMA mRNA的表現量。從免疫螢光雙染實驗發現PFT-α或PFT-α (O)治療可以降低大腦皮質及海馬迴CA1區域中p53、p-p53、annexin V、PUMA以及4HNE蛋白在神經細胞中的表現量。PFT-α (O)的治療也顯著增加海馬迴區域中SOD2 mRNA的表現量。而在初代培養大腦皮質細胞給予高濃度麩胺酸所引起興奮性神經毒性的實驗中，PFT-α (O)比起PFT-α更能顯著增加神經細胞存活率。另外在臨床資料分析中，孩童在遭受腦創傷後比起一般族群的確更容易發展神經認知功能疾病，其中也包含了注意力不足過動症及癲癇後遺症發生。
結論:本研究結果顯示腦傷動物實驗中PFT-α以及特別是PFT-α (O)治療可以透過抗凋亡及抗氧化機制顯著減少大腦皮質及海馬迴區域神經細胞退化數目且改善神經及認知功能損傷情形。無論在動物或細胞實驗中，PFT-α (O) 相較於PFT-α有顯著更良好的神經保護效果。利用PFT-α (O)抑制p53所調控的神經細胞凋亡途徑，本研究為腦創傷的臨床治療提供了新的策略方向。而臨床資料分析結果也發現腦創傷與孩童發展神經認知功能後遺症之間有高度相關性，瞭解這些腦創傷臨床特徵潛在危險因子可以幫助臨床醫師提供適當評估，並對高危險群即時進行處理與後續之追蹤治療。