抗氧化剂在胎儿酒精综合征中的应用

        胎儿酒精综合征（fetal alcohol syndrome，FAS）是由于孕妇在怀孕期间酗酒引起胎儿发育受损的一系列综合征，其临床表现主要是：出生前和/或出生后的生长迟缓；颅面部畸形；中枢神经系统功能障碍。由于酗酒的广泛存在，每一千个活婴中就有3个FAS患儿，在美国这个比率甚至达到了6.7个/1千活婴。尽管科学家们在此方面做了许多研究，该病的机制仍然没有研究清楚，而且，临床上尚无有效的预防和治疗措施。本文介绍了FAS的氧化应激机制并对抗氧化剂防治FAS的研究现状进行了总结。
        1  FAS的氧化应激机制
        生物体内有许多内源性抗氧化剂用于维持氧化平衡，这些抗氧化剂分为酶类（包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶等）和非酶类（例如维生素C（Vit C）、维生素E（Vit E）、β胡萝卜素和类黄酮等）。FAS的机制至今仍未研究透彻，已提出的可能机制有酒精的致畸性、干扰胎盘转运营养物质和氧气、阻断冬氨酸受体及激活GABAA受体引起的前脑神经元死亡等。而氧化应激很久以来就被认为是其主要机制之一[1]。
        酒精通过直接和间接途径造成胚胎的氧化应激损伤。直接作用使自由基（如羟基和羟乙基等）生成增多和活性氧簇（ROS）聚集。自由基攻击细胞各种成分导致脂质和核酸的过氧化和酶的活性的改变。ROS是分子氧减少的生物产物，可能在细胞程序性死亡中有重要作用。酒精还使细胞内抗氧化剂减少，从而间接地引起氧化应激损伤。已经有文献报道了在酗酒的动物母亲及其新生胎儿中有ROS的聚集[1]。我们的研究也证明了过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）在酒精引起的脑损伤中具有重要的作用[2]。胚胎比母体更容易受到酒精的损伤，因为胚胎体内的内源性抗氧化剂含量远低于成年生物的含量。多不饱和脂肪酸极易被氧化自由基损伤，而脑组织内含有丰富的多不饱和脂肪酸，所以脑对氧化应激是相当敏感的[3]。因此酗酒的母体没有任何不正常表现时胎儿即可能已经出现了FAS。
        2 抗氧化剂预防酒精的胚胎损害的研究
        氧化应激在FAS的发生中有关键作用，这提示使用抗氧化剂预防FAS是值得考虑的。在过去的20余年中，研究者们试着用各种抗氧化剂来预防FAS。其中Vit E是研究最多的，体外和体内实验都证实Vit E可有效地抑制ROS产生，防止酒精引起的神经元死亡，因此能预防酒精所致形态变化和智力损害[4-8]。其它的抗氧化剂，例如碧罗芷[9]、水飞蓟素[10-12]，和叶酸[13]等在FAS中也具有保护作用。
        有不少研究者采用神经细胞体外培养作为实验的基础模型研究抗氧化剂对酒精胚胎毒性的作用。例如，Mitchell等对G18（孕18天）的大鼠海马神经元行体外培养，并分别置于一定浓度的酒精中16h，然后检测细胞活性，结果细胞活力明显减低，且呈剂量依赖性。如在培养孔中同时加入Vit E或β胡萝卜素，则细胞存活率有明显提高，而Vit E比β胡萝卜素的效果更好，50μM的Vit E可使800mg/dl酒精组的存活率达到95%[6]。若采用线粒体靶向的Vit E，用量仅为50nM即可使1600mg/dl酒精组的细胞存活率接近100%[8]。由于新生儿的神经系统对酒精也是很敏感的，研究者们也用新生动物来实验抗氧化剂的功效。Heaton等人用体外培养的新生大鼠小脑颗粒细胞作为模型，在培养基中加入适当浓度的酒精，检测到脑源性神经生长因子和神经营养素3的分泌明显减少，如在培养基中同时加入50μM的Vit E，则能缓解这2种生长因子的分泌减少[14]。在同样的模型中，碧罗芷（松树皮提取物）能对抗酒精引起的ROS聚集、Cu/Zn SOD、CAT和GSH-Px/GSSG-R酶活性抑制等多重作用[9]。因此体外细胞培养实验证明多种抗氧化剂都能抑制酒精对神经细胞的损伤。
        此外，很多实验采用的是哺乳动物的体内模型。如Reyes等人给刚受孕的大鼠喂食含酒精6.7%的液体饮食，治疗组孕鼠每天皮下注射Siliphos（水飞蓟素），在G21时取出胚胎，记录胚胎存活率和检测肝脏和脑组织中的谷氨酰转肽酶（GGTP）和谷胱甘肽（GSH），证实了Siliphos能逆转酒精造成的胚胎存活率降低、体重下降和GGTP升高、GSH降低[12]。同样的，Siliphos还可以预防胚胎期酒精摄入引起的出生后的社会观察行为下降[11]。La Grange等也证明PHYTO（含水飞蓟素的类黄酮混合物）能逆转饮酒产生的胚胎变小和GGTP升高[10]。给新生4到5天的大鼠灌胃含12%酒精的牛奶，治疗组则在牛奶中搀入一定浓度的Vit E，结果酒精可导致新生大鼠小脑普肯野纤维丢失（丢失量为正常对照组的30-44%），但使用60IU/100ml可防止这种神经纤维丢失[4]。另外，神经保护短肽NAP和ADNF-9也具有明确的抗氧化作用，给孕小鼠在G8时腹腔注射酒精0.03ml/g，注射酒精前腹腔注射NAP和ADNF-9，能显著改变酒精引起的胚胎存活率下降、胚胎头长减小和胚胎体重下降[15]。而Cano等的研究发现，饮酒孕鼠的胚胎肝脏和胰脏中的谷胱甘肽还原酶和硫代巴比妥酸反应底物明显升高，但食用含叶酸的饲料的母鼠的胚胎该指标则与正常对照组之间没有明显差异[13]。由此可见，母体摄入酒精以及胚胎或新生动物直接暴露于酒精都会导致胚胎或新生动物组织，尤其是脑组织中氧化应激指标改变，引起神经元丢失和神经精神发育迟滞，而同时使用强效的抗氧化剂则可对抗氧化应激，从而避免酒精的伤害。
        我们的研究小组也以非洲爪蟾为FAS模型，用酒精处理非洲爪蟾，治疗组同时予以一定浓度的Vit C，结果发现Vit C能有效对抗氧化应激，抑制H2O2和MDA的增加，所以能防止酒精引起的胚胎发育迟缓和神经发育标志下调[2]，显示了Vit C的强抗氧化作用和在FAS中的保护作用。
        3 抗氧化剂防治FAS的展望
        虽然抗氧化剂在FAS中的预防研究取得了如上的成就，但还存在以下不足。在体内实验中，许多药物是不可食用的，因此这些药物是以注射的方式给药的，而注射会给母体带来疼痛，且不方便反复给药[11,12,15]。在那些可食用的抗氧剂的研究中，例如Vit E和叶酸，则是将药物混入饲料、饮用水、配方奶或酒精中供母体摄入[4,13]，显然这种方法用于人类是不可行的。据我们所知，目前仍没有使用抗氧化剂顿服来预防FAS的研究，所以我们下一步的目标应是致力于开发这类可行性强且安全有效的药物防治FAS的方法。