甲基苯丙胺（methamphetamine，METH）和其相关化合物是当今第二大常见非法毒品，对中枢神经系统有非常强的神经毒性^[1]。滥用METH会引起多种疾病，包括焦虑，精神病和偏执等^[2]。METH神经毒性机制复杂，与多巴胺能神经元功能障碍和丢失有关^[3]。METH神经毒性可导致滥用者脑内多巴胺神经元末梢受损，纹状体多巴胺水平持续下降，引发代谢异常和认知障碍^[4]。近年来，众多研究表明，METH诱导的中枢神经系统毒性机制涉及氧化应激、线粒体功能障碍和中枢神经炎症等多方面^{[3, 5]}。在METH诱导中枢神经炎症中，多个脑区的小胶质细胞和星形胶质细胞活化。反应性胶质细胞可分泌多种炎性因子，影响神经元功能^[6]。各种影响因素既独立发挥作用又相互交叉促进，构成脑组织损伤的恶性循环。由于METH诱导中枢神经毒性的机制尚未阐明，至今仍然缺少有效抑制METH神经毒性的药物和手段。因此，阐明METH神经毒性机制，总结靶向METH中枢神经毒性药物，对预防和治疗METH神经毒性具有重要意义。

1.   METH诱导神经毒性的机制

神经毒性是指物质对神经元结构和/或功能的永久性作用，引起神经元部分或整个丢失，导致神经元损伤的组织学标志和/或行为异常^[4]。METH神经毒性机制与氧化应激、线粒体功能障碍和中枢神经炎症有关。

1.1   METH诱导的神经元氧化应激与神经毒性

在低于生理水平时，活性氧（reactive oxygen species，ROS）参与信号转导和细胞内调节的氧化还原反应。但当细胞处于高浓度的超氧化物和羟基自由基环境时，自由基和超氧化物产生氧化应激，可抑制蛋白质和核酸等生物分子的功能，进而促进细胞死亡^[7]。METH在引起多巴胺能神经元神经毒性过程中，其通过多巴胺转运体，导致多巴胺（dopamine，DA）过度释放入细胞质中。大量的DA快速自动氧化，其形成的氧化毒性物质导致氧化应激，从而介导多巴胺能神经元凋亡并损伤神经元^[8]。Qin Ru等 ^[3]研究表明，在METH诱导大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（rat adrenal pheochromocytoma，PC 12）细胞神经毒性中，氧化应激相关指标一氧化氮和ROS的表达水平明显升高，细胞凋亡率显著增加。提示自由基和氧化应激参与METH诱导神经元凋亡和损伤多巴胺能神经元。

1.2   METH诱导的神经元线粒体功能障碍与神经毒性

线粒体是具有多种细胞功能的多能细胞器，可调节生理代谢和细胞死亡。线粒体氧化呼吸链参与线粒体代谢，由跨膜蛋白复合体、辅酶Q和细胞色素C组成。正常生理条件下，线粒体功能随细胞需求变化而变化。然而，在病理条件下线粒体功能异常时，细胞发生功能紊乱^[9]。METH神经毒性诱导多巴胺能神经元内线粒体呼吸链改变，并通过线粒体凋亡途径破坏线粒体外膜，影响抗凋亡蛋白与促凋亡蛋白比率平衡，导致神经细胞凋亡并损伤神经元^[10-11]。

研究表明，大剂量METH可诱导大鼠纹状体内的跨膜蛋白复合体Ⅱ-Ⅲ活性下降^[10]。可见METH通过改变线粒体呼吸链活性影响神经元正常代谢功能。此外，Chuanxiang Chen等^[11]研究表明，METH可通过激活线粒体凋亡途径，诱导PC12和人神经母细胞瘤细胞（human neuroblastoma SH-SY5Ycells，SY-SH5Y）细胞释放细胞色素C，并促使细胞色素C从线粒体转移到细胞质。从而激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase 3），导致细胞凋亡并损伤多巴胺能神经元。

1.3   METH诱导的神经炎症与神经毒性

METH可直接诱导神经炎症^[11-12]。核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和炎性因子在METH诱导神经炎症中起重要作用。细胞质内的NF-κB是调控炎症因子的上游位点，其被激活后可向细胞核转移，从而启动转录^[13]。Kannika Permpoonputtana等^[11]研究表明，METH诱导的SH-SY5Y细胞神经炎症涉及NF-κB的激活。在另一个SH-SY5Y细胞模型实验中，Ji-Hyun Park等^[12]利用METH处理细胞，NF-κB和转录信号转导子及激活子3（signal transducer and activator of transcription，STAT 3）向细胞核转移，同时NF-κB的下游炎性因子肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白介素6（interleukin 6，IL-6）表达水平升高。提示在METH直接诱导多巴胺能神经元神经炎症中，NF-κB对炎性因子激活的关键“桥梁”作用。

2.   METH诱导的反应性胶质细胞炎症

在METH损伤纹状体DA神经元之前，反应性小胶质细胞就已被METH激活^[14]。说明METH不仅直接诱导神经炎症，还可通过反应性小胶质细胞影响神经元功能。近年来，反应性胶质细胞对中枢神经系统的神经炎症作用受到广泛关注。其分泌的炎性分子可导致神经元损伤和中枢神经系统神经毒性^[15]。

2.1   反应性胶质细胞

在中枢神经系统中，损伤、疾病或感染等可诱导神经胶质细胞非特异性改变，导致反应性胶质细胞增生。反应性胶质细胞增生特点是其形态、大小、反应过程和功能改变^[15]。反应性胶质细胞增生可直接或间接影响神经功能和神经细胞存活^[16-17]。用METH处理的小胶质细胞和星形胶质细胞被激活，并释放对中枢神经系统有毒性作用的炎性因子，进而损伤神经元。

2.2   METH诱导的反应性星形胶质细胞炎症与神经毒性

METH通过影响星形胶质细胞炎症基因转录水平，诱导反应性星形胶质细胞增生并分泌炎性因子，引发慢性中枢神经炎症并损伤神经元^[18-19]。在基因水平上，METH诱导星形胶质细胞促炎症基因白介素2受体亚单位γ（interleukin 2 receptor subunit gamma，IL-2RG）和抗原处理相关转运体2基因（transporter associated with antigen presentation，TAP2）的mRNA水平升高，进一步影响炎症基因的转录水平^[20]。另有研究表明^[18-19]，METH可通过激活非受体型酪氨酸蛋白激酶（janus Kinase 2，JAK2）/STAT3信号级联反应等机制，诱导反应性星形胶质细胞增生。在METH和反式转录激活因子（transactivator of transcription，TAT）诱导人星形胶质细胞实验中，含有炎性因子的反应性星形胶质细胞培养基可导致神经元凋亡，提示反应性胶质细胞所分泌的炎性因子对神经元有毒性作用^[21]。

2.3   METH诱导的反应性小胶质细胞炎症与神经毒性

METH可通过直接或间接机制诱导反应性小胶质细胞增生，分泌慢性神经炎症因子并影响神经元存活，诱导慢性神经炎症^{[5, 16]}。METH直接激活反应性小胶质细胞并诱导神经炎症，其机制涉及到NF-κB/STAT/细胞外调节蛋白激（extracellular regulated protein kinases，ERK）、Toll样受体4（toll Like Receptor 4，TLR4）/髓样分化蛋白2（myeloid differentiation protein 2，MD2）、TLR4/髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）依赖性或非MyD88依赖性途径和核苷酸结合寡聚结构域（nucleotide binding oligomerization domain，NOD）样受体家族3 （NOD-like receptors，NLRP3）/CARD相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）/Caspase-1等的调控。TNF-α、IL-6和IL-1β被METH激活的反应性胶质细胞分泌到细胞质中，引发中枢系统神经炎症^{[5-6, 16, 22]}。此外，高迁移率族蛋白-1（high mobility group box-1 protein，HMGB1）在METH间接激活反应性小胶质细胞增生中发挥重要作用。METH诱导神经元释放HMGB1，随后HMGB1通过小胶质细胞或其他免疫活性细胞上的同源受体发出信号，诱导神经炎症反应^[17]。

2.4   反应性星形胶质细胞的神经保护作用

反应性星形胶质细胞作用复杂，也可保护神经元^{[20, 23]}。Si-Hao Du等^[23]研究表明，在神经元和星形胶质细胞共培养实验中，METH单独给药星形胶质细胞，IL-1、IL-8和IL-18的表达水平增加。但METH给药共培养细胞，共培养神经元凋亡数量明显减少。说明实验条件不同，反应性星形胶质细胞可呈现神经炎症作用或者神经保护作用。此外，METH上调星形胶质细胞MAPK家族的丝裂原活化蛋白激酶5（mitogen-activated protein kinase，MAP2K5）。被激活的MAP2K5具有神经保护作用^[20]。因此，反应性星形胶质细胞不仅可介导神经炎症，也参与抑制METH神经毒性。然而，反应性星形胶质细胞的神经保护机制还需要进一步研究。

2.5   反应性胶质细胞神经炎症、氧化应激和线粒体协同作用

反应性胶质细胞通过细胞毒性介质，尤其是促炎性细胞因子和自由基，参与中枢神经退行性病变过程^[24]。在此过程中，线粒体参与自由基生成，而反应性胶质细胞则通过促炎细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和单核细胞趋化蛋-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）/趋化因子（cehemokine ligand 2，CCL2）调节炎症^[25]。随后TNF-α通过刺激ROS生成，引起神经元凋亡^[26]。Jiraporn Tocharus等^[24]研究表明，METH （0.4，0.8，1.6，2.4 mm）处理大鼠小胶质细胞株，小胶质细胞活力呈浓度和时间依赖性降低。J Neuroimmune Pharmacol等^[26]研究表明，线粒体产生的ROS与NLRP 3炎性小体相互作用，促进IL-1β成熟和分泌。使用ROS特异性抑制剂处理反应性小胶质细胞后发现，抑制剂阻断了METH对NLRP3炎性小体的激活作用，神经元凋亡的数量相应减少。提示线粒体ROS与NLRP 3炎性小体相互作用，介导METH诱导的反应性小胶质细胞炎症和神经元损伤。

3.   药物抑制METH相关神经毒性

3.1   通路抑制药物

通路抑制药物通过激活抗炎级联反应或抑制炎性因子生成通路，达到抑制METH神经毒性作用^[24-27]。积雪草酸（asiatic acid，AA），药用植物提取的生物活性成分，有抗氧化、抑制神经元凋亡和抗中枢神经炎症作用。在研究METH诱导多巴胺能细胞和小胶质细胞神经毒性中，AA通过抑制NF-κB/STAT 3/胞外信号调节蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路和线粒体介导凋亡途径，导致细胞炎性因子TNF-α和IL-6分泌减少，从而抑制METH诱导神经元凋亡^[12]。另一种通路抑制药物是藏红花素（crocin） ，其通过磷酸化环磷腺苷效应元件结合蛋白（phosphorylated-cAMP response element binding protein，P-CREB）/脑源性神经营养因子蛋白（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）/肌球蛋白受体激酶B（tropomyosin receptor kinase B，Trk B）的级联反应，不仅明显减弱METH诱导的大鼠海马组织中IL-β和TNF-α等炎性因子水平，还可抑制METH诱导细胞凋亡和减弱METH对神经元的损伤作用^[28]。因此，Crocin具有改善METH诱导的海马神经毒性作用。

3.2   合成药物

氢分子（molecular hydrogen，H₂）及其化合物硫化氢（hydrogen sulfide，H₂S）在抑制METH神经毒性中起重要作用^[29-30]。Fateme Ghanbari等 ^[29]在研究METH诱导大鼠神经毒性中，发现H₂S显著降低大鼠海马CA1区细胞凋亡，减少反应性星形胶质细胞增生。此外，H₂S可通过抑制脂质过氧化和TNF-α生成，减轻METH诱导的神经毒性。H₂S不仅具有抗炎和减少促炎细胞因子作用，还能显著提高超氧化物歧化酶（the activities of superoxide dismutase，SOD）和还原性谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）表达水平，提示其抗氧化作用。Di Wen 等^[30]在研究H₂对METH诱导大鼠神经毒性作用中，发现H₂影响METH诱导的大鼠抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白比例，并且大鼠IL-6和TNF-α表达水平降低。表明H₂可通过减弱METH诱导的中枢神经炎症和大鼠线粒体功能障碍，改善METH神经毒性。

4.   小结

METH是一种世界范围内普遍滥用的毒品，严重危害公共健康安全。由于METH滥用对大脑功能损伤严重，研究出抑制METH神经毒性药物刻不容缓，因此对于METH神经毒性机制的研究已成为当今时代热点。近年来发现，在METH诱导中枢神经毒性中，氧化应激、线粒体功能障碍和中枢神经炎症反应三者单独又相互作用。此外，反应性胶质细胞可通过分泌炎性因子，加剧METH诱导神经元氧化应激和线粒体代谢障碍。然而，在METH神经毒性中，反应性星形胶质细胞对神经元还具有保护作用。那么，大脑中是否还存在某些受体或机制途径，促使反应性星形胶质细胞触发其保护作用？亦或者反应性星形胶质细胞中还存在保护与损伤作用平衡机制？为了进一步了解药物抗METH神经毒性有效靶点，本文总结了多种已报道的抗METH神经毒性药物。发现这些药物有效抑制反应性胶质细胞增生，减少神经因子分泌。进一步说明了反应性胶质细胞炎症在METH神经毒性中的关键作用，并且为今后研究抗METH神经毒性机制提供参考依据。