学术研究报告：丙泊酚（propofol）与抗逆转录病毒药物（ART drugs）的相互作用通过影响葡萄糖代谢抑制神经元活性
第一作者及机构
本研究由来自中国南宁市第四人民医院的Sijun Li（第一作者）和Yanqing Zheng（共同第一作者）领衔，合作者包括Qian Long、Jianhong Nong、Honghua Shao、Gang Liang及通讯作者Fengyao Wu。研究团队来自该院的感染病实验室、内科、麻醉科及临床检验科。论文于2024年发表在期刊CNS Neuroscience & Therapeutics（影响因子未提及），标题为《Drug–drug interactions between propofol and ART drugs: Inhibiting neuronal activity by affecting glucose metabolism》。
学术背景
研究领域聚焦于神经药理学与代谢交互作用。背景问题源于临床实践：HIV感染者需长期接受抗逆转录病毒治疗（antiretroviral therapy, ART），而其中约20%-25%患者因手术需使用全身麻醉药丙泊酚（propofol, PRL）。两类药物均具有神经毒性，但二者联用是否通过药物-药物相互作用（drug-drug interactions, DDIs）加剧中枢神经系统（CNS）损伤尚不明确。
科学假设基于两点：
1. 能量代谢障碍先于神经元损伤：神经元功能依赖葡萄糖代谢，其摄取主要通过神经元特异性葡萄糖转运体3（glucose transporter 3, GLUT3）完成。
2. GLUT3表达可能受药物联用调控：既往研究表明，GLUT3下调可导致神经元活性降低及认知功能障碍。
研究目标为验证PRL与ART药物（依非韦伦efavirenz/EFV、齐多夫定zidovudine/AZT、拉米夫定lamivudine/3TC）联用是否通过干扰GLUT3表达及葡萄糖代谢抑制神经元活性。
研究流程与方法
研究分为以下核心步骤：
1. 原代神经元培养与药物暴露模型
- 研究对象：新生SD大鼠（24小时龄，n=12）的原代神经元，培养7天后鉴定纯度（神经元特异性烯醇化酶NSE标记，纯度>90%）。
- 分组设计：
- 对照组（Ctrl）：无药物处理。
- 药物暴露组：按浓度分为低（LPA）、中（MPA）、高（HPA）三组，分别暴露于PRL（20/40/80 mM）与ART药物（EFV/AZT/3TC，4/8/16 mM）混合液，时间梯度为1/4/8/12小时。
2. 细胞存活率与葡萄糖代谢检测
- MTT法：检测神经元存活率，发现LPA组1小时暴露无显著损伤，但随浓度与时间增加存活率显著下降（p<0.01）。
- 葡萄糖浓度测定：联用组神经元葡萄糖浓度显著降低（p<0.01），而单一药物处理无此效应。
3. 电生理学分析
- 动作电位（AP）与微小抑制性突触后电流（mIPSCs）：
- AP振幅：PRL单独处理及联用组均显著降低（p<0.01），提示神经元活性抑制。
- mIPSCs振幅：联用组及PRL组显著升高（p<0.01），表明GABA_A受体（GABAARs）激活。
- 拮抗实验：使用GABAAR阻断剂荷包牡丹碱（bicuculline）后，PRL组的AP振幅恢复，但联用组仍显著降低，提示抑制机制独立于GABAAR通路。
4. GLUT3表达分析
- Western blot与免疫荧光：
- 联用组GLUT3蛋白表达显著下调（p<0.05），而单一药物处理无影响。
- 免疫荧光显示GLUT3平均光密度（AOD）在联用组中降低（p<0.01），与葡萄糖代谢障碍时序一致。
主要结果与逻辑关联
1. 时序性代谢障碍：葡萄糖浓度下降早于神经元死亡（LPA-1h组已出现代谢异常但存活率未降），提示能量代谢紊乱是DDIs的早期事件。
2. GLUT3介导的机制：联用药物通过下调GLUT3减少葡萄糖摄取，导致ATP合成不足，进而抑制AP生成（电生理数据支持）。
3. 非GABAAR依赖途径：拮抗实验证明PRL的神经抑制可通过GABAAR阻断逆转，但联用组的AP抑制不可逆，表明DDIs存在独立于GABAAR的代谢毒性。
结论与价值
1. 科学意义：首次揭示PRL与ART药物联用通过GLUT3-葡萄糖代谢轴引发神经元损伤，为HIV患者围术期CNS保护提供新靶点。
2. 临床应用：建议监测HIV患者的脑脊液葡萄糖水平及GLUT3表达，以早期预警神经毒性；需优化麻醉方案或补充能量代谢干预措施。
研究亮点
1. 创新性发现：首次证明DDIs通过代谢途径（非直接神经抑制）损害神经元，且代谢异常早于结构损伤。
2. 方法学严谨性：结合电生理（膜片钳）、代谢检测（葡萄糖试剂盒）与分子生物学（Western blot/IF）多维度验证假设。
3. 转化潜力：GLUT3或可作为预测CNS毒性的生物标志物，并为开发神经保护剂提供方向。
局限性与展望
研究未开展体内实验，未来需在HIV动物模型中验证GLUT3调控机制及长期神经行为学影响。