髓核溶解酶的药理

（一）木瓜凝乳蛋白酶

粗木瓜果实内含有粗木瓜素，木瓜凝乳蛋白酶是从中提取出的具有蛋白分解作用的一种酶。木瓜凝乳蛋白酶是由Jansen和Ball（1941年）首先分离获得，最初，Ball用这种提取液治疗囊肿。木瓜凝乳蛋白酶的分子量为27～45kDa，分解蛋白质的最适宜条件是pH 7．2，当pH 2．0及温度在0℃时化学特性十分稳定。

国外对木瓜凝乳蛋白酶进行了大量实验研究，Smith用不同的酶进行比较，实验结果木瓜凝乳蛋白酶对椎间盘的髓核具有特异性降解作用。溶解率随酶量递增，注入木瓜凝乳蛋白酶25U时髓核溶解不完全，注入125U引起椎间隙严重狭窄，注入250U出现髓核轻度出血，注入500U时使出血、坏死范围涉及纤维环内层，注入750U则造成整个椎间盘发生坏死改变，表明木瓜凝乳蛋白酶大剂量注入可使纤维环部分发生降解。木瓜凝乳蛋白酶主要作用于髓核中连接长链糖胺多糖的非胶原蛋白质，使糖胺多糖发生去聚合作用。木瓜凝乳蛋白酶注射后血浆中出现一过性非活性酶，尿中糖含量暂时性增加。酶注射引起的组织学改变可持续1年，X线片显示注射后早期发生椎间隙狭窄，MRI观察髓核内水分含量明显减少。动物实验显示，根据不同的注射途径、注入的酶量和对不同的组织，木瓜凝乳蛋白酶产生不同的毒性作用。致死量分别为兔腹腔内注射10mg／kg以上；静脉内注射5mg／kg；鞘内注射0．025mg／kg。椎间盘内注入木瓜凝乳蛋白酶10mg可由于消化道或肺出血导致死亡。

关于木瓜凝乳蛋白酶的副作用，通常的治疗量不会对局部造成不良后果，但是用木瓜凝乳蛋白酶做外周神经浸润时，可引起微小出血或轴索变性、神经纤维化，神经束内注入可造成神经损害。此酶在硬膜外腔无严重影响，但是硬膜内注射则毒性严重，可使蛛网膜下腔出血造成截瘫等严重的神经并发症。木瓜凝乳蛋白酶是一种异种蛋白，具有抗原性，豚鼠致敏量为0．24mg／kg，临床应用可引起过敏反应，过敏反应程度不一，轻者皮肤发红，重者导致过敏性休克。

1961年美国Baxter Travenol公司和Smith共同开发木瓜凝乳蛋白酶，商品名为Discase，1963—1975年在临床应用16 985例。加拿大从1971年就许可使用Discase治疗腰椎间盘突出症，美国1978年又研制成新制剂麋木瓜酶粉针剂，并在1982年11月获得FDA通过，其仅含有精制的木瓜凝乳蛋白酶和半胱氨酸，除去了亚硫酸氢钠和依地酸盐成分。麋木瓜酶粉针剂不含有对髓核溶解无作用的非活性蛋白部分，可减少过敏反应的可能，现在较多使用。瓶装麋木瓜酶粉针剂含木瓜酶4 000U和L－盐酸半胱氨酸1．4mg。

（二）胶原酶

胶原酶最初是由Mandl（1953年）分离提取的一种溶解胶原蛋白的水解酶，由溶组织梭状芽胞杆菌发酵，经硫酸铵沉淀，超滤脱盐，DEAE纤维素柱层析及葡聚糖凝胶G－25分子筛层析，获得的米白色水溶性冷冻干燥粉剂。研究进一步发现，胶原酶在细菌、真菌、两栖动物及哺乳类动物中均有存在。国内使用的是上海医药工业研究院（1973年）研制的国产胶原酶。用Sephadex G－100测定，胶原酶的分子量为80～85kDa。胶原酶的干燥冻干粉末稳定，但在酸碱缓冲液中，各种活性在室温下96h全部丧失，pH降低可不可逆地灭活，高pH对该酶的灭活是可逆的。加热至56℃、30min或80℃、10min时胶原酶完全灭活。37℃、24h丧失20%的活性。其最适pH为6．7～7．6，为保持完整的活性需要钙离子的存在。

胶原酶特异性作用于胶原分子的全部3条α－链距氨基端的3／4处，即第722—723氨基酸残基间的肽键（glycine－leucine或glycine－isoleucine之间），使胶原分子水解为3／4和1／4两个片段，溶解度增加，易解链变性再被其他蛋白酶水解吸收。酶作用后胶原纤维主要降解成脯氨酸、羟脯氨酸和赖氨酸等，然后被血浆中和。在37℃条件下，将手术治疗获得的人椎间盘组织等量分别置入含胶原酶300U、400U、600U试管溶液中，24h后试管液轻度浑浊，椎间盘软化，开始溶解；72h后，椎间盘分解成颗粒状，胶原酶含量越高椎间盘被化解成的颗粒越小，直至呈均匀浑浊液（图22－1）。体外溶解实验表明，胶原酶可溶解髓核和纤维环中的胶原分子，酶溶解效应随着剂量和作用时间的递增而增强。按重量计算，胶原酶可溶解椎间盘的65%～90%，狗、猴动物的最小有效剂量为每个椎间盘315U，人有效治疗量为每个椎间盘300～600U。

图22－1 胶原酶体外溶液实验
A．各试管中放入等量椎间盘组织，1号管为对照，生理盐水为试管液，2～4号管分别依序递增溶入不同单位的胶原酶；B．72h后，含有胶原酶的2～4号管内椎间盘组织均已溶解成微细颗粒

胶原酶的毒理分析：动物急性毒性实验LD50为7 000～9 000U／kg；狗的亚急性毒性实验，逐日静脉给药72U／kg，连续14d用药未见异常。兔实验观察，胶原酶液作用48h后可见到局部组织水肿，血管充血，肌内注射则引起局部肌纤维坏死；周围神经酶涂拭实验可见涂酶部位神经外膜短暂性水肿、炎性病变、轻度纤维化，但神经束膜、内膜无影响，神经实质不受破坏；神经表面酶液浸渍21d后测定α、β、δ波的传导速度，结果提示胶原酶对兔周围神经的感觉和运动传导无明显影响。椎间盘内注射未引起邻近组织血管的改变，但注入5倍以上治疗量时有局灶性出血现象。硬膜内注射十分危险，注入215U即可造成脊髓细胞退变、脱髓鞘等一系列病理改变。对未致敏豚鼠试验，即便胶原酶剂量达到1 200U／kg时，豚鼠未出现任何过敏反应。IgG是体内最主要的血清中含量最高的抗体，而尿羟脯氨酸和糖胺多糖在一定程度上可反应机体胶原与蛋白多糖的代谢情况，临床对血、尿测定和比对结果，这些含量在治疗前、后无显著性差异，说明胶原酶抗原性小，并且胶原酶的治疗用量对机体胶原的代谢无明显影响。国产胶原酶制品含胶原酶的效价应为标示量的85%～120%，低温下保存，有效期18个月。使用时须先溶于注射用水，摇匀，溶化后不可留置延时使用。

（三）软骨溶解酶

软骨溶解酶（chondroitinase ABC）是Yamagata等1968年从普通变形杆菌中分离、提取的一种酶，能特异性作用于蛋白多糖，分解其中的硫酸角质素、硫酸乙酰肝素、肝素部分，降解为葡萄糖醛酸和N－乙酰半乳糖胺组成的不饱和二糖单位。

实验显示，兔椎间盘内软骨溶解酶注入0．1U时髓核不溶解，注入0．25U时髓核呈凝缩状态，同时椎间隙轻度狭窄，注入0．5U时椎间隙明显狭窄，但是未发生髓核溶解，也不引起纤维环出血坏死。猴椎间盘内即使注入2．0U的软骨溶解酶，髓核也不发生类似木瓜酶作用导致的溶解变化，注射4周髓核内水分丢失，髓核缩小，12周起水含量略有增多，但髓核仍维持凝缩状态并不增大。生化组分测定：软骨溶解酶注射后2周，髓核中蛋白多糖的葡醛酸含量约减少20%，至12周和24周后再分别测定，均在正常含量的50%以下。而称量结果，在注射后2周时髓核湿组织中蛋白含量相当对照组的3倍，24周时约为对照组的2倍。说明软骨溶解酶能分解髓核的蛋白多糖，影响其水化功能。

软骨溶解酶对软骨以外组织无降解作用，对细胞的损害程度极轻，对末梢神经、毛细血管不造成损伤，即使硬膜内注射也无神经毒性。与木瓜凝乳蛋白酶相比，其具有髓核组织损伤少、安全和无毒性，软骨溶解酶有望今后能在临床使用。