舒朝輝，周四桂

(廣東藥科大學 藥學院，廣東 廣州 510006)

?

分子藥理學相關研究進展

舒朝輝，周四桂

(廣東藥科大學 藥學院，廣東 廣州 510006)

分子藥理學以分子為基本功能單位，運用迅速發(fā)展的分子生物學技術以及理論，從分子水平和基因水平去闡明藥物與機體之間相互作用規(guī)律。分子藥理學的研究成果主要表現在受體、酶、離子通道以及免疫分子等方面。分子靶向制劑在治療癌癥、心腦血管疾病以及代謝病方面取得了不錯的療效。本文就分子藥理學在受體、酶、離子通道、轉運體以及免疫分子方面取得的進展，結合針對各靶標的藥物作用機制進行綜述。

分子藥理學； 受體； 酶； 離子通道； 轉運體； 免疫分子

分子藥理學屬于一門新興學科，是分子生物學和藥理學的交叉。與傳統(tǒng)藥理學最大的區(qū)別在于，分子藥理學是從分子水平和基因表達的角度去闡釋藥物作用機制。生命科學的發(fā)展由宏觀到微觀，藥理學的發(fā)展也由整體水平、器官水平、組織水平深入到細胞水平和分子水平。分子藥理學作為現在藥理學的主流，它的理論和實際應用，不僅滲透到藥理學的各個領域，而且也滲透到其他基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學和藥學之中[1]。分子生物學的理論以及研究技術極大地推動了分子藥理學的發(fā)展；近半個世紀以來，分子藥理學在受體、酶系統(tǒng)、離子通道、生物活性物質等的研究方面取得了很好的成果，藥物作用機制的研究也深入到了分子水平，為新藥設計提供了重要的依據。本文就近幾年在受體、酶、離子通道、轉運體以及免疫分子研究方面的進展作簡略綜述。

1 受體

受體學說自1878年Langley提出已逾一個多世紀，近些年更是發(fā)展成為生物醫(yī)學科學的共同基礎和共同理論，更是藥理學的核心。在藥理學上，受體是指糖蛋白或者脂蛋白構成的生物大分子，與細胞外的配體分子特異性結合從而傳遞細胞信號引起一系列的生化反應；它主要存在于細胞膜，也可以存在于胞質以及細胞核內；不同的受體有不同的結構和構型，同種受體有不同的類型，同種類型又有不同的亞型，例如膽堿能受體有M受體和N受體之分，而M受體又有M1、M2、M3，甚至M4、 M5亞型[2]。

雖然對很多受體分型的研究比較透徹，但是針對受體的新藥研究卻很緩慢。匹莫范色林在2016年4月獲FDA批準用于治療伴隨帕金森氏病精神病。該藥是FDA批準的首個也是唯一一種靶向5羥色胺受體2A亞型(5-HT2A)的藥物，是一種高選擇性的5-HT2A亞型反向激動劑，與傳統(tǒng)非典型抗精神病藥物相比，該藥具有高度靶向選擇性，且不具有多巴胺受體的活性，因此，不自主震顫這類不良反應可以被避免[3]。此外，臨床試驗數據表明，在治療伴隨帕金森氏病精神病方面，匹莫范色林具有更好的耐受性以及安全性[4]，可以說這是一種突破。

此外，我們熟知的心血管治療藥物，血管緊張素Ⅱ Ⅰ型受體(AT1) 阻斷劑氯沙坦自1994年上市以來已經過20多年[5]，心血管藥物的研發(fā)始終沒有取得突破性進展。但是制藥巨頭諾華的抗心衰藥物——沙庫必曲/纈沙坦，一種血管緊張素Ⅱ Ⅰ型受體(AT1) 和腦啡肽酶(NEP) 抑制劑，其機制為一方面阻斷腎素-血管緊張素-醛固酮(RAAS) 系統(tǒng)，起到舒張血管、降壓、抑制交感神經以及心臟重構的作用；另一方面抑制利鈉肽，起到利尿、舒張血管和抗細胞增殖的作用；較以前的ACEI類藥物或ACEI/NEP類藥物，無直接的ACE和氨肽酶P抑制作用，從而減少血管神經性水腫以及干咳的發(fā)生率[6-7]。有人認為在這個尋找新機理的時代，這個藥物顯得與時代潮流背道而馳。而筆者恰恰認為對相關靶點的綜合研究以及利用也應該是未來新藥研發(fā)的走向之一。

2 酶

在藥理學中對酶的研究分為兩大類：一類是藥物作用酶，例如血管緊張素轉化酶以及蛋白激酶；另外一類是藥物代謝酶，其中最重要的是細胞色素P450系統(tǒng)，在細胞色素P450分型方面，中國工程院院士周宏灝教授作出了很大貢獻[8]。酪氨酸激酶(tyrosine kinase,TKs) 是目前已知最大的蛋白超家族，TKs 能夠催化 ATP 上的γ-磷酸基轉移至底物酪氨酸殘基上，使其發(fā)生磷酸化，從而激活各種底物酶，調節(jié)下游信號傳導途徑，包括(ERK/MAPK,Ras/Raf/MAPK,PI3K/Akt)信號轉導通路，通過一系列的反應調節(jié)細胞的增殖分化、遷移侵襲和凋亡[9]；是抗腫瘤藥物研發(fā)的重要靶點。

目前，針對酪氨酸激酶靶點的抑制劑分為兩類：一類是受體酪氨酸激酶抑制劑(RTKI)，主要包括表皮生長因子受體(EGFR)、血小板衍化生長因子受體(PDGFR)、血管內皮生長因子受體(VEGFR)、成纖維細胞生長因子受體(FGFR)以及間 變 性 淋 巴 瘤 激 酶(ALK)等[10]；一類是非受體酪氨酸激酶抑制劑(NRTKI)，主要包括BTK、JAK、Src等[11]。到目前為止，受體酪氨酸激酶抑制劑已經研發(fā)到第3代，由勃林格殷格翰公司和美國雅培制藥有限公司推出的Olmutinib已經在韓國被批準治療局部晚期或轉移性表皮生長因子受體(EGFR)T790M突變-陽性非小細胞肺癌[12]。與第2代的TKI相比，第3代TKI能更好地應對耐藥突變以及副作用，同時保留野生型EGFR[13-14]。非受體酪氨酸激酶抑制劑也已研發(fā)到第2代，Acalabrutinib作為一種選擇性更高的不可逆BTK抑制劑，相比于第1代的依魯替尼，改善了第1代不可逆地抑制其他激酶靶點的作用特點，大大提高了安全性和有效性[15]。在未來酪氨酸激酶抑制劑的研發(fā)道路上，如何克服腫瘤耐藥以及藥物的安全性方面，應該是藥物研發(fā)者必須考慮的一個難題。

當然，藥理學中對酶系統(tǒng)研究的進展遠遠不止于此，本文僅僅結合近年研究的熱門靶點以及針對該靶點推出的藥物來例證研究進展。無論是分子藥理學學科還是其他藥學學科，我們最終的目的是推出新藥。在涉及細胞周期的靶點中，最耀眼的無疑是細胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)，它在調控細胞周期蛋白以及促進細胞周期進程中扮演著重要作用[16]。2015年，首個細胞周期蛋白依賴性激酶 4/6(CDK4/6)抑制劑哌泊塞克雷布被FDA批準，用于與來曲唑聯合應用作為治療ER陽性/HER2陰性絕經后轉移性乳腺癌的一線治療，其作用機制是可逆性的阻斷CDK4/6，從而阻斷細胞的生長信號途徑從而發(fā)揮抗癌作用[17]。此外，作為表觀遺傳學的重要組成部分的組蛋白去乙?；?HDAC)，首個治療多發(fā)性骨髓瘤的HDAC抑制劑帕比司他也獲批準，通過阻斷HDAC對癌細胞發(fā)揮嚴重的應激從而促進癌細胞死亡，對正常細胞無影響。然而，由于該藥的表觀遺傳學活性，可能有助于恢復多發(fā)性骨髓瘤細胞的功能[18]。很多研究證實，大多數前期認為作用于單一激酶靶點的藥物也作用于其他靶點，因此，后續(xù)的研究應該篩選對激酶敏感的癌細胞系，特別是對耐藥激酶有活性藥物的篩選是當前很重要的任務。

3 離子通道

離子通道是細胞膜上的一類特殊蛋白，允許適當大小和電荷的離子以被動轉運的方式通過，具有高度選擇性。常見的離子通道分為3類：第1類是電壓門控型離子通道，如Na+、K+、Ca2+等離子通道；第2類是化學門控型離子通道，如N型乙酰膽堿受體通道、谷氨酸受體通道等；第3類是機械門控型離子通道，如瞬時受體電位通道香草醛亞型-4(transient receptor potential vanilloid type-4,TRPV-4)。臨床上常見的離子通道藥物分別有神經系統(tǒng)離子通道藥物如苯妥英鈉(Na+)，心血管離子通道藥物如利多卡因(Na+)、胺碘酮(K+)、維拉帕米(Ca2+)以及泌尿系統(tǒng)離子通道藥物如呋塞米(Na+、K+、Cl-)、氫氯噻嗪(Na+、Cl-)等。

近年上市的新藥伊伐布雷定是一種針對竇房結If電流通道的特異性抑制劑。If通道是一種隨時間而進行性增強的內向離子流，主要有Na+負載，在心臟起搏活動中起著很重要的作用[19]。研究表明心率增快是心力衰竭患者預后的獨立因素，伊伐布雷定作為一種純粹降心率因子，可以在使用β受體阻斷劑無效后繼續(xù)降低患者心率，并且呈劑量依賴性，大大降低了停藥反跳以及心動過緩等不良反應。有一項基于在CT冠狀動脈造影時，比較伊伐布雷定和β受體阻斷劑降低心率效率的隨機試驗的Meta分析中指出，伊伐布雷定具有更大的優(yōu)勢[20]。

此外，瞬時受體電位(TRP)通道也是非常熱門的一個研究領域。這是一類位于細胞膜的陽離子通道，包括TRPV、TRPC等亞族。目前對TRP的研究主要集中在神經以及心血管系統(tǒng)，但是，也有研究指出某些TRP亞型例如TRPC4/5可能是潛在的抗癌靶點[21-22]。已經有很多針對TRP的藥物在進行臨床試驗中，查詢FDA可以看到，治療充血性心力衰竭的TRPV4通道抑制劑GSK2798745目前正在進行臨床Ⅱ期試驗，以及TRPV1的拮抗劑XEN-D0501和SB-705498 等也在進行臨床Ⅱ期試驗，應該說以TRP作為靶點的藥物具有很大的臨床應用前景。

4 轉運體

藥物轉運體是位于細胞膜上的功能性膜蛋白，按底物跨膜轉運方向可分為參與藥物吸收和外排的兩大類轉運體。隨著分子生物學技術的發(fā)展,藥物轉運體研究取得了重大進展，多種藥物已被證明是轉運體的底物或抑制劑[23]。到目前為止，魯格列凈、托格列凈、伊格列凈等鈉葡萄糖共轉運體2(SGLT2) 抑制劑相繼上市[24-26]，在此重點討論關于SGLT2的研究進展。

2 型糖尿病在成年糖尿病患者中占90%～95%，有很多的并發(fā)癥，包括冠心病、周圍大血管粥樣硬化和腦卒中、糖尿病視網膜病變、 糖尿病腎病等[27]。而目前常用的降糖藥物除了α-糖苷酶抑制劑外，其他藥物都是直接或間接影響胰島素水平。研究發(fā)現SGLT2對葡萄糖的重吸收具有重要作用，SGLT2 抑制劑通過抑制腎臟近端小管對葡萄糖的重吸收來增加尿中葡萄糖的排泄，從而達到控制血糖的目的，獨立于葡萄糖依賴的胰島素途徑，低血糖發(fā)生風險降低，為治療2 型糖尿病提供了新思路。在艾格列凈的臨床Ⅲ期隨機、安慰劑對照、雙盲、多中心試驗中，艾格列凈與二甲雙胍的聯用表現出更好的療效以及耐受性[28]。

SGLT2 抑制劑的主要不良反應為尿道與生殖器感染，但是SGLT-2抑制劑 在降低2型糖尿病患者體內的血糖和HbA1c的同時，還可以改善胰島B細胞的功能；此外，還可以改善患者體重以及血壓，這對于治療2型糖尿病的并發(fā)癥是十分難能可貴的[29]。其未來發(fā)展的重點，除進一步提高療效，更應該集中在降低不良反應發(fā)生率方面。由于所有的SGLT2 抑制劑上市時間都不長，其潛在的心血管不良反應等風險也應該在未來的臨床研究中得到重視。

5 免疫分子

免疫抑制劑是一類可抑制機體異常免疫反應的藥物，我們傳統(tǒng)的理解就是治療器官移植以及自身免疫病的藥物。但是隨著近年惡性腫瘤的逐年高發(fā)，尋找免疫為基礎的細胞靶點以及免疫通路中特定位點的抑制劑成為當務之急。而最為熱門的當屬細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4(cytotoxic T-lymphocyte-associatedantigen 4,CTLA-4)以及程序性死亡分子1(programmed death 1,PD-1) 抗體和抑制劑的研發(fā)。

PD-1與CTLA-4均屬于免疫檢查點分子，在腫瘤組織中可能會被癌細胞利用形成免疫逃逸，所以阻斷PD-1/PD-L1以及CTLA-4信號通路可以逆轉腫瘤免疫微環(huán)境，增強內源性抗腫瘤免疫效應[30-31]。Pembrolizumab作為一種人源性的PD-1單克隆抗體已獲批用于治療不可切除的或轉移惡性黑色素瘤，取得了不錯的市場反響[32]。盡管早前有很多針對CTLA-4的抗體推出，但是不得不說腫瘤耐藥的確是當今腫瘤治療的一大難題，因此，開發(fā)新一代藥物和各免疫檢查點藥物的聯用以及免疫檢查點藥物與其他抗癌藥物的聯用是當前的熱門研究領域。

免疫檢查點抑制劑的誕生被認為革新了實體瘤療法，但是在臨床上，當前免疫檢查點抑制劑遇到的主要困境是總體緩解率相對較低，因此尋找有意義的指示療效的生物標志物顯得尤為重要，如PD-L1低/未表達的患者中也顯示對免疫檢查點抑制劑有反應以及PD-L1表達的判斷標準缺乏統(tǒng)一性等[33]。但是總體而言，免疫檢查點抑制劑給癌癥治療帶來了新方向，為癌癥患者帶來了新希望。

6 小結與展望

科學技術的進步日新月異，分子藥理學的研究手段愈來愈多，分子藥理學的研究進展遠遠不止上文。上述提到的受體、酶、離子通道、轉運體以及免疫分子都是藥理學研究的基礎內容，相互之間都有密切聯系。此外，每一方面的進展都非常多，筆者不可能通過一篇文章全部表述出來，只能選取近3年經FDA批準上市的新藥或者取得FDA突破性地位的藥物，然后針對新藥對應的靶點以及藥物作用機制來例證分子藥理學取得的一些進展，但絕不是所有的進展。隨著21世紀生物信息學以及各種新興組學的興起，為以后闡明生物大分子的功能提供了很好的平臺。高選擇性靶點藥物以及多靶點藥物的開發(fā)，以及老藥新的藥物作用機制研究，此外，針對基因的藥物研究等等，都將極大地推動分子藥理學甚至整個藥學學科的發(fā)展。

[1] 金蔭昌. 現代分子藥理學及其實際意義[J]. 中國藥理學通報,1987,3(4):193-196.

[2] HULME E C,BIRDSALL N J M,BUCKLEY N J. Muscarinic receptor subtypes[J]. Annu Rev Pharmacol Toxicol,1990,30(1):633-673.

[3] MARKHAM A. Pimavanserin:first global approval[J]. Drugs, 2016,76(10):1053-1057.

[4] HERMANOWICZ S,HERMANOWICZ N. The safety,tolerability and efficacy of pimavanserin tartrate in the treatment of psychosis in Parkinson’s disease[J]. Expert Rev Neurother,2016,16(6):625-633.

[5] 呂秀生,竇春水,姚慶強. AT1 受體拮抗劑類藥物的研究進展[J]. 食品與藥品,2015,17(4):297-301.

[6] JHUND P S,MCMURRAY J J. The neprilysin pathway in heart failure:a review and guide on the use of sacubitril/valsartan[J]. Heart,2016,102(17):1342-1347.

[7] KOSTIS J B,PACKER M,BLACK H R,et al. Omapatrilat and enalaril in patients with hypertension:the Omapatrilat Cardiovascular Treatment vs. Enalapril(OC-TAVE) trial[J]. AM J Hypertens,2004,17(2):103-111.

[8] XIAO Zhousheng,GOLDSTEIN J A,XIE Hongguang,et al. Differences in the incidence of the CYP2C19 polymorphism affecting the S-mephenytoin phenotype in Chinese Han and Bai populations and identification of a new rareCYP2C19 mutant allele[J]. J Pharmacol Exp Ther,1997,281(1):604-609.

[9] MAO Y J,LI H H,LI J F,et al. Signal transduction by protein tyrosine kinases and antitumor agents [J]. Acta Pharm Sin B,2008,43(4):323-334.

[10] ROBINSON D R,WU Yimi,LIN Sufang. The protein tyrosine kinase family of the human genome[J]. Oncogene,2000,19(49):5548-5557.

[11] CHANG Yuming,KUNG H J,EVANS C P. Nonreceptor Tyrosine Kinases in Prostate[J]. Neoplasia,2007,9(2):90-100.

[12] KIM E S. Olmutinib:first global approval[J]. Drugs,2016,76(11):1153-7.

[13] HSIAO S H,LU Y J,LI Yanqing,et al. Osimertinib(AZD9291) attenuates the function of multidrug resistance-linked ATP-binding cassette transporter ABCB1 in vitro[J]. Mol Pharm,2016,13(6):2117-2125.

[14] RICCIUTI B,CHIARI R,CHIARINI P,et al. Osimertinib (AZD9291) and CNS response in two radiotherapy-Na ve patients with EGFR-mutant and T790M-positive advanced non-small cell lung cancer[J]. Clin Drug Investig,2016,36(8):683-686.

[15] BURKI T K. Acalabrutinib for relapsed chronic lymphocytic leukaemia[J]. Lancet Oncol,2016,17(2):e48.

[16] CHEN Zhenghu,WANG Zhenyu,PANG J C,et al. Multiple CDK inhibitor dinaciclib suppresses neuroblastoma growth via inhibiting CDK2 and CDK9 activity[J]. Sci Rep,2016,6:29090.doi:10.1038/srep29090.

[17] FINN R S,CROWN J P,ETTL J,et al. Efficacy and safety of palbociclib in combination with letrozole as first-line treatment of ER-positive,HER2-negative,advanced breast cancer:expanded analyses of subgroups from the randomized pivotal trial PALOMA-1/TRIO-18[J]. Breast Cancer Res,2016,18(1):67.

[18] NAYMAGON L,ABDUL-HAY M. Novel agents in the treatment of multiple myeloma:a review about the future[J]. J Hematol Oncol,2016,9(1):52.

[19] BIEL M,WAHL-SCHOTT C,MICHALAKIS S,et al. Hyperpolarization-activated cation channels:from genes to function[J]. Physiol Rev,2009,89(3):847-885.

[20] QIU Shuang,SHI Shaobo,PING Haiqin,et al. Efficacy of ivabradine versus β-blockers for heart rate reduction during computed tomography coronary angiography:a meta-analysis of randomized controlled trials[J]. Cardiology,2016,135(3):133-140.

[21] VELICEASA D,IVANOVIC M,HOEPFNER F T,et al. Transient potential receptor channel 4 controls thrombospondin-1 secretion and angiogenesis in renal cell carcinoma[J]. FEBS J,2007,274(24):6365-6377.

[22] RICHTER J M,SCHAEFER M,HILL K. Clemizole hydrochloride is a novel and potent inhibitor of transient receptor potential channel TRPC5[J]. Mol Pharm,2014,86(5):514-521.

[23] 李聃,盛莉,李燕. 藥物轉運體的研究方法[J]. 藥學學報,2014,49(7): 963-970.

[24] POOLE R M,DUNGO R T. Ipragliflozin:first global approval[J]. Drugs,2014,74(5):611-617.

[25] POOLE R M,PROSSLER J E. Tofogliflozin:first global approval[J]. Drugs,2014,74(8):939-944.

[26] MARKHAM A,ELKINSON S. Luseogliflozin:first global approval[J]. Drugs,2014,74(8):945-950.

[27] PARVING H H,LEWIS J B,RAVID M,et al. Prevalence and risk factors for microalbuminuria in a referred cohort of type II diabetic patients:a global perspective[J]. Kidney Int,2006,69(11):2057-2063.

[28] LU C H,MIN K W,CHUANG L M,et al. Efficacy,safety,and tolerability of ipragliflozin in Asian patients with type 2 diabetes mellitus and inadequate glycemic control with metformin:Results of a phase 3 randomized,placebo-controlled,double-blind,multicenter trial[J]. J Diabetes Investig,2016,7(3):366-373.

[29] KASHIWAGI A,SHIGA T,AKIYAMA N,et al. Ipragliflozin reduced HbA1c and body weight in Japanese type 2 diabetes patients who have inadequate glycaemic control on sulfonylurea or pioglitazone alone[J]. Diabetologia,2012,55:S302-S303.

[30] PARDOLL D M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy[J]. Nat Rev Cancer,2012,12(4):252-264.

[31] SIMEONE E,ASCIERTO P A. Immunomodulating antibodies in the treatment of metastatic melanoma:The experience with anti-CTLA-4,anti-CD137 and anti-PD1[J]. J Immunotoxicol,2012,9(3):241-247.

[32] POOLE R M. Pembrolizumab:first global approval[J]. Drugs,2014,74(16):1973-1981.

[33] RIZVI N A,HELLMANN M D,SNYDER A,et al. Cancer immunology mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer[J]. Science,2015,348(6230):124-128.

(責任編輯：王昌棟)

The related research progress on molecular pharmacology

SHU Zhaohui,ZHOU Sigui

(SchoolofPharmacy,GuangdongPharmaceuticalUniversity,Guangzhou510006,China)

Based on the rapid development of molecular biology technology and theory,molecular pharmacology with molecular based functional units elucidates the interaction between drugs and the body from the molecular and genetic level. The studies of molecular pharmacology are mainly concentrated on the receptors,enzymes,ion channels and immune molecules and so on. Molecular targeted agents in the treatment of cancer,cardiovascular and cerebrovascular diseases and metabolic diseases have achieved good therapeutic effects. This paper reviews the advances in molecular pharmacology in terms of receptors,enzymes,ion channels,transporters,and immune molecules.

molecular pharmacology; receptor; enzyme; ion channel; transporter; immune molecules

2016-06-15

國家自然科學基金項目(81000072)；廣東省科技計劃項目(2014A020212315)；廣東省自然科學基金項目(2016A030313729)；廣東藥科大學“創(chuàng)新強校工程”研究生教育建設項目(20140300)

舒朝輝(1990—)，男，2014級碩士研究生，主要從事心血管分子藥理學研究，Email：shuzhaohui1234@163.com;通信作者：周四桂(1975—)，女，博士，教授，主要從事心血管分子藥理學研究，電話:(020)39352123，Email: zhousg201014@163.com。

時間：2016-09-29 11:26

http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.R.20160929.1126.001.html

R966

A

1006-8783(2016)05-0662-04

10.16809/j.cnki.1006-8783.2016061501