高 瑞，姜 鳴,3，劉 霞，白占濤,3*

(1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院；2.延安大學(xué)多肽資源藥物研究中心；3.陜西省區(qū)域生物資源保育與利用工程技術(shù)研究中心，陜西延安716000)

動(dòng)物毒液產(chǎn)生于有毒動(dòng)物的特殊腺體，是一種具有生物活性的復(fù)雜混合物，其成分取決于產(chǎn)生毒液的物種，傳播途徑多種多樣，作用于目標(biāo)動(dòng)物身上，可以干擾正常生理或生化過程[1]。刺胞動(dòng)物(?？?，海蜇等)、鞘類動(dòng)物(章魚，魷魚等)和節(jié)肢動(dòng)物(蝎子，蜘蛛等)是最古老的毒液分泌譜系。近年來發(fā)現(xiàn)的有毒動(dòng)物還包括鱗片類動(dòng)物(蜥蜴和高級(jí)蛇)和錐形蝸牛[2]。動(dòng)物毒液中的有毒成分主要是毒素蛋白質(zhì)和多肽。動(dòng)物毒素多肽根據(jù)其作用分為神經(jīng)毒素、肌毒素、酶和引起疼痛的物質(zhì)(如離子通道毒素等)。動(dòng)物毒素多肽分子量相對(duì)其他毒素較小，具有較高的特異性和分子多樣性，由基因直接編碼，作用劑量小但毒性很強(qiáng)，是作用于目標(biāo)生物體的關(guān)鍵生理成分[3-5]。因此，動(dòng)物毒素多肽作為藥物研發(fā)的天然資源被高度重視，大量動(dòng)物毒素多肽來源藥物被FDA批準(zhǔn)上市，部分動(dòng)物毒素多肽來源藥物正處于臨床試驗(yàn)階段。

1 蛇毒素多肽藥物

蛇毒是一種主要由酶和非酶蛋白/多肽組成的混合物，具有神經(jīng)毒性、細(xì)胞毒性、心臟毒性、肌毒性和許多不同的酶活性，主要作用于具有高親和力和選擇性的離子通道、受體、轉(zhuǎn)運(yùn)體和酶[6]。來源于蛇毒素多肽的藥物很多已經(jīng)被應(yīng)用于臨床治療[7]。

John Vane等人研究發(fā)現(xiàn)，從巴西蝮蛇Bothrops jaracaca毒液中提取的一種五肽化合物，是緩激肽的增強(qiáng)因子，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行裁剪和最小藥效團(tuán)Ala-Pro二肽修飾，合成了一種口服液肽“卡托普利”(Captopril)?？ㄍ衅绽ㄟ^增加緩激肽活性和抑制凝血酶(ACE)來降低血壓，是治療高血壓的常規(guī)藥物。對(duì)卡托普利的結(jié)構(gòu)修飾改造，依次開發(fā)了依那普利(Enalapril)、賴諾普利(Lisinopril)、雷米普利(Ramipril)、福辛普利(Fosinopril)等藥物,結(jié)構(gòu)參見圖1所示[8]。在麟蝰蛇(Echiscarinatus)中發(fā)現(xiàn)的替羅非班(Tirofiban)是蝰蛇蛇毒蛋白肽模擬物，一種抗血小板藥物，也稱為糖蛋白IIb/IIIa抑制劑。另一種抗血小板藥物埃替非巴肽(Eptifibatide)幾乎同時(shí)與替羅非班上市，是一種合成的環(huán)七肽，模仿東南侏羅紀(jì)響尾蛇(Sistrurus miliariusbarbouri)毒液中發(fā)現(xiàn)的解整合素的作用。研究顯示，急性冠脈綜合征患者埃替非巴肽安全性略優(yōu)于替洛非班，但療效無顯著差異[9]。來自眼鏡蛇毒的口服抗凝劑Ximelagatran是一種維生素K拮抗劑，已在一些歐洲和南美國(guó)家獲得批準(zhǔn)，但FDA沒有批準(zhǔn)上市，原因是丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)升高可能導(dǎo)致該藥物的肝毒性作用增強(qiáng)。因此，2006年該化合物的開發(fā)被叫停并從市場(chǎng)撤回[10]。來自綠曼巴蛇(Dendroaspis angusticeps)毒液的Cenderitide是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的毒素利鈉肽(NP)，對(duì)中性內(nèi)肽酶的降解具有抗性，初步臨床數(shù)據(jù)表明Cenderitide改善了腎功能。用Cenderitide治療心力衰竭的患者已完成了一系列I期和II期試驗(yàn)，但研究者擔(dān)心該藥的不良反應(yīng)可能超過其獲益[11]。從眼鏡蛇蛇毒短鏈α-神經(jīng)毒素中提取出來的Cobratoxin精制而成的克痛寧注射液和口服鎮(zhèn)痛藥“復(fù)方克痛寧(克洛曲片)”，具有鎮(zhèn)痛效果強(qiáng)、藥效時(shí)間長(zhǎng)、成癮性小等特點(diǎn)，作為高效鎮(zhèn)痛藥物已用于臨床治療多年[12]。近期研究顯示，眼鏡蛇神經(jīng)毒素可以通過腺苷A1和A2受體產(chǎn)生中樞鎮(zhèn)痛和高鎮(zhèn)痛，鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)于嗎啡[13]。此外，從臺(tái)灣眼鏡蛇蛇毒中分離的心臟毒素III(也稱為細(xì)胞毒素III)可阻止MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲而不會(huì)引起細(xì)胞凋亡或細(xì)胞周期停滯[14]。Hemocoagulase Agkistrodon是一種雙鏈(29 kDa，252個(gè)氨基酸殘基)蛇毒凝血酶(svTLE)，具有良好的止血活性，安全、副作用小，被中國(guó)列為國(guó)家一級(jí)藥物(商品名Suling)，III期臨床試驗(yàn)顯示具有良好的凝血和止血功能[15]。

圖1 臨床應(yīng)用的經(jīng)化學(xué)修飾ACE抑制劑

1.Pentapeptide(五肽)，一種緩慢的底物，ACE抑制劑；2.Teprotide(九肽)，由Pentapeptide分離、合成；3.卡托普利(Captopril)，琥珀酰-Pro上添加巰基；4.依那普利(Enalaprilat),羧酸酯基取代巰基；5.賴諾普利(Lisinopril),乙醇酯化后添加賴氨酸；6.福辛普利(Fosinopril),含有次磷酸的前藥；7.雷米普利(Ramipril),不含巰基的衍生物。

2 蝎毒素多肽藥物

蝎子是我國(guó)傳統(tǒng)中藥的寶貴資源，中醫(yī)認(rèn)為它具有熄風(fēng)鎮(zhèn)痙，通絡(luò)止痛，攻毒散結(jié)的功效，主要用于驚厥，癲癇，痙攣，中風(fēng)，破傷風(fēng)，癌癥等疾病的診斷和治療。蝎毒液，存在于蝎尾部毒腺組織內(nèi)，成分復(fù)雜，包括神經(jīng)毒素、細(xì)胞毒性肽、蛋白酶以及其它毒性成分，是一類具有多種生物活性的蛋白質(zhì)或多肽的混合物[16]。蝎毒素多肽由20～80個(gè)氨基酸殘基組成，分子量介于2.8～9kDa之間，分子內(nèi)堿性氨基酸居多，作用于興奮型細(xì)胞膜和 Na+、K+、Cl-、Ca2+等離子通道。其中短鏈蝎毒素多肽含有3對(duì)或4對(duì)二硫鍵，由29～39個(gè)氨基酸殘基組成，主要作用于K+通道或者Cl-通道。長(zhǎng)鏈蝎毒素多肽由60～70個(gè)氨基酸殘基組成，含有4對(duì)二硫鍵，主要作用于Na+通道[17]。這些毒素與離子通道特異性結(jié)合能夠阻斷通道電流或使門控動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變，從而改變細(xì)胞膜的通透性。

蝎子Leiurusquinquestriatus毒液中發(fā)現(xiàn)氯毒素多肽在體外可延緩人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的活動(dòng)[18]。委內(nèi)瑞拉蝎Tityusdispans的毒液，具有抗菌和抗寄生蟲活性，在體外可以抑制利什曼原蟲的生長(zhǎng)[16]。印度黑蝎的毒素蛋白Bengalin在體外能引起人類白血病細(xì)胞的凋亡以及雌性大鼠骨質(zhì)疏松癥生化指標(biāo)的改善[19]。蝎毒液中發(fā)現(xiàn)的α-神經(jīng)毒素可以延緩神經(jīng)肌肉連接處鈉通道的失活，而鈉通道失活可能會(huì)增強(qiáng)神經(jīng)肌肉的反射和氣道收縮，理論上可以治療睡眠呼吸暫停癥[20]。蝎短鏈毒素(即氯毒素和氯毒素樣肽)影響Cl-通道活性。從蝎毒中分離出來的CTX肽可與多種類型的腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合，廣泛應(yīng)用于癌癥治療，包括神經(jīng)膠質(zhì)瘤、腦腫瘤、前列腺癌、結(jié)腸直腸癌、肺癌、乳腺癌、頭頸部癌癥和肉瘤等。BLZ-100是一種蝎氯毒素肽，它可與近紅外熒光染料吲哚菁綠(ICG)共價(jià)結(jié)合來鑒定頭頸部鱗狀細(xì)胞癌和高?？谇话l(fā)育不良[21]，在其他癌癥的熒光鑒定中也被廣泛應(yīng)用[22]。

3 ?？舅囟嚯乃幬?/h2>

?？?，又名海菊花，屬刺胞動(dòng)物門、珊瑚蟲綱、六放珊瑚亞綱、?？?，是現(xiàn)存最古老的有毒動(dòng)物綱之一。?？c刺胞動(dòng)物門的其他成員一樣，具有許多特殊的刺細(xì)胞，廣泛分布于全身[23]。這些帶刺的細(xì)胞有一種被稱為“線蟲科”的細(xì)胞器，這種細(xì)胞器包含小的刺絲囊，含有一種復(fù)雜的毒素混合物，當(dāng)機(jī)械刺激時(shí)，這些刺絲囊會(huì)被強(qiáng)有力地翻出，用于防御掠食性和捕食性動(dòng)物[24]。?？舅刂饕删哂腥芗?xì)胞或神經(jīng)毒性的蛋白質(zhì)和肽組成，包括電壓門控Na+和K+通道毒素、酸敏感離子通道毒素、溶菌素、kunitz型蛋白酶抑制活性毒素和磷脂酶A2活性毒素，其效力隨結(jié)構(gòu)和作用部位不同而不同，并能有效地靶向不同動(dòng)物，如昆蟲、甲殼類動(dòng)物和脊椎動(dòng)物[25]。

從?？蟹蛛x出來的ShK毒素是一種有效的Kv1.3通道阻滯劑，Kv1.3通道在人效應(yīng)記憶T細(xì)胞的激活(增殖和細(xì)胞因子產(chǎn)生)中至關(guān)重要，ShK可治療T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病，例如多發(fā)性硬化和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[26]。Kv1.3受體阻滯劑也被認(rèn)為是治療肥胖的靶點(diǎn)，ShK毒素在治療肥胖和胰島素抗性中也具有潛在用途[27]。ShK-186是ShK毒素的類似物，現(xiàn)被稱為Dalazatide藥物，對(duì)Kv1.3的選擇性比對(duì)Kv1.1、Kv1.4和Kv1.6提高了100倍，現(xiàn)在已經(jīng)成功完成了臨床試驗(yàn)，進(jìn)入藥品市場(chǎng)，用于治療自身免疫性疾病[28]。

4 水蛭毒素多肽藥物

水蛭，屬環(huán)節(jié)動(dòng)物門，蛭綱，是一種重要的中藥，具有治療腦出血和其他血栓相關(guān)疾病等多種作用[29]。水蛭的唾液腺中有一種有效的抗凝血?jiǎng)嗡?。水蛭素?5個(gè)氨基酸殘基的天然單鏈肽，分子量大約7.1 kDa，它的N端是球狀的，具有3個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵和硫酸化酪氨酸殘基，其C末端相當(dāng)輕，具有許多帶負(fù)電荷的氨基酸殘基。水蛭素能抑制血栓的形成，阻止宿主血液凝固[30]。藥理學(xué)研究表明，水蛭素具有抗凝、抗血栓、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗血小板聚集、抗腫瘤、抗炎、改善血液流變學(xué)以及對(duì)腦缺血再灌注損傷的保護(hù)等功能[31]。

基于水蛭素的抗凝血?jiǎng)┌ㄖ亟M水蛭素(Lepirudin和Desirudin)和水蛭素類似物比伐盧定(Bivalirudin)。Lepirudin被FDA批準(zhǔn)用于治療肝素相關(guān)性血小板減少癥(HIT)和相關(guān)的血栓栓塞性疾病，但由于商業(yè)原因于2012年被撤銷。Disirudin被FDA批準(zhǔn)用于預(yù)防髖關(guān)節(jié)后的深靜脈血栓栓塞(DVT)或進(jìn)行膝關(guān)節(jié)成形術(shù)。Bivalirudin被FDA批準(zhǔn)用于治療經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈(PCI)介入治療后不穩(wěn)定性心絞痛，HIT或HIT風(fēng)險(xiǎn)升高。但這些凝血酶抑制劑的使用具有幾個(gè)缺點(diǎn)，例如出血，對(duì)腎功能的強(qiáng)烈依賴，缺乏解毒劑和反彈高凝狀態(tài)。因此，迫切需要開發(fā)高效且安全的抗凝血?jiǎng)┧嗡匮苌颷32]。

5 其他動(dòng)物毒素多肽類藥物

有毒動(dòng)物種類多樣，上述最典型的有毒動(dòng)物毒素多肽的研究較多，在新藥創(chuàng)制方面成果顯著。除此之外，海洋錐形蝸牛(Conus)的毒液也作為新藥開發(fā)有希望的來源，因?yàn)樗鼈兒胸S富多樣的小肽，具有多種藥理作用。來自海洋蝸牛Conus magus的MVIIA可以積極調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)和抗凋亡因子，被FDA批準(zhǔn)用于治療嚴(yán)重的慢性和神經(jīng)性癌癥疼痛[33]。齊考諾肽(Ziconotide)是一種獨(dú)特的鞘內(nèi)給藥鎮(zhèn)痛藥，用于治療慢性難治性疼痛。臨床試驗(yàn)顯示，齊考諾肽可有效治療各種病因的疼痛，如單一療法或輔助療法[34]。Exendins是在Heloderma蜥蜴毒液中發(fā)現(xiàn)的激素樣肽，Exendins-3和Exendins-4具有序列相似性(56%)，可作用于哺乳動(dòng)物GLP-1受體表達(dá)生物學(xué)功能。艾塞那肽(Exenatide)是exendin-4合成物，已經(jīng)被開發(fā)為一種抗糖尿病藥物，亦可作為神經(jīng)保護(hù)候選藥物，用于治療帕金森病[35]。在北美東部短尾鼩(the northern short tailed shrew)的唾液中發(fā)現(xiàn)一種麻痹肽Soricidin。SOR-C13是Soricidin的C系列肽，對(duì)TRPV6具有高親和力和選擇性，本身不具有麻痹性，但在體外研究中阻斷了卵巢癌細(xì)胞的鈣攝取，已經(jīng)作為抗癌劑進(jìn)入了I期臨床試驗(yàn)[36]。

6 結(jié)語

大量動(dòng)物毒素在分子生物學(xué)水平上的研究揭示，動(dòng)物毒素多肽是當(dāng)代創(chuàng)新藥物的天然資源寶庫。動(dòng)物毒素對(duì)神經(jīng)元離子通道、凝血酶、乙酰膽堿、血管緊張素等靶受體具有很高的親和力和選擇性，可以治療高血壓、多發(fā)性硬化、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、鎮(zhèn)痛等疾病，是極有價(jià)值的藥理學(xué)工具。目前,已經(jīng)分離出大量具有生物活性的毒素多肽，這些肽為新藥研發(fā)提供重要線索。盡管如此，但只有一小部分被批準(zhǔn)用于臨床階段的評(píng)估，進(jìn)入市場(chǎng)的則更少。其中一個(gè)重要原因可能是由于生物利用度低和與肽相關(guān)的穩(wěn)定性的問題。使用具有較低分子量的有機(jī)化合物或短鏈肽來模擬肽的作用是克服這些問題的方法。此外，由于存在毒素的細(xì)胞毒性作用爭(zhēng)論，已經(jīng)使用一些新技術(shù)將這些動(dòng)物毒素修飾為解毒版本，如毒素與聚合物材料(脂質(zhì)體，微球，水凝膠和納米顆粒等)的綴合用于靶向藥物遞送通常可以降低毒性，防止蛋白酶降解從而增強(qiáng)治療效果。

綜上，盡管仍有大量動(dòng)物毒素還未被開發(fā)，但動(dòng)物毒素多肽類藥物在臨床應(yīng)用上已經(jīng)取得的這些成就，讓更多人意識(shí)到動(dòng)物毒素多肽類藥物研發(fā)的巨大潛力和前景。而許多動(dòng)物毒素類藥物在臨床治療的有效性，安全性等問題還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，因此以動(dòng)物毒素為基礎(chǔ)的藥物研發(fā)同時(shí)也具有莫大的挑戰(zhàn)。