段素素,雷娜,吳海妹,解宇環(huán),郭沛鑫
云南中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院,昆明650500
近年來,高脂血癥的發(fā)病率呈逐年上升趨勢。高脂血癥主要表現(xiàn)為脂質(zhì)代謝紊亂,體內(nèi)總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白膽固醇(LDLC)升高,并伴隨高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)降低[1]。高脂血癥患者往往伴發(fā)或繼發(fā)動脈粥樣硬化、非酒精性脂肪肝、糖尿病、肝硬化等疾病。其中動脈粥樣硬化所致的急性心腦血管疾病是我國中老年人因病致殘、致死的主要原因[2]。因此,如何治療高脂血癥受到研究者們的廣泛關(guān)注。高脂血癥病理機(jī)制尚未明確,大多認(rèn)為與外源性脂質(zhì)的過度吸收、內(nèi)源性脂質(zhì)的過度合成、體內(nèi)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝障礙有關(guān)[3]。現(xiàn)有臨床治療藥物主要為苯氧芳酸類(貝特類)和羥甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶抑制劑類(他汀類)、多烯脂肪酸類等[4]。上述藥物臨床降脂作用確切,但適用范圍有限,長期服用可能會導(dǎo)致肝腎功能損傷、胃腸道反應(yīng)、肌病等不良反應(yīng)[5]。因此,尋找作用明確、不良反應(yīng)少的降脂藥物仍然是新藥研發(fā)的熱點(diǎn)。本研究從脂質(zhì)吸收、合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝幾個方面就脂質(zhì)代謝調(diào)控機(jī)制及相應(yīng)藥物研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,為新降脂藥的研究和開發(fā)提供參考。
通過食物攝入脂類是機(jī)體脂質(zhì)的重要來源。食物中的TC 經(jīng)小腸黏膜細(xì)胞酯化為膽固醇酯后,與TG 及載脂蛋白A、載脂蛋白C 和載脂蛋白E 等蛋白一起形成乳糜微粒(CM),然后經(jīng)內(nèi)吞作用進(jìn)入肝細(xì)胞[6]。細(xì)胞內(nèi)的TC 在體內(nèi)經(jīng)過合成、吸收、代謝和儲藏等過程[7]。其中黏膜細(xì)胞表面的尼曼—匹克C1型類似蛋白1(NPC1L1)是調(diào)控TC 吸收的重要靶點(diǎn)[8],在 NPC1L1 缺失小鼠中,TC 吸收可降低近90%。TC 由NPC1L1 調(diào)控吸收進(jìn)入小腸細(xì)胞,最終以CM的形式被肝臟吸收[9]。
現(xiàn)有的調(diào)控外源性脂質(zhì)吸收的藥物主要為依澤替米貝,依澤替米貝通過干擾NPC1L1 這一作用靶點(diǎn),從而減少小腸黏膜細(xì)胞對膳食中TC 的吸收,將TC 保留在腸腔中并排出體外的。研究表明,依澤替米貝給藥后的小鼠、倉鼠和大鼠與NPC1L1 缺失小鼠的TC 吸收抑制作用相似[10]。采用依澤替米貝(10 mg/d)治療可有效抑制高膽固醇血癥患者對TC的吸收,甚至可降低原發(fā)性高膽固醇血癥患者的血漿 TC 和 LDL-C 水平[11]。依澤替米貝對主要藥物代謝酶的活性沒有影響,減少了藥物相互作用。但依澤替米貝單獨(dú)使用臨床降脂作用相對較弱,需要聯(lián)合用藥。同時,值得注意的是,該藥聯(lián)合使用他汀類藥物時提高了肌病的發(fā)生率,聯(lián)合貝特類藥物使用時可能對患者的肝腎功能造成損傷,需進(jìn)行監(jiān)測[12]。
除了依澤替米貝外,一些天然藥也具有調(diào)控NPC1L1 的作用。比如姜科植物中含有的姜黃素能夠下調(diào)NPC1L1 蛋白表達(dá),降低小鼠體內(nèi)TC 的吸收[13]。何首烏、大黃、虎杖等含有大量蒽醌類成分的中藥,也可減少人體內(nèi)TC的吸收。其降脂機(jī)制一方面是通過瀉下作用,減少腸道中脂質(zhì)的吸收,加速外源性TC 的排泄;另一方面可能是通過影響HMG-CoA 還原酶和膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)的活性,抑制內(nèi)源性TC的合成,促進(jìn)膽汁酸的排泄[14]。
內(nèi)源性合成的脂質(zhì)(尤其是TC)在總脂質(zhì)中也有較大占比。TC 的合成是一個非常復(fù)雜且精密的過程,涉及30 多種酶反應(yīng)[15]。其中,羥甲基戊二酸乙酰輔酶A 還原酶(HMGCR)可以調(diào)節(jié)甲羥戊酸的催化,是 TC 合成的關(guān)鍵酶之一[16]。合成后的 TC 將與載脂蛋白形成LDL-C,而后經(jīng)LDL 受體(LDLR)途徑攝入細(xì)胞內(nèi)。其中固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)可上調(diào)HMGCR 和肝細(xì)胞表面LDLR 的表達(dá),是上游調(diào)控TC合成途徑和低密度脂蛋白受體途徑的關(guān)鍵因子[6]。在正常情況下,TG 主要依靠從體外吸收,較少通過內(nèi)源性合成通路合成。但當(dāng)體內(nèi)代謝紊亂時,TG 的內(nèi)源性合成通路將被激活。該合成途徑以檸檬酸為基礎(chǔ)進(jìn)行,第一步由ATP 檸檬酸裂解酶(ACLY)將檸檬酸轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A,然后由乙酰輔酶A 羧化酶羧化為丙二酰輔酶A,之后是一系列將丙二酰輔酶A轉(zhuǎn)化為TG的反應(yīng)[17]。綜上,針對體內(nèi)TC 和TG 的合成,HMGCR、ACLY、SREBPs 是調(diào)控脂質(zhì)合成的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
2.1 HMGCR 抑制劑 HMGCR 抑制劑的代表藥物為他汀類藥物,如辛伐他汀、阿托伐他汀、瑞舒伐他汀等。此類藥物也是目前最有效、應(yīng)用最廣泛的降脂藥物。其通過競爭性抑制HMGCR,阻斷細(xì)胞內(nèi)羥甲戊酸代謝途徑,使細(xì)胞內(nèi)TC 合成減少,進(jìn)而反饋性增加肝細(xì)胞表面LDLR 表達(dá)、促進(jìn)血清TC 的清除。2019 年美國心臟協(xié)會和美國心臟病學(xué)會更新的心血管疾病一級預(yù)防指南中提出,以LDL-C 降低達(dá)50%以上來判斷降脂藥物的療效,針對動脈粥樣硬化性心血管疾病高風(fēng)險者,他汀類藥物是一級預(yù)防的一線治療用藥[18]。雖然他汀類藥物已被臨床用作高脂血癥的標(biāo)準(zhǔn)治療用藥,但其對一些遺傳性高脂血癥可能無效或低效[19],長期用藥的患者可能出現(xiàn)橫紋肌溶解等嚴(yán)重不良反應(yīng)[20]。還有研究發(fā)現(xiàn),阿托伐他汀對HMGCR 的抑制作用會刺激NPC1L1、LDLR 和前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶kexin-9(PC?SK9)的腸表達(dá),進(jìn)而增加TC的吸收[21]。
2.2 ACLY 抑制劑 ACLY 可以催化多種組織細(xì)胞質(zhì)中的檸檬酸裂解。抑制該酶可使TC 和脂肪酸生成減少,因而是降血脂藥的潛在靶點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn),羥基檸檬酸是ACLY 的強(qiáng)力抑制劑,也是大鼠肝臟脂肪酸合成的高效抑制劑。當(dāng)羥基檸檬酸鹽劑量為1 mmol/kg時,對大鼠肝臟脂肪酸合成的抑制率約為75%。 高血脂模型大鼠灌胃羥基檸檬酸鹽(2.63 mmol/kg),可使血清 TG 和TC 水平分別降低19%和29%[22]。目前該抑制劑的研究尚在動物實(shí)驗階段。
2.3 SREBPs 小分子抑制劑 SREBPs 是調(diào)控 TC 和TG 生物合成的主要轉(zhuǎn)錄因子,也是近年來的研究脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的重要靶點(diǎn)[6]。其對脂質(zhì)的調(diào)控過程為:胞內(nèi)TC 含量豐富時,SREBPs 與甾醇敏感的SREBPs裂解激活蛋白結(jié)合并儲存于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi),不表現(xiàn)出活性;當(dāng)細(xì)胞內(nèi)固醇濃度較低時,SREBP 激活,進(jìn)入細(xì)胞核,在核內(nèi)與目標(biāo)基因結(jié)合,促進(jìn)LDLR 和 HMGCR 基因表達(dá),進(jìn)一步增加 TC 和 TG 水平[23]。有研究發(fā)現(xiàn)脫水甘油可作為SREBPs 的新型抑制劑[24];同時,樺木素能通過抑制SREBPs 來減少TC 和 TG 的生物合成[25];迷迭香的石油醚提取部位可通過抑制SREBPs活性,降低肝細(xì)胞內(nèi)TC和TG含量[26];褐藻糖膠(褐藻中的復(fù)雜多糖)能夠抑制成熟的SREBPs 蛋白表達(dá),并導(dǎo)致下游HMGCR mRNA 表達(dá)降低,從而調(diào)節(jié)血清脂質(zhì)水平[27]。目前,SERBPs小分子抑制劑已開始進(jìn)行臨床研究。
脂質(zhì)代謝主要在肝臟中進(jìn)行,可在酶的作用下轉(zhuǎn)化為脂肪酸,為機(jī)體提供能量[28]。體內(nèi)合成或吸收的脂質(zhì)與載脂蛋白結(jié)合后,轉(zhuǎn)運(yùn)至各組織器官,通過與細(xì)胞表面的LDLR 結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞,一部分在線粒體中經(jīng)過氧化物酶體增殖激活受體(PPARs)通路進(jìn)行代謝,轉(zhuǎn)化為能量被機(jī)體利用;另一部分經(jīng)肝臟轉(zhuǎn)化分解為膽汁酸,通過釋放到小腸中而排出體外,其中 CYP7A1 是關(guān)鍵靶點(diǎn)。因此,PPARs、LDLR 和CYP7A1是近年來研究較多的藥物靶點(diǎn)。
3.1 PPARs 激動劑 PPARs 蛋白是配體活化的轉(zhuǎn)錄因子,對肝臟脂質(zhì)氧化及代謝具有重要影響[29]。PPARs 激動劑由于其重要的脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)作用,被廣泛用于治療代謝性疾病。貝特類藥物的降血脂作用即是通過PPARs 的激活而實(shí)現(xiàn)。貝特類降脂藥物可提高PPARs 基因表達(dá)水平從而增加載脂蛋白活性,并影響富含TG的脂蛋白顆粒的交換[30]。該類藥物可減少密集的LDL 小顆粒的形成,并增加了脂蛋白大顆粒的形成,增加了它們對肝臟受體的“識別”并改善了其分解代謝,從而降低血漿LDL-C 水平[31]。研究表明,使用貝特類藥物治療24 周后,可以使患者血漿TG 降低50%,并使HDL-C 升高25%[32]。但另有研究發(fā)現(xiàn),口服吉非貝齊(600 mg/12 h)雖可使患者血液中TG 水平降低30%~60%(尤其是Ⅳ、Ⅴ型高脂血癥),但在降低LDL-C 方面效果有限[33]。此外,幾項大型臨床試驗表明,長期使用貝特類藥物,盡管非致命性心血管事件減少,但患者的總病死率增加[34]。
3.2 LDLR 激動劑 脂質(zhì)需與相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合成脂蛋白顆粒,以使其能夠從血漿中轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟,其中,運(yùn)輸體內(nèi)脂質(zhì)的LDL是所有載脂蛋白中TC含量最高的,約占總載脂蛋白的1/2。LDLR 是LDL 的受體,可與LDL 結(jié)合,使TC 經(jīng)內(nèi)吞作用進(jìn)入各組織細(xì)胞進(jìn)行代謝。LDLR 在TC、TG 從血漿到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和清除中起著重要作用,其功能不全可導(dǎo)致高膽固醇血癥,并增加其他并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險[35]。研究發(fā)現(xiàn),植物類黃酮槲皮素-3-葡萄糖苷可以對抗高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠高脂血癥和高胰島素血癥,可能是通過刺激 LDLR 表達(dá)并增強(qiáng) LDL-C 攝取而實(shí)現(xiàn)[36];紫花苜蓿能夠有效調(diào)節(jié)LDLR 缺失小鼠血清中TC、LDL-C水平,減少脂質(zhì)沉積[37];小檗堿是一種天然的降脂藥物,可通過上調(diào)LDLR,降低高脂血癥患者和小鼠的血漿 LDL-C 和 TG[38]。目前針對 LDLR 激動劑的研究尚在動物實(shí)驗階段。
3.3 PCSK9 抑制劑 PCSK9 是一類調(diào)節(jié) LDLR 的血清蛋白酶,可減少細(xì)胞表面LDLR 的表達(dá),導(dǎo)致血液LDL-C 水平增加。抑制PCSK9 可降低血脂。目前PCSK9 抑制劑主要為生物制品和試劑,包括單克隆抗體、小分子干擾RNA、反義寡核苷酸、基于模擬抗體蛋白藥的抗PCSK9 蛋白等,價格貴且需要通過注射的方法給藥,導(dǎo)致患者治療依從性差[39]。有研究發(fā)現(xiàn),從王瓜中提取的小分子化合物可通過提高LDLR 基因啟動子的活性,降低PCSK9 啟動子活性,而起到降血脂的作用。目前該類藥物的研究已進(jìn)入臨床Ⅲ期試驗[40]。
3.4 CYP7A1激動劑 由于TC分子不易降解,因此TC 不能像TG 一樣被充分氧化分解成為脂肪酸為機(jī)體提供能量,只能通過側(cè)鏈被氧化等方式完成轉(zhuǎn)化[41]。約1/2的TC會轉(zhuǎn)化為膽汁酸,儲存在膽囊中,然后釋放到小腸[42]。CYP7A1 是脂質(zhì)代謝途徑中重要的限速酶。CYP7A1的作用是催化膽汁酸形成,并影響膽汁酸生成速率,這是維持TC和膽汁酸之間平衡的關(guān)鍵機(jī)制[43]。多酚類物質(zhì)已被證明可以調(diào)節(jié)膽汁酸的流出排泄和腸道微生物的繁殖,進(jìn)而調(diào)節(jié)TC水平[44]。越橘含有高水平的花青素,在ApoE?/?小鼠高脂飲食中添加越橘,可顯著上調(diào)CYP7A1在肝臟的表達(dá),降低TG水平,減少動脈粥樣硬化斑塊數(shù)量[45]。小檗堿能增加LDLR和CYP7A1蛋白表達(dá)水平,從而降低 LDL-C 水平[46]。針對 CYP7A1 激動劑的研究尚在動物實(shí)驗階段。
總之,本研究分別從脂質(zhì)的吸收、合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝方面,綜述了降脂藥物相關(guān)研究進(jìn)展。在調(diào)節(jié)脂質(zhì)吸收方面,現(xiàn)有研究主要集中在對TC吸收的調(diào)節(jié),而對TG的研究較少,且沒有發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn);在抑制脂質(zhì)合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝方面,針對SREBPs、ACLY、LDLR、PCSK9、CYP7A1 等新靶點(diǎn),相應(yīng)藥物的開發(fā)尚處于研究階段,且已有研究缺乏與已上市降脂藥物的藥效學(xué)比較。此外,因高脂血癥的發(fā)病機(jī)制涉及脂質(zhì)代謝的多個環(huán)節(jié),目前單一靶點(diǎn)的降脂藥在降脂作用和不良反應(yīng)方面已凸顯出諸多問題?;谂R床有效性篩選出的部分中藥或中藥提取物,因可調(diào)節(jié)脂質(zhì)體內(nèi)代謝過程的多個環(huán)節(jié),將成為降脂藥物研究的新熱點(diǎn)。