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糖皮質(zhì)激素受體與新型糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑的研究進展

2023-07-12 02:13:44王丁丁戈曉愛成麗媛張雨建王濤
藥學(xué)進展 2023年5期
關(guān)鍵詞:配體抗炎皮質(zhì)激素

王丁丁,戈曉愛,成麗媛,張雨建,王濤

(中國藥科大學(xué)新藥篩選中心 江蘇省藥效研究與評價服務(wù)中心,江蘇 南京 210009)

糖皮質(zhì)激素(glucocorticoids,GCs)于20 世紀40 年代被發(fā)現(xiàn),其主要通過激活糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)發(fā)揮作用。內(nèi)源性GCs 是必需應(yīng)激激素,在代謝穩(wěn)態(tài)、認知、心理健康、細胞增殖、發(fā)育、繁殖和炎癥等基本生理過程中發(fā)揮作用[1]。而外源性合成類GCs 常因其強大的抗炎作用被廣泛用于治療急性和慢性炎癥性疾病,如哮喘、過敏、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病、多發(fā)性硬化癥等。GCs 作為抗炎藥已經(jīng)使用了70 多年,據(jù)估計,全球有1% ~ 3%的成年人長期使用GCs。在抗擊全球肆虐的新冠疫情中皮質(zhì)類固醇也發(fā)揮著重要作用,地塞米松(dexamethasone,DEX)是首個已知的可以挽救重癥患者生命的類固醇藥物,可將依靠呼吸機維持生命的重癥患者的死亡率降低1/3[2]。然而,最近發(fā)現(xiàn)長期使用大劑量GCs 治療新型冠狀病毒感染(coronavirus disease-2019,COVID-19)時會增加合并感染等不良反應(yīng)的風(fēng)險[3]。其實GCs 長期使用引起的不良反應(yīng)問題一直存在,涉及內(nèi)分泌、神經(jīng)、胃腸道、肌肉骨骼、心血管、皮膚病、眼部和免疫等方面[4-5]。這些不良反應(yīng)會導(dǎo)致患者對依從性產(chǎn)生負面影響,甚至?xí)?dǎo)致發(fā)病率與死亡率增加[6]。因此尋找有治療效果而不引起不良反應(yīng)或不良反應(yīng)小的GR 配體具有很高的臨床價值。本文概述了GCs 作用機制及不良反應(yīng)以及近年來GR 調(diào)節(jié)劑的研究進展。

1 糖皮質(zhì)激素作用機制及糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)機制

1.1 糖皮質(zhì)激素及糖皮質(zhì)激素受體

GCs 是類固醇激素,對哺乳動物的日常生理功能至關(guān)重要[1]。GCs 主要在腎上腺皮質(zhì)中生成,其產(chǎn)生及活性受到下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamicpituitary-adrenal,HPA)軸、血漿蛋白、11β-羥基類固醇脫氫酶的調(diào)節(jié)。在生理條件下,內(nèi)源性的GCs激活GR 發(fā)揮抗炎、免疫調(diào)節(jié)的作用。

除了內(nèi)源性GCs,制藥界基于內(nèi)源性GCs 的結(jié)構(gòu)開發(fā)了各種合成類GCs,如潑尼松龍、甲基強的松、氟替卡松、布地奈德和DEX 等。經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾的合成GCs 較內(nèi)源性GCs 在效力、受體選擇性、生物利用度方面均表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。由于其強大的抗炎和免疫抑制作用,GCs 是當今世界上使用最廣泛的處方藥之一。在過去的半個世紀里,合成GCs 對治療哮喘、過敏、敗血癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、潰瘍性結(jié)腸炎等炎癥和自身免疫性疾病是必不可少的。

糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)介導(dǎo)細胞中GCs 的作用。GR 屬于核受體家族,是一種配體誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄因子。GR 是一種模塊化蛋白質(zhì)(見圖1),由N 末端反式激活結(jié)構(gòu)(N-terminal transactivation domain,NTD)、DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA binding domain,DBD)、鉸鏈區(qū)和C 末端配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域(ligand binding domain,LBD)構(gòu)成。NTD 包含1 個不依賴于配體的組成型活性激活功能結(jié)構(gòu)域-1(activating function-1,AF-1),它允許轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子的結(jié)合。DBD 具有2 個鋅指基序,允許與GC 靶基因啟動子中的特定DNA 序列結(jié)合,即糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件(glucocorticoid response elements,GREs)。LBD 是由12 個α-螺旋形成的球狀結(jié)構(gòu)組成,形成1 個用于GC 結(jié)合的疏水口袋結(jié)構(gòu)。此外,LBD 包含配體依賴性激活功能結(jié)構(gòu)域-2(activating function-2,AF-2),它可與共調(diào)節(jié)因子相互作用。C-末端LBD 通過鉸鏈區(qū)與DBD 分開,這有利于GR 二聚體的形成。此外,DBD、鉸鏈區(qū)和LBD 包含核定位信號,可以介導(dǎo)GR 易位到細胞核[7-10]。

圖1 人類GR 蛋白的結(jié)構(gòu)Figure 1 Structure of human GR protein

人類糖皮質(zhì)激素受體基因(Nr3c1)由9 個外顯子組成。第9 外顯子的選擇性剪接產(chǎn)生2 種高度同源的GR 亞型,即GRα 與GRβ。GRα 在幾乎所有組織和細胞中均有表達,主要存在于細胞質(zhì)中,GCs 的作用主要由細胞質(zhì)中的GRα 介導(dǎo)。GRα 和GRβ 在N 端的727 氨基酸殘基是相同的,GRα 的C端的配體結(jié)合區(qū)是50 個氨基酸殘基,GRα 代表經(jīng)典的糖皮質(zhì)激素受體,而GRβ 的C 末端是15 個氨基酸殘基,GRβ-LBD 較短,形成的結(jié)構(gòu)與GRα 不同,這就導(dǎo)致GRβ 不能與GC 結(jié)合,也不能活化GC 靶基因[11]。GRβ 也在大多數(shù)組織中普遍表達,但水平遠遠低于GRα。GRβ 主要存在于細胞核中,GRβ 有完整的DNA 結(jié)合域,因而能以激素非依賴性方式與GRE 結(jié)合,研究表明GRβ 對GRα 誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性呈顯性負效應(yīng)[12]。除此之外,研究已證明GRβ具有內(nèi)在活性,并以非依賴GRα 直接參與調(diào)節(jié)炎癥、糖脂代謝、細胞通訊、細胞遷移、細胞增殖等方面[13]。本文中出現(xiàn)的GR 除了特別說明均指GRα。

1.2 糖皮質(zhì)激素受體信號

GCs 發(fā)揮作用主要通過基因組效應(yīng)機制和非基因組效應(yīng)機制。由于GCs 的親脂性,GCs 可以穿過細胞膜與細胞質(zhì)中的GR 結(jié)合,未激活的GR 主要存在于細胞質(zhì)中,并與熱休克蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)、FK506 結(jié)合蛋白51(fk506 binding protein 51,F(xiàn)KBP51)等分子伴侶結(jié)合形成復(fù)合物以保持受體的配體接受狀態(tài)。配體與單體GR的LBD 區(qū)域結(jié)合后,F(xiàn)KBP51 替換成FKBP52,并誘導(dǎo)GR 受體構(gòu)象變化,從而暴露核定位序列,GR 脫離復(fù)合物并形成GC-GR 復(fù)合物轉(zhuǎn)移到細胞核中[14]。GR 可作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄,GC-GR復(fù)合物二聚化形成同源二聚體作為轉(zhuǎn)錄因子與DNA 上的GCs 反應(yīng)元件(glucocorticoid responsive elements,GREs)結(jié)合,與GRE 直接的結(jié)合介導(dǎo)了基因轉(zhuǎn)錄增強即反式激活作用(transactivation,TA)。也可通過GC-GR 復(fù)合物單體與另一種轉(zhuǎn)錄因子相互物理作用從而影響轉(zhuǎn)錄因子的活性,這種被稱為反式抑制(transrepression,TR)[15]。除了基因組作用外,GC 也可在短時間內(nèi)通過快速的非基因組效應(yīng)發(fā)揮作用??焖俚姆腔蚪MGCs 效應(yīng)由3種不同的機制介導(dǎo):1)與細胞膜的物理化學(xué)相互作用(非特異性非基因組效應(yīng));2)膜結(jié)合GCs 受體(membrane-bound GR,mGR)介導(dǎo)的非基因組效應(yīng);3)胞質(zhì)GCs 受體(cytosolic GR,cGR)介導(dǎo)的非基因組效應(yīng)[4]。越來越多的證據(jù)表明GCs 通過快速的非基因組機制影響各種功能,包括抗炎、抗過敏、抗休克等[16]。

一般認為GC 治療的不良反應(yīng)是由二聚體介導(dǎo)的TA 誘導(dǎo)的,因為由這種機制誘導(dǎo)的基因在葡萄糖合成和脂肪代謝中發(fā)揮作用,如增強肝臟糖異生關(guān)鍵酶基因葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase,G6p)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,Pepck)、酪氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(tyrosine aminotransferase,Tat)以及脂肪細胞中的硬脂酰輔酶A 去飽和酶1-3(stearoyl-coenzyme A desaturase 1-3,Scd1-3)的基因轉(zhuǎn)錄[5,17]。而GCs 的抗炎作用主要依賴于GR 單體介導(dǎo)的TR 來抑制關(guān)鍵炎癥因子,如核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、激活蛋白1(activator protein 1,AP-1)[15]。除此之外,GR 二聚化激活的GRE 也誘導(dǎo)雙特異性磷酸酶1(dual specificity phosphatase 1,DUSP1)、糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的亮氨酸拉鏈蛋白(glucocorticoid-induced leucine zipper,GILZ) 和白介素10(interleukin 10,IL-10)等抗炎蛋白的基因轉(zhuǎn)錄,這些抗炎蛋白通過抑制NF-κB 的活性間接地抑制其引起的后續(xù)炎癥效應(yīng)[18]。

1.3 糖皮質(zhì)激素受體信號的調(diào)節(jié)機制

GR 配體可及性、GR 濃度、亞細胞定位以及GR 的翻譯后修飾等都影響GR 的轉(zhuǎn)錄活性[19]。

1.3.1 GR 受體及配體的可用性影響GR 表達和功能均會影響GR 的轉(zhuǎn)錄活性。不同的生理、病理狀態(tài)均會影響GR 的表達。研究表明患有自身免疫和炎癥相關(guān)疾病的患者GR mRNA 的表達減少[20-21],導(dǎo)致GC 的敏感性降低。值得注意的是外源性的GCs減少GR mRNA 和蛋白的表達,例如DEX 已被證明可使GR mRNA 和蛋白質(zhì)水平降低90%[22-23]。此外,GR mRNA 和蛋白水平也分別受到轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和翻譯后修飾的影響[24]。

GR 的配體結(jié)合使其能夠從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核,與GR 上LBD 結(jié)合的配體直接影響著GR 的轉(zhuǎn)錄活性。配體與暴露的α-螺旋12 結(jié)合后,輔因子被招募到LBD 中的AF2。根據(jù)配體的不同,LBD將采用另一種構(gòu)象并吸引其他輔因子,從而影響GR 的轉(zhuǎn)錄結(jié)果[25-26],這也構(gòu)成了選擇性GR 激動劑和調(diào)節(jié)劑研究的基礎(chǔ)。

1.3.2 GR 的翻譯后修飾GR 的活性受多種翻譯后修飾的影響,其中包括磷酸化、乙?;?、亞硝基化、氧化還原調(diào)節(jié)、泛素化和類泛素蛋白修飾(small ubiquitin-like modifier,SUMO)(見圖2)。GR 的翻譯后修飾最常見的形式是GR 的磷酸化。近年來,在人類GR 上發(fā)現(xiàn)了許多磷酸化位點,包括Ser113、Ser134、Ser141、Ser203、Ser211、Ser226和Ser404,其中大多數(shù)位于NTD 的AF1 結(jié)構(gòu)域[27]。GR 的磷酸化受到激酶和去磷酸化磷酸酶之間的平衡調(diào)節(jié)。已經(jīng)鑒定出6 種磷酸化GR 的激酶:1)細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinases,CDK);2)絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK);3)c-Jun N 末 端 激 酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK);4)糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK3β);5)細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK);6)酪蛋白激酶Ⅱ(casein kinase II,CK Ⅱ)[7]。GCs 與GR 結(jié)合后,MAPK 和CDK在Ser211 處誘導(dǎo)GR 磷酸化,這被認為是GR 反式激活的標志;ERK 和CDK 在Ser203 的磷酸化進一步增強了這種效應(yīng)。MAPK 還可以通過磷酸化Ser134來抑制GR功能,這會導(dǎo)致GR核易位受損[28]。另一方面,由JNK 介導(dǎo)的Ser226 的GR 磷酸化誘導(dǎo)受體從核到細胞質(zhì)的穿梭,持續(xù)抑制GR 依賴性轉(zhuǎn)錄。最后,GSK-3β 介導(dǎo)的Ser404 磷酸化改變了GR轉(zhuǎn)錄[28]。能逆轉(zhuǎn)GR 磷酸化的磷酸酶,主要是蛋白磷酸酶1、蛋白磷酸酶2A、蛋白磷酸酶5[29],這些磷酸酶參與配體激活GR 的核輸入[30-31]。此外,GR的乙?;?、泛素化、SUMO 化均會影響GR 的轉(zhuǎn)錄活性[7]。

圖2 GR 蛋白的翻譯后修飾位點Figure 2 Sites of glucocorticoid receptor post-translational modifications

1.3.3 共調(diào)節(jié)因子GC 與GR 結(jié)合復(fù)合物轉(zhuǎn)錄過程中會募集許多共調(diào)節(jié)因子,包括輔激活因子和輔阻遏因子[9,32]。GR 受體與輔激活因子結(jié)合會激活核轉(zhuǎn)錄,而與輔阻遏因子結(jié)合時會降低GR 的轉(zhuǎn)錄。輔激活因子包括轉(zhuǎn)換/蔗糖不發(fā)酵(switch/sucrose non-fermentable,SWI/SNF)染色質(zhì)重塑復(fù)合物、類固醇受體輔激活因子(steroid receptor coactivator,SRC)、CREB 結(jié)合蛋白(creb binding protein,CBP)等,輔阻遏因子包括核輔阻遏因子(nuclear corepressor,N-COR)、維甲酸和甲狀腺激素受體沉默作用介導(dǎo)因子(silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptor,SMRT)。GR 募集輔因子取決于輔因子的細胞特異性表達、細胞環(huán)境以及GR 構(gòu)象的信號(DNA、配體和翻譯后修飾)的整合[33]。這些共調(diào)節(jié)因子通過乙酰化、甲基化、磷酸化、和染色質(zhì)重塑影響GR 的轉(zhuǎn)錄活性,決定了GR 的轉(zhuǎn)錄輸出。

2 外源性糖皮質(zhì)激素引起的不良反應(yīng)

2.1 長期使用外源性糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的高血糖

長期使用GCs 會誘導(dǎo)外周代謝相關(guān)的組織(骨骼肌、脂肪組織、肝)發(fā)生胰島素抵抗,從而導(dǎo)致外周葡萄糖攝取減少和內(nèi)源性葡萄糖生成增加。GCs 會損害骨骼肌中胰島素刺激的葡萄糖攝取,骨骼肌中蛋白質(zhì)分解導(dǎo)致肌肉萎縮,進而提供糖異生底物。在脂肪組織中,GCs 增加激素敏感性脂肪酶活性,導(dǎo)致游離脂肪酸和甘油釋放增加,為肝中甘油三酯合成和糖異生提供底物。GCs 也抑制脂肪組織的葡萄糖攝取導(dǎo)致血糖升高。在肝中,GCs 增加糖異生關(guān)鍵酶Pepck 和G6p 的基因表達,從而增加肝臟的葡萄糖輸出,引起高血糖[34]。

2.2 長期使用糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松

骨質(zhì)疏松癥是糖皮質(zhì)激素治療常見且嚴重的并發(fā)癥,持續(xù)口服GCs 治療與快速骨丟失和骨折風(fēng)險增加有關(guān)[35]。GCs 通過抑制成骨細胞增殖和分化來減少骨形成,并通過激活破骨細胞增加骨吸收。GCs 通過增強過氧化物酶體增殖物激活受體γ 受體2(peroxisome proliferator activated receptor γ receptor 2,PPARγ2)的表達以及抑制經(jīng)典Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路影響成骨細胞的增殖和分化,對骨形成產(chǎn)生直接有害作用。除此之外,GCs 還影響骨吸收。GCs 增加核因子NF-κB 配體受體激活劑(receptor activator of NF-κb ligand ,RANKL)的產(chǎn)生并減少骨保護素的生成,導(dǎo)致骨吸收增強[35]。GCs 還會損害骨細胞的功能并刺激其凋亡[36]。此外GCs 還通過減少胃腸道Ca2+吸收和增加尿Ca2+排泄來增加破骨細胞活性,觸發(fā)額外的破骨細胞介導(dǎo)的骨吸收,從而間接影響骨代謝[37]。

2.3 皮膚萎縮

皮膚萎縮被認為是慢性局部GCs 治療最重要和最常見的不良反應(yīng)之一,其特征是嚴重發(fā)育不全、毛細血管擴張、皮膚透明性或皮膚屏障功能障礙。這不僅是由于其對細胞增殖的抑制作用,還因為其抑制膠原蛋白的合成[38]。

3 新型糖皮質(zhì)激素受體激動劑研究進展

3.1 選擇性糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑

選擇性糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑(selective glucocorticoid receptor modulator,SEGRM)可像經(jīng)典的GCs 一樣激活GR 單體介導(dǎo)的TR 而對GR 二聚體介導(dǎo)的TA 影響很?。ㄒ妶D3),實現(xiàn)TR 與TA 作用的“分離”,從而將GR 介導(dǎo)的抗炎作用與不良反應(yīng)分開。與經(jīng)典的GCs 相比,SEGRM 有希望呈現(xiàn)相同或更好的功效,且不良反應(yīng)較小。近年來已發(fā)現(xiàn)和篩選出大量的SEGRM,包括合成和天然來源的SEGRM。

圖3 傳統(tǒng)糖皮質(zhì)激素與新型糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑的作用機制Figure 3 Mechanism of traditional GC and new glucocorticoid receptor modulators

3.1.1 合成的非甾體選擇性糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑最早的合成的SEGRM 是基于類固醇基本結(jié)構(gòu)改造的甾體SEGRM,包括RU24782、RU24858、RU40066、Compound 7[39]和GW870086[40-42]等均在體內(nèi)外呈現(xiàn)較好的抗炎作用而在TA 作用方面影響較小,其中GW870086 目前正被開發(fā)用于治療哮喘,已進入臨床試驗[43]。除了甾體類SEGRM,非甾體的化合物近年來成為開發(fā)新型SEGRM 的新方向,其中不乏進入到臨床試驗階段的化合物,現(xiàn)總結(jié)如下(見表1)。

表1 合成類非甾體SEGRM 的結(jié)構(gòu)及臨床研究Table 1 Structure and clinical study of synthetic non-steroidal SEGRM

AZD 化合物是一組吲唑醚類SEGRM[44],包括AZD5423、AZD7594 和AZD9567。AZD 化合物與GR 具有高親和力,誘導(dǎo)GR 入核并表現(xiàn)出TA 與TR 作用“分離”的特性。在穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的肺細胞系中,AZD5423 與DEX 和布地奈德相比,激活GR依賴性轉(zhuǎn)錄的能力增強[45],同時也具有誘導(dǎo)抗炎蛋白基因(GILZ、DUSP1)表達的能力。AZD5423 雖然在過敏性氣道炎癥大鼠模型中顯示出對肺水腫的有效抑制作用,但也引起了大鼠的胸腺退化,在后續(xù)的Ⅱ期臨床試驗中對慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease,COPD) 患者無療效被停止開發(fā)[46]。AZD7594 作為AZD5423 優(yōu)化的產(chǎn)物[44],AZD7594 保留了AZD5423 在大鼠肺部炎癥肺水腫模型中的抗炎效力,減少了對大鼠胸腺的影響。在Ⅱa 期臨床試驗研究中,首次評估了AZD7594 對輕度至中度哮喘患者的臨床療效,證明了對氣道炎癥的積極影響[47]。體外研究證明AZD9567 可以誘導(dǎo)GR 完全入核,在TR 測定實驗中AZD9567 表現(xiàn)出強效的TR 作用。TA 測定實驗中顯示AZD9567 對TA 有部分激動作用,但其本身不誘導(dǎo)Tat的轉(zhuǎn)錄而且能劑量依賴性地降低潑尼松龍誘導(dǎo)的Tat轉(zhuǎn)錄[48]。與潑尼松龍相比,AZD9567 募集共調(diào)節(jié)因子的能力較弱,這部分解釋了AZD9567 與潑尼松龍效應(yīng)上有差異的原因[48]。體內(nèi)試驗證明AZD9567 在雌性Lewis 大鼠的關(guān)節(jié)炎模型中與潑尼松龍一樣有效[48]。其針對類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的Ⅱ期臨床試驗已于2020 年10 月份完成。

ZK 類化合物屬于含有苯并呋喃的喹啉衍生系列, 包含ZK216348 和ZK245186(Mapracorat/BOL-303242-X)。ZK 化合物對GR 親和力類似于DEX,ZK 類化合物在體外顯示出TA 與TR 作用“分離”的特性。ZK216348 通過抑制人白血病細胞中的IL-8 水平,與DEX 比較ZK216348 降低對肝癌細胞中Tat的轉(zhuǎn)錄,說明對血糖影響較小[49]。ZK245186具有與DEX 相似的活性和效力,在體外抑制眼部原代細胞(結(jié)膜上皮細胞和成纖維細胞)中細胞因子和趨化因子的釋放。與糠酸莫米松相比,ZK245186在體內(nèi)顯示出較低的不良反應(yīng)[50]。ZK245186 可用于治療炎癥性皮膚病和眼科疾病,針對用于治療白內(nèi)障手術(shù)后的眼部炎癥和疼痛的Ⅲ期臨床試驗已完成,尚未公布結(jié)果。與ZK245186 相關(guān)的化合物CpdX 和CpdX-D3,在體內(nèi)研究中也顯示出可喜的結(jié)果[51]。

BI 653048 是從三氟甲基甲醇衍生的化合物優(yōu)化而來,在體外,BI 653048 與人類GR 具有高親和力,與DEX 相比對GR 有較高的選擇性。同時小鼠乳腺腫瘤病毒(mouse mammary tumor virus,MMTV)報告基因檢測結(jié)果表明BI 65304 的TA 活性僅有DEX 的33%。此外,BI 653048 在體內(nèi)外試驗中顯示出有效的抗炎作用。在人外周血單核細胞中,BI 653048 抑制脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的產(chǎn)生[52]。在低劑量LPS 誘導(dǎo)的犬內(nèi)毒素血癥模型中,BI 653048 與潑尼松龍類似可抑制LPS誘導(dǎo)的TNF-α 和IL-6 的產(chǎn)生[53]。并且不影響骨鈣素的水平,這表明BI 653048 可能具有與GC 相似的抗炎功效而不良反應(yīng)更少[52]。然后在后續(xù)的3 個連續(xù)Ⅰ期臨床研究數(shù)據(jù)顯示,200 mg BI 653048 的抗炎水平與20 mg 潑尼松龍相似或略有降低,并且與20 mg 潑尼松龍相比,血清骨鈣素降低程度相似或略高,基于這些發(fā)現(xiàn),BI 653048 用于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的臨床開發(fā)被終止[53]。

BAY 1003803 是以喹啉環(huán)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的SEGRM經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化而來的產(chǎn)物,BAY 1003803 在體外表現(xiàn)出強大的抗炎活性,并具有適合局部應(yīng)用的藥代動力學(xué)特征。BAY 1003803 對反式激活具有部分激動活性,體外試驗表明BAY 1003803 抑制原代人免疫細胞中的細胞因子釋放,效力在氯倍他索和DEX 之間,在LPS 或植物血凝素(phytohaemagglutinin,PHA)刺激的人外周血單核細胞中抑制細胞因子釋放的能力與氯倍他索相似。隨后在雌性大鼠和狗中進行的體內(nèi)藥代動力學(xué)結(jié)果顯示BAY 1003803 在血液和肝中有較高的清除率,BAY 1003803 的這種特性或?qū)⒂糜诰植恐委熖貞?yīng)性皮炎和銀屑病的臨床候選藥物,但其長期使用可能帶來的不良反應(yīng)還有待進一步研究。

PF-04171327(Fosdagrocorat) 是PF-00251802的磷酸酯前藥,PF-00251802 是一種對GR 具有高親和力和高選擇性的SEGRM,在非臨床和臨床前模型中具有強效抗炎活性[54]。PF-04171327 可激活GR并將GR 的TA 與TR 活性“分離”[55]。在Ⅰ期臨床試驗中PF-04171327 表現(xiàn)良好,隨后的Ⅱa、Ⅱb 期臨床試驗中,PF-04171327(10 和15 mg)與潑尼松(10 mg)在接受甲氨蝶呤治療的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者中有相似療效,以及在該劑量下PF-04171327與5 mg 潑尼松對葡萄糖代謝和骨形成的安全性相似[56]。JTP-117968 是PF-00251802 的結(jié)構(gòu)類似物。JTP-117968 對GR 有高親和力和高度選擇性,在體外表現(xiàn)出部分TR 活性和極低的TA 活性[57]。體內(nèi)外研究均表明JYP-117968 具有抗炎活性[57-58],且其在膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠模型中對小鼠股骨骨密度的影響遠低于潑尼松龍,因此其具有治療炎癥性疾病和自身免疫性疾病(類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎)的潛力[58]。

LEO 134310 是由γ-羥基丁內(nèi)酯衍生而來的化合物[59]。LEO 134310 在體外的GR 結(jié)合試驗中顯示出與GR 的高親和力,是一種GR 完全激動劑,對TR具有高效力而對TA 具有較低的效力。動物實驗表明在佛波酯誘導(dǎo)的皮膚炎癥小鼠模型中,與戊酸倍他米松(betamethasone valerate,BMV)和丙酸氯倍他索(clobetasol propionate,CP)相比,LEO 134310 在治療小鼠皮膚炎癥的有效劑量下沒有抑制骨鈣素水平,而且對體質(zhì)量和脾重的影響程度也相對較低[60]。這表明LEO 134310 可能為皮膚病提供有效和更安全的治療選擇,LEO 134310 的安全性、耐受性和藥效學(xué)作用在成人慢性斑塊狀銀屑病的Ⅰb 期研究中進行了評估,數(shù)據(jù)尚未公布。

3.1.2 天然的選擇性糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑大量研究表明天然產(chǎn)物也顯示出影響GR 功能的能力,分子機制涉及對GR 的表達、GR 入核、GR 的磷酸化等方面的影響。例如,萜烯/萜類化合物(黃芪甲苷、人參皂甙Rg1、乳香酸、β-紫羅蘭酮)和其他植物代謝物(小檗堿、豬毛菜提取物)能夠與GR 結(jié)合[61-67]。許多植物化合物包括黃芩苷、乳香酸、檗堿能夠誘導(dǎo)GR 的核移位。此外在大多數(shù)情況下,這些植物代謝物不能誘導(dǎo)GR 反式激活,一些化合物和植物提取物(姜黃素、黃樟醇)抑制GR 誘導(dǎo)的TA[68-69]。還有許多天然來源的化合物表現(xiàn)出分離TA 和TR 的特性。

化合物A(CpdA)是一種從納米比亞灌木植物中提取的植物源性苯基氮丙啶前體,它是首個從自然界中分離出來的具有分離TA 和TR 特性的非甾體SEGRM[70]。CpdA 可以通過影響GR 的磷酸化、二聚化、核轉(zhuǎn)位和GR-DNA 結(jié)合來影響GR 的TA和TR[71]。CpdA 在具有內(nèi)源性和外源性GR 的細胞系中誘導(dǎo)GR 的易位。作為GR 的配體,CpdA 不像經(jīng)典的GCs 一樣誘導(dǎo)GR 二聚化,這可能因為CpdA 不會在Ser211 處誘導(dǎo)GR 的磷酸化[72],GR在Ser211 處的磷酸化對TA 的活性至關(guān)重要[73],因此CpdA 不會影響甚至?xí)种艷Cs 誘導(dǎo)的GR-DNA結(jié)合、GRE 的激活及后續(xù)的內(nèi)源性基因表達[73]。此外,CpdA 已被證明可抑制NF-κB、AP-1 等轉(zhuǎn)錄因子而發(fā)揮TR 作用[74]。在三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的實驗性結(jié)腸炎模型中,CpdA 降低了結(jié)腸TNF-α、IL-1和環(huán)氧合酶2 的表達產(chǎn)生[75]。CpdA 影響NF-κB 活化和炎性細胞因子表達的分子機制已在體外、細胞系和原代細胞培養(yǎng)物中得到進一步證實[76]。與傳統(tǒng)的GCs 相比,CpdA 對皮膚、肌肉、糖代謝、骨代謝的影響較小[71]。這些特性使CpdA 及其潛在的衍生物在臨床應(yīng)用中非常有吸引力,可用于治療各種炎癥和自身免疫性疾病,如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、哮喘、Ⅰ型糖尿病、肌肉營養(yǎng)不良及癌癥[71],但由于其治療窗相對較窄,目前CpdA 還停留在當作研究解離GR 配體的工具藥使用。

人參皂苷Rg1 是人參皂苷類的主要活性成分,已證明Rg1 為GR 的功能性配體,Rg1 可減弱NF-κB 向細胞核易位以及減少隨后NF-κB 與DNA的結(jié)合,從而抑制了NF-κB 的活性。此外。Rg1 顯著下調(diào)MAPK 的磷酸化。因此,Rg1 在體外抑制LPS 刺激的細胞因子的產(chǎn)生,在小鼠的急性和慢性炎癥模型中也表現(xiàn)出抗炎活性,同時與DEX 相比,Rg1 對血糖、骨代謝影響較小[77]。人參皂苷Rg1 也在斑馬魚模型中作為選擇性GR 激動劑,與倍氯米松不同的是,Rg1 選擇性抑制IL-1β、IL-6、趨化因子18b、趨化因子11aa 基因表達的增加而不影響組織再生。因此研究Rg1 和其他人參皂甙選擇性及其潛在的分子機制,可能會為新型選擇性GR 激動劑的研究開辟新的途徑[78]。

小檗堿是一種異喹啉生物堿,小檗堿作為GR 的功能性配體,可通過誘導(dǎo)GR 入核以及表現(xiàn)出分離TA 與TR 活性的特性,是一種潛在的SEGRM[66]。熒光偏振和雙熒光素酶報告基因分析結(jié)果表明小檗堿可以與GR 結(jié)合而不誘導(dǎo)GR 的反式激活。進一步體外研究表明小檗堿不能誘導(dǎo)GRE驅(qū)動的Tat、Pepck基因的表達,同時小檗堿處理后皮質(zhì)類固醇結(jié)合球蛋白(corticosteroid-binding globulin,CBG)的基因和蛋白質(zhì)水平均低于二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)處理組,說明小檗堿“分離”了GR 的反式抑制和反式激活作用[66]。在RAW 264.7 細胞中,小檗堿抑制LPS 刺激的TNF-α的產(chǎn)生;在二硝基氯苯誘導(dǎo)的皮炎動物模型中,小檗堿聯(lián)合DEX 顯示出比單用DEX 更好的炎癥緩解作用,但單用小檗堿對二硝基氯苯誘導(dǎo)的炎癥沒有明顯的抑制作用[66],這可能與小檗堿不影響NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性,但可通過調(diào)節(jié)AP-1 轉(zhuǎn)錄因子從而抑制環(huán)氧合酶2 的轉(zhuǎn)錄有關(guān)[79-80],其抗炎作用的具體機制有待進一步確定。

Caesalpinin M2(C-M2)是從苦石蓮中分離的卡薩烷型二萜類化合物。在RAW264.7 細胞中C-M2誘導(dǎo)內(nèi)源性GR 向細胞核易位,在HEK293 細胞中下調(diào)佛波酯(phorbol myristate acetate,PMA)誘導(dǎo)的NF-κB 報告基因活性,C-M2 沒有上調(diào)GRE 報告基因活性或GRE 依賴性基因GILZ 的表達,具有分離TA 與TR 的作用。C-M2 在體內(nèi)外試驗中均顯示出抗炎特性。在LPS 激活的小鼠骨髓衍生巨噬細胞中,C-M2 抑制IL-1β 和IL-6 的表達。在小鼠急性結(jié)腸炎模型中,C-M2 的給藥減輕了急性結(jié)腸炎,減少結(jié)腸炎性細胞因子和炎性介質(zhì)環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase-2,COX2)的產(chǎn)生。C-M2 的抗炎作用由GR 介導(dǎo),GR 小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)完全消除了C-M2 對LPS 激活的骨髓巨噬細胞(bone marrow-derived macrophages,BMDM)中IL-1β 和IL-6 表達的抑制。這些發(fā)現(xiàn)表明,C-M2 可能是治療炎癥性疾病的有效且安全的候選藥物[81]。

3.2 選擇性糖皮質(zhì)激素受體二聚化激動劑和調(diào)節(jié)劑

選擇性糖皮質(zhì)激素受體調(diào)節(jié)劑的特征是“分離”GR 的TR 與TA 的作用,這就意味著SEGRM更傾向于激活GR 的單體活性。但研究發(fā)現(xiàn)完整的GR 二聚體對不同生理和病理功能也至關(guān)重要[82]。例如,GR 二聚體介導(dǎo)的TA 激活增加編碼抗炎蛋白MKP-1和GILZ基因(DUSP1和TSC22D3)的表達[83],這些抗炎蛋白通過阻斷炎癥基因的轉(zhuǎn)錄來控制炎癥。近年來已發(fā)現(xiàn)完整的GR 二聚體可能是機體在某些急性炎癥條件下得以生存所必須的[55]。在GR 二聚化能力受損的GRdim/dim轉(zhuǎn)基因小鼠中,GRE 依賴性基因轉(zhuǎn)錄減少,而GR 對AP-1 及NF-κB 的轉(zhuǎn)錄抑制作用仍完好無損[84]。研究表明GRdim/dim小鼠對急性炎癥極為敏感,單次注射LPS 或TNFα 就會誘發(fā)小鼠致死性炎癥性休克。此外,即使是強GR 激動劑DEX 也不能控制這種急性炎癥,這表明GR 二聚化依賴性TA 對GR 的抗炎活性至關(guān)重要。GR 二聚體驅(qū)動的對急性炎癥的保護已通過使用CpdA 的研究得到證實,CpdA 作為SEGRM 抑制GR 同源二聚化,但在急性TNF 體內(nèi)模型中,CpdA 不能防止炎癥反應(yīng)。因此在例如燒傷、嚴重出血或感染引起的全身性急性炎癥情況下,使用選擇性GR 二聚化激動劑和調(diào)節(jié)劑(selective dimerizing glucocorticoid receptor agonists and modulators,SEDIGRAM)或許能產(chǎn)生治療益處[84]。

AZD2906 是一種吲唑醚類化合物,早前研究發(fā)現(xiàn)AZD2906 是一種治療炎癥性疾病的潛在GR 調(diào)節(jié)劑,例如皮摩爾濃度的AZD2906 在細胞反式抑制測定中顯示出功效[85]。另外在人外周血單個核細胞中抑制LPS 刺激的TNF-α 的釋放,在大鼠鏈球菌細胞壁誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型中抑制了抗原誘導(dǎo)的踝關(guān)節(jié)腫脹[85]。在GRE-熒光素酶報告基因測定中,與DEX 相比,AZD2906 誘導(dǎo)GR 二聚化程度更高,從而誘導(dǎo)更多的GRE 驅(qū)動的基因轉(zhuǎn)錄,這可能與其對LBD 的相互作用引起的構(gòu)象變化有關(guān)[86]。與低劑量的DEX 相比,AZD2906 表現(xiàn)出更高的反式抑制效力,而在排除抗炎蛋白表達的情況下其抑制NF-κBluc 轉(zhuǎn)錄低于DEX 效力,說明AZD2906 對TA 的激活大于TR[86]。在體內(nèi)外試驗表明,AZD2906 在急性炎癥中能提供更好的保護作用[86]。體外結(jié)果顯示AZD2906 減少人TNF 誘導(dǎo)的急性炎癥中IL-6 的產(chǎn)生,在小鼠急性全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)模型中與DEX 相比減少了TNF 誘導(dǎo)的死亡率。值得注意的是,AZD2906 確實影響臟器重量,而且與DEX 相比AZD2906 對肝重量影響更大。

Cortivazol(CVZ)是一種合成的苯基吡唑類糖皮質(zhì)激素受體激動劑[87],研究報道CVZ 可結(jié)合GR,具有同時增強GR 單體活性和GR 二聚化的能力(與DEX 相比)。CVZ 誘導(dǎo)LBD 構(gòu)象變化,穩(wěn)定LBD 的構(gòu)型從而具有比DEX 更高的TR 活性[86]。在Souffriau 等[86]建立的SEDIGRAM 的篩選流程中篩選出Cortivazol 能增強GR 二聚化。與AZD2906類似,CVZ 可在侵襲性TNF 誘導(dǎo)的致死性炎癥的小鼠急性炎癥模型中發(fā)揮保護作用,而且相對于AZD2906 對肝的重量影響更小[86]。因此,未來發(fā)現(xiàn)更多像CVZ、AZD2906 這樣具有促進GR 二聚體作用的SEDIGRAM 類化合物,對于治療致命性急性炎癥具有重要意義。

4 結(jié)語與展望

半個多世紀以來,經(jīng)典GCs 一直被認為是最重要和最常用的抗炎和免疫抑制藥物,其主要通過激活GR 發(fā)揮作用,至今仍被認為是抗炎的中流砥柱,長期或大量使用會導(dǎo)致代謝等不良反應(yīng),使得GCs 使用受到限制,因此迫切需要尋找療效較好而不良反應(yīng)較少的GR 調(diào)節(jié)劑?;趯Cs 機制的理解,已經(jīng)有大量的研究投入到尋找更安全的靶向GR 的配體,其中包括“分離”GR 的TR 與TA 作用、有利于GR 單體形成的SEGRM 和促進GR 二聚化的SEDIGRAM。SEGRM 與SEDIGRAM 分別在慢性炎癥和急性炎癥中發(fā)揮不同的作用,這方面的具體的機制仍然需要進一步探究。值得關(guān)注的是,無論是合成的還是天然產(chǎn)物的SEGRM,其適應(yīng)證大多數(shù)集中在治療長期局部的炎癥性疾病,因此未來還需進一步發(fā)現(xiàn)更多適用于全身炎癥性疾病的SEGRM。雖然本文綜述的絕大多數(shù)新型GR 調(diào)節(jié)劑還沒有真正轉(zhuǎn)化到臨床使用,但據(jù)目前臨床上對高治療指數(shù)的GR 配體的迫切需要,未來新型GR 調(diào)節(jié)劑的開發(fā)以及這些GR 調(diào)節(jié)劑更具體的臨床應(yīng)用仍然具有良好的發(fā)展前景。

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