西羅莫司的藥理學(xué)作用研究進(jìn)展

蘇鳳云，劉愛(ài)軍，蘇定馮(第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)教研室，上海 200433)

西羅莫司(sirolimus)又名雷帕霉素(rapamycin)是20世紀(jì)70年代初由加拿大Ayerst研究所從放線菌培養(yǎng)液中分離出來(lái)的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。開始時(shí)作為低毒性的抗真菌藥物，但由于其過(guò)低的抗菌活性而遭冷遇。直到1997年由于其結(jié)構(gòu)與FK506相似而被發(fā)現(xiàn)同樣具有免疫抑制活性，被FDA批準(zhǔn)作為免疫抑制劑應(yīng)用于腎移植;在上世紀(jì)90年代中期，人們發(fā)現(xiàn)其對(duì)T淋巴細(xì)胞增殖有抑制的作用，又引導(dǎo)將其用于抗腫瘤細(xì)胞治療。西羅莫司通過(guò)抑制mTOR(mammalian target of rapamycin)蛋白的激酶活性，發(fā)揮抗菌，免疫抑制和抗腫瘤的作用。最近國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)［1，2］，西羅莫司有很好的神經(jīng)保護(hù)活性和抗帕金森病能力，并能夠延長(zhǎng)小鼠的平均和最長(zhǎng)壽命多達(dá)14%。本文就對(duì)西羅莫司的藥理作用研究進(jìn)展作簡(jiǎn)要的綜述。

1 抗炎作用

20世紀(jì)80年代，西羅莫司作為大環(huán)內(nèi)酯類抗菌藥物被發(fā)現(xiàn)認(rèn)識(shí)，但由于其過(guò)低的抗菌活性而沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。但最近國(guó)內(nèi)有研究發(fā)現(xiàn)［3］，西羅莫司在臨床上應(yīng)用可能有助于抑制機(jī)體過(guò)度炎癥反應(yīng)過(guò)程，并減輕失控性的過(guò)度炎癥反應(yīng)引起的一系列并發(fā)癥如急性肝損傷等。西羅莫司可以通過(guò)選擇性的部分抑制STAT3的活化，減輕肝肺腎組織中主要炎性介質(zhì)IFN-r、TNF-a基因的表達(dá)，同時(shí)促進(jìn)IL-10的表達(dá)，從而有可能使肝功能得到明顯的改善。姚勝等［4］在對(duì)燙傷膿毒癥早期應(yīng)用西羅莫司時(shí)，發(fā)現(xiàn)其有助于促進(jìn)IL-10的內(nèi)源性抗炎效應(yīng)，從而減輕失控性炎癥反應(yīng)和急性肝損傷。Krakauer等［5］研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司能減輕大鼠由葡萄球菌腸毒素B引起的毒素性休克，在體內(nèi)外水平均可阻礙MCP-1，IL-6等炎性細(xì)胞因子的釋放。西羅莫司作為一種當(dāng)今廣泛應(yīng)用的新型、副作用少的免疫抑制劑，其作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)炎癥效應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有關(guān)。

2 抗腫瘤作用

機(jī)體細(xì)胞的分裂增殖受到精細(xì)、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，mTOR蛋白在該調(diào)控系統(tǒng)中的作用尤為重要。PI3K/AKT/mTOR信號(hào)途徑的激活可以抑制多種刺激因素激活的細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞的生存和分裂增殖。西羅莫司進(jìn)入細(xì)胞后與胞漿中的FK506結(jié)合蛋白12(FKBP12)形成復(fù)合物，此復(fù)合物再與mTOR結(jié)合而抑制其激酶活性［6］。S6K1和 4EBP1是mTOR的兩個(gè)主要底物，控制著細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)化所需的特殊mRNAs的翻譯，是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白cyc-lin D1、c-myc等生物合成的關(guān)鍵因子。西羅莫司通過(guò)抑制mTOR的活性，控制細(xì)胞周期蛋白的合成，從而使細(xì)胞阻滯在G1期，而抑制腫瘤細(xì)胞的分裂增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。Jiang等［7］研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司作為mTOR的抑制劑可通過(guò)阻斷基質(zhì)金屬蛋白酶MT1-MMP的表達(dá)，而顯著減少癌細(xì)胞的侵襲。在胰腺癌中，mTOR抑制劑可抑制幾乎所有P53缺陷的癌細(xì)胞株的生長(zhǎng)［8］。一般認(rèn)為，西羅莫司可通過(guò)抑制血清和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子驅(qū)動(dòng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)及抑制HIF-1對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)的刺激作用兩條途徑，發(fā)揮抑制腫瘤血管生成，進(jìn)而抑制腫瘤惡性增殖的作用。

近幾年新研制合成的西羅莫司的衍生物依維莫司(everolimus)，CCI-779，AP23573等的穩(wěn)定性和溶解性更好，免疫抑制活性更弱，抗腫瘤活性較好［9，10］。

3 免疫抑制作用

國(guó)內(nèi)外研究證明，西羅莫司作為一種強(qiáng)有力的免疫抑制劑，在不同種類的器官移植動(dòng)物模型上都有顯著的抗排斥反應(yīng)活性。在臨床上廣泛用于肝腎移植后的抗免疫排斥反應(yīng)。最近Tasi等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有用抗體誘導(dǎo)治療的情況下，極小量的鈣神經(jīng)素抑制劑與西羅莫司合用能有效地減少腎移植后的急性排斥反應(yīng)，提高腎功能和移植物的存活率。但也有研究發(fā)現(xiàn)［12］，西羅莫司在臨床用藥中有引發(fā)間質(zhì)性肺炎的可能性發(fā)生，停藥后癥狀既能得到緩解。傳統(tǒng)的免疫抑制劑在有效控制器官移植后免疫排斥反應(yīng)的同時(shí)，卻增加了患者新生腫瘤發(fā)生或腫瘤復(fù)發(fā)的機(jī)會(huì)。西羅莫司既具有很好的免疫抑制作用，又能抑制腫瘤生長(zhǎng)、增殖及轉(zhuǎn)移，且腎毒性低，而更具有臨床應(yīng)有的前景。

4 心血管作用

西羅莫司作為mTOR抑制藥，通過(guò)抑制血管平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)以及舒張血管方面對(duì)心血管起作用。在血管機(jī)械損傷、移植后血管病變以及動(dòng)脈粥樣硬化等多種動(dòng)物模型中，西羅莫司均具有抑制血管平滑肌細(xì)胞增生的作用［13］。有研究發(fā)現(xiàn)［14］，納克級(jí)西羅莫司可顯著減少血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF-BB)刺激生成的平滑肌樣細(xì)胞和由血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的人主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞樣細(xì)胞、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量。西羅莫司藥物涂層支架，因其能局部緩慢釋放西羅莫司抑制血管內(nèi)膜過(guò)度增生而顯著抑制血管成型后的再狹窄，2003年被FDA批準(zhǔn)用于藥物洗脫支架，被臨床廣泛用于經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療。BETS［15］試驗(yàn)證實(shí)冠脈介入治療術(shù)后9個(gè)月隨訪西羅莫司涂層支架可顯著改善糖尿病患者的冠脈再狹窄，2年后仍然有效。Kun等［16］研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司可通過(guò)影響IL-1β刺激的人血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)，下調(diào)極低密度脂蛋白和低密度脂蛋白受體基因的表達(dá)、上調(diào)ABCA1和ABCG1基因表達(dá)以及減少炎性因子的生成，而發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用，從而抑制慢性心腦血管病的發(fā)生發(fā)展。近年研究發(fā)現(xiàn)，mTOR通路與心肌肥大有關(guān)［17］。甲狀腺激素刺激導(dǎo)致心肌肥大的關(guān)鍵機(jī)制之一是PKB/mTOR信號(hào)通路異常，西羅莫司則可以完全逆轉(zhuǎn)此狀態(tài)下的心肌肥厚［18］。Soesanto 等［19］通過(guò)給予原發(fā)性高血壓大鼠西羅莫司，發(fā)現(xiàn)其心肌肥厚的程度明顯減弱，從而進(jìn)一步證明了西羅莫司有一定的抗心肌肥厚作用。西羅莫司的抗心肌肥厚的作用，使得TOR信號(hào)通路與心肌肥厚的發(fā)生和進(jìn)展的關(guān)系引起了人們的關(guān)注，為心肌肥厚的發(fā)病機(jī)制的研究提供了新的思路。

5 神經(jīng)保護(hù)和抗衰老的作用

以往有研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司作為一種親免素配體有強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)和營(yíng)養(yǎng)活性［20］。但由于其強(qiáng)大的免疫抑制活性，限制了其在神經(jīng)保護(hù)方面的應(yīng)用。Benfang等［21］在對(duì)西羅莫司的mTOR結(jié)合區(qū)域進(jìn)行修飾后產(chǎn)生了兩種新親免素配體WYE-592和ILS-920，其能通過(guò)與FKBP52蛋白和L-型電壓依賴性鈣通道的β1亞基結(jié)合而發(fā)揮對(duì)腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞的強(qiáng)大的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)活性，能有效的減輕嚙齒類動(dòng)物缺血性腦卒中的缺血面積。這兩種衍生物有強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)活性，卻有很低免疫抑制活性，因而在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的防治上有極大地前景和價(jià)值。以往有研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司通過(guò)作用于TOR并抑制其激酶的活性會(huì)延長(zhǎng)酵母、蠕蟲和果蠅的壽命［22，23］。最新研究發(fā)現(xiàn)［24］，西羅莫司通過(guò)特定的作用于TOR信號(hào)通路的TORC1分支，進(jìn)而影響細(xì)胞自噬和蛋白質(zhì)的翻譯，發(fā)揮延長(zhǎng)成年果蠅的壽命的作用。現(xiàn)在，在美國(guó)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室中重復(fù)的實(shí)驗(yàn)表明，以可實(shí)質(zhì)性抑制TOR信號(hào)作用的一個(gè)劑量對(duì)雄性和雌性小鼠施用西羅莫司，能夠?qū)⑺鼈兊钠骄妥铋L(zhǎng)壽命延長(zhǎng)多達(dá)14%［2］。最新研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司有抗帕金森病的作用［3］。Malagelada等人研究發(fā)現(xiàn)，西羅莫司可能通過(guò)選擇性的抑制mTOR的活性從而阻斷RTP801/REDD1/Ddit4蛋白的翻譯，最終在細(xì)胞水平和帕金森病動(dòng)物模型抑制神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡，發(fā)揮抗帕金森病的作用［25］。西羅莫司及其衍生物的強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)和抗衰老的活性越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并為神經(jīng)系統(tǒng)和腦血管疾病的防治提供了新的研究資料。

6 其他方面

Ponseti等［26］研究發(fā)現(xiàn)，重癥肌無(wú)力患者經(jīng)過(guò)西羅莫司平均12個(gè)月的治療，5%的患者達(dá)到穩(wěn)定緩解而不需要其他藥物的治療，39%的患者肌力明顯增加，87%的患者需要維持治療達(dá)到臨床緩解。Phornphutkul等［27］在對(duì)兔子近端脛骨生長(zhǎng)面進(jìn)行西羅莫司微型真空泵滲透給藥后，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，西羅莫司給藥組脛骨的生長(zhǎng)明顯減慢，骨生長(zhǎng)面的面積減少，甚至愈合，這種抑制作用在骨骼快速生長(zhǎng)階段尤為明顯。他們認(rèn)為，營(yíng)養(yǎng)素通過(guò)mTOR介導(dǎo)的骨生長(zhǎng)面的軟骨的形成而促進(jìn)骨的生長(zhǎng)，而西羅莫司通過(guò)抑制mTOR的效應(yīng)而起負(fù)面作用，因而應(yīng)慎用于骨骼生長(zhǎng)發(fā)育期的少年兒童。

7 展望

西羅莫司作為一種新型的低毒性和高效能的免疫抑制劑和抗腫瘤藥物，具有很高的開發(fā)和利用價(jià)值，將對(duì)我國(guó)器官移植、自身免疫性疾病和腫瘤的治療起重要的推動(dòng)作用。同時(shí)，西羅莫司的神經(jīng)保護(hù)活性、抗衰老和延長(zhǎng)壽命的活性越來(lái)越受到人們的關(guān)注，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。隨著老年人口的日益增多，延年益壽已深入人心。西羅莫司的抗衰老活性如能得到有效地利用，長(zhǎng)生不老也許不再是神話。

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