齊墩果酸聚乙二醇修飾的研究進(jìn)展

毛 晶，張鵬霞，哈什姆，安思鵬，趙彬男，樸金花

(佳木斯大學(xué)1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；2.附屬口腔醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154007)

齊墩果酸(oleanolic acid，OA)，分子式為C3OH48O3，是一種五環(huán)三萜類化合物(見圖1)。齊墩果酸具有廣泛的藥用價值，且來源豐富，是非常具有開發(fā)潛力的天然藥物之一。以齊墩果酸為先導(dǎo)化合物對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾而獲得衍生物可以更好的提高其活性。齊墩果酸的結(jié)構(gòu)修飾方法很多，其中，本文主要闡述齊墩果酸的聚乙二醇修飾，兩種物質(zhì)結(jié)合后，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、載藥量高等理化特性，成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

圖1 齊墩果酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

1 齊墩果酸的生物學(xué)特性及藥理作用

齊墩果酸是一種天然的植物提取物，迄今為止，齊墩果酸已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)以游離酸或糖苷的形式廣泛存在于1600多種藥用或食用植物之中[1]。其藥用價值較高，具有護(hù)腎[2]、護(hù)肝[3]、保護(hù)皮膚[4]、抗腫瘤[5]、降血脂、抗血小板聚集及抗動脈粥樣硬化[6]、降血糖[7]、增強(qiáng)免疫[8]、抗炎[9]、抗氧化[10]等作用，但齊墩果酸在水中溶解度低，溶出速度慢，脂水分布系數(shù)不良，不能很好的被人體吸收,從而導(dǎo)致其在體內(nèi)生物利用度低，如何提高齊墩果酸的水溶性，增強(qiáng)其體內(nèi)的生物利用度，是國內(nèi)外科學(xué)家主要的研究方向。

2 齊墩果酸的結(jié)構(gòu)修飾

近年來，以齊墩果酸為先導(dǎo)化合物，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾以提高其活性，獲得更優(yōu)質(zhì)的齊墩果酸衍生物成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前國內(nèi)外對齊墩果酸的結(jié)構(gòu)修飾的研究主要集中在C-2、C-3、C-11、C-12、C-28位[11]。

陳廷貴等[12]合成2個新型的齊墩果酸衍生物齊墩果烷-28-β-內(nèi)酯和齊墩果烷-28-α,β-不飽和酯，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明兩種衍生物對胰脂肪酶活性的抑制作用均較齊墩果酸原藥明顯升高。湯義等[13]對齊墩果酸的C-3、C-28位進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，合成4種衍生物。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)新型的齊墩果酸衍生物對胃癌BGC-823細(xì)胞系和宮頸癌Hela細(xì)胞系的抑制率較原藥明顯提高。Cheng等[14]在C-28位進(jìn)行連接，合成齊墩果酸二聚體衍生物。研究顯示，新的齊墩果酸衍生物對五種不同的腫瘤細(xì)胞系均有較強(qiáng)的抑制作用，且對正常細(xì)胞的毒性較低。Wang Rui[15]以齊墩果酸和甘草次酸為原料，在其3-OH位等進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，合成新的齊墩果酸及甘草次酸衍生物并對SGC-7901(胃癌細(xì)胞)、MCF-7(乳腺癌細(xì)胞)和ECA-109(食道癌細(xì)胞)等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種物質(zhì)的衍生物對抑制腫瘤增殖和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡都具有明顯作用。

齊墩果酸的結(jié)構(gòu)修飾方法有很多，近年來，齊墩果酸的聚乙二醇修飾因能夠很好的提高齊墩果酸的水溶性、以其增加其生物利用度和生物活性的優(yōu)勢，從眾多修飾方法中脫穎而出，成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

3 齊墩果酸的聚乙二醇修飾

3.1 聚乙二醇的生物學(xué)特性及化學(xué)修飾聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)是由n個重復(fù)的氧乙烯基聚合生成的直鏈狀或枝型結(jié)構(gòu)高分子聚合物，是一種水溶性的、無毒的中性聚合物，具有良好的生物相容性。是目前己知聚合物之中細(xì)胞以及蛋白吸收水平最低的聚合物[16]。早期聚乙二醇對藥物的修飾主要采用隨機(jī)修飾技術(shù)，應(yīng)用于對部分蛋白藥物的免疫原性、藥代動力學(xué)和半衰期的改善。但是隨后這種技術(shù)也逐漸暴露了一些弊端比如修飾率低、修飾的準(zhǔn)確度不穩(wěn)定等。從而科學(xué)家開始探索聚乙二醇衍生物對藥物的定點(diǎn)修飾。藥物的聚乙二醇結(jié)構(gòu)修飾己經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，越來越多經(jīng)聚乙二醇修飾的藥物已進(jìn)入臨床研究階段，而這其中，以抗腫瘤藥物居多。

汪進(jìn)良等[17]對聚乙二醇定點(diǎn)修飾蛋白藥物進(jìn)行了研究，通過聚乙二醇-馬來酰胺對人血漿白蛋白的定點(diǎn)修飾，使白蛋白的藥物動力學(xué)性質(zhì)得到明顯改善，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)聚乙二醇修飾的白蛋白理化性質(zhì)未受明顯影響，但藥物半衰期顯著延長，穩(wěn)定性及血管保留率明顯升高。

聚乙二醇修飾的藥物在治療腫瘤時，其藥物傳遞系統(tǒng)可分為主動靶向和被動靶向兩種形式[18]。主動靶向是將高度特異性的配體與聚乙二醇進(jìn)行生物結(jié)合，然后將小分子抗腫瘤藥物用該聚乙二醇進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，使特異性配體發(fā)揮其靶向的作用，并將藥物分子發(fā)送至特定位置，從而達(dá)到抗腫瘤的作用。被動靶向是利用與正常組織不同的腫瘤組織特征，例如淋巴損傷、血管的旺盛生長和血管通透性增加而引起的滲透保持力增強(qiáng)。因此，在修飾藥物分子的聚乙二醇修飾中,選擇合適的分子量是很重要的,要結(jié)合載藥量、藥物活性、代謝速度等各種因素做選擇。當(dāng)選擇高分子量聚乙二醇用于藥物分子結(jié)構(gòu)修飾時，由于分子量的增加，藥物的滲透保持力和被動靶向作用均明顯增強(qiáng)，使藥物在腫瘤組織中蓄積并使療效大大的加強(qiáng)。但如果聚乙二醇的分子量太大，必然會使藥物的載量下降，將其制成藥物會導(dǎo)致患者用藥的頻率增加，而且可能導(dǎo)致其抗原性增加以及體內(nèi)蓄積過多的聚乙二醇。因?yàn)樗幬镌隗w內(nèi)的代謝過程是受很多因素影響的，所以有必要根據(jù)藥物的不同性質(zhì)選擇分子量不同的聚乙二醇。目前一般采用有機(jī)化學(xué)合成方法將聚乙二醇與藥物分子進(jìn)行偶聯(lián)，將聚乙二醇的羥基通過偶聯(lián)催化劑與藥物分子的羧基或氨基進(jìn)行縮合反應(yīng)，得到聚乙二醇的修飾產(chǎn)物。

3.2 聚乙二醇對齊墩果酸的化學(xué)修飾將疏水的齊墩果酸與親水的聚乙二醇通過化學(xué)鍵鍵合，可形成雙親型藥物前體，齊墩果酸的聚乙二醇修飾產(chǎn)物具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、載藥量高等特點(diǎn)，能夠在水中自組裝成納米顆粒，可以利用腫瘤的高滲透、長滯留效應(yīng)對腫瘤組織產(chǎn)生靶向作用，而且可以避開巨噬細(xì)胞的吞噬作用，以達(dá)到延長藥物在血液中的停留時間的作用。

近年來，聚乙二醇在修飾中藥研究方面取得了巨大進(jìn)展，聚乙二醇對齊墩果酸的化學(xué)修飾成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。2016年，Marta[19]等通過將一種二胺-聚乙二醇試劑與一些天然三萜類藥物A環(huán)的C-2或C-2/C-3處的羥基以及相應(yīng)的C-28芐基相連接，生成了幾種齊墩果酸和山楂酸的半合成衍生物。并通過將一種二胺-聚乙二醇試劑連接到其C-28的羧基上，生成了幾種單體和二聚聚乙二醇化的化合物。將新的衍生物作用于三種癌細(xì)胞系(B16eF10、HT29和HepG2)，實(shí)驗(yàn)證明齊墩果酸的聚乙二醇化胺衍生物在三種不同的腫瘤細(xì)胞系中能以非常低的濃度誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。進(jìn)而表明齊墩果酸的聚乙二醇化胺衍生物藥效比其天然前體顯著升高。Hao Wu等[20]通過乙醇薄膜水化法將維生素E-d-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(維生素E-TPGS)和Pluronic P105用于提高齊墩果酸的溶解度和滲透性，制備自組裝齊墩果酸的Pluronic P105/d-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯混合體膠束。膠束可增強(qiáng)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞A549對齊墩果酸的吸收，且膠束中的齊墩果酸釋放比自由藥物系統(tǒng)中的齊墩果酸釋放慢。通過將A549細(xì)胞注入裸鼠來建立腫瘤模型，體內(nèi)成像顯示，該膠束可在裸鼠腫瘤中蓄積。另外，在該膠束處理的小鼠中觀察到腫瘤的明顯縮小和促凋亡蛋白的表達(dá)明顯增加，進(jìn)而表明新型混合膠束在治療癌癥方面比游離齊墩果酸更有效。2018年，郗艷麗[21]等制成了聚乙二醇修飾齊墩果酸脂質(zhì)體(PEG-OALip)，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了經(jīng)齊墩果酸修飾而成的新型衍生物對大鼠骨質(zhì)疏松具有一定的改善效果，且具有粒徑小，溶解度高，包封率高等特點(diǎn)。Ran Tao[22-23]以腙鍵作為pH敏感基團(tuán)對齊墩果酸和聚乙二醇進(jìn)行連接，得到一種新型的兩親性齊墩果酸前藥膠束，并包載甲氨蝶呤，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)該新型齊墩果酸前藥膠束不但可以很好的減輕甲氨蝶呤在化療中的肝毒性，而且可以達(dá)到護(hù)肝、抗癌的雙重功效。進(jìn)而表明齊墩果酸的藥效通過聚乙二醇的修飾得到更好的發(fā)揮。2019年，宋艷玲[24]等以L-脯氨酸作為連接臂，將聚乙二醇與齊墩果酸的C-3位羥基相連接，合成聚乙二醇-脯氨酸-齊墩果酸(PEG-Pro-OA)衍生物，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新型該衍生物比齊墩果酸單藥的水溶性有效增加，且對肝癌HepG2細(xì)胞的抑制作用增強(qiáng)。2020年，Jannus[25]等通過將胺型聚乙二醇對齊墩果酸的C-28羧基進(jìn)行聚乙二醇化反應(yīng)而獲得齊墩果酸的二胺-聚乙二醇化衍生物，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該衍生物可使HepG2細(xì)胞活力明顯降低，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在G0/G1期，線粒體膜電位喪失，并能夠激活HepG2細(xì)胞的外在和內(nèi)在凋亡途徑從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。進(jìn)而表明聚乙二醇可以增強(qiáng)齊墩果酸的抗腫瘤作用。以上研究均證實(shí)經(jīng)聚乙二醇修飾后的齊墩果酸衍生物在改善齊墩果酸的溶解度和通透性等方面取得了明顯優(yōu)勢，且經(jīng)齊墩果酸的聚乙二醇修飾產(chǎn)物比天然前體的藥效顯著提高。

通過研究證實(shí)，齊墩果酸和聚乙二醇的結(jié)合兼具了兩種物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)了優(yōu)良的理化特性，具有很高的研究價值。但目前研究多以藥物試驗(yàn)及體外試驗(yàn)為主，一些修飾藥物進(jìn)入血液循環(huán)后的穩(wěn)定性同樣需要進(jìn)一步研究。另外，有研究顯示高劑量的修飾產(chǎn)物可能存在對人體肺及肝組織存在損傷作用[26]，仍需進(jìn)一步觀察及進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，齊墩果酸的聚乙二醇修飾產(chǎn)物具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、載藥量高等特點(diǎn)，大大提高了齊墩果酸的水溶性，增強(qiáng)了其在體內(nèi)的生物利用度，為臨床治療，尤其是抗腫瘤藥物研發(fā)提供了非常有效及創(chuàng)新的科研思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。