应用作用多种阿片受体的配体

应用作用多种阿片受体的配体

陈志平

陈志平（福建师范大学生命科学学院神经生物学实验室福建福州350007）

【摘要】罂粟用于减轻疼痛已有近千年的历史。1803年由罂粟生物碱分离物质出的晶体，被证实是天然阿片的镇痛活性成份，称为吗啡。吗啡等阿片类药物是目前最有效的镇痛药，但易造成耐受和依赖等副作用[1]。慢性疼痛发生在30%-50%接受癌症化疗的人和70%-90%的晚期癌症患者，阿片类镇痛药已经成为治疗这些中度至重度急性和慢性癌症疼痛的“金标准”[2]。使用阿片类激动剂的副反应包括意识混乱，毒性，恶心，呕吐，便秘。越来越多的使用阿片类药物导致的高死亡率是人们开新的和更安全的镇痛药另一个原因之一。

【关键词】吗啡阿片阿片配体受体相互作用

【中图分类号】R318【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）02-0033-02

1阿片配体

任何发生在中枢神经系统或涉及中枢神经系统的疾病都与它的多种生物学途径和受体系统功能障碍有关。随着生物提取方法和化学合成技术的进步，产生了越来越多的阿片类药物（即阿片配体），配体基本上可将其分为三类：第一类是罂粟科植物中提取的罂粟碱类麻醉剂，如吗啡、罂粟碱：第二类是人工半合成和全合成的阿片药物，如海洛因、可待因、杜冷丁、盐酸二氢埃脱啡等；第三类是从动物体内分离的内源性阿片肽，如脑啡肽、内啡肽、强啡肽、皮啡肽等。能够作用于多个受体的药物与只针对作用单个受体靶点的药物相比，那么它的治疗效果更好。但自然界中原有的多余的生物学网状构造减少了高选择性的单价药效基团的效能其疗效也很差。而多靶定向配体(MDLs)与多种药物疗法和混合的多种药用复方制剂的不同点就在于它的药代动力学更简单，临床上药物的相互作用少。在药物的顺应性和安全性方面，多靶定向配体药物(MDLs)，由于它的作用于两个或多个受体发生作用，所以这种药物它的顺应性更好。

2使用具有多种靶子作用的阿片类药物

阿片受体属G蛋白偶联受体(G-protein-coupledreceptor，GPCR)。当激动剂与阿片受体结合后激活Gi（inhibition）蛋白，使G蛋白的βγ亚基与α亚基解离。βγ亚基与α亚基分别介导了胞内多条信号通路的激活，如腺苷酸环化酶活性的抑制、G蛋白偶联受体激酶（Gprotein-coupledreceptorkinases,GRKs）、蛋白激酶C(PKC)和促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）的激活等。从而关闭N型电压控制型钙通道，开放钙依赖性内控型钾通道。由此导致超极化和神经元兴奋性下降。其中µ阿片受体介导吗啡等镇痛药的作用，δ阿片受体介导内源性脑啡肽的作用[3]。

介导吗啡的µ受体是最重要的阿片类药物的靶目标，但是另外的两大主要的阿片受体（к和δ）也有镇痛却没有µ受体激活时所产生镇痛作用[3]。例如，使用к阿片受体激动剂患者会有精神症状的作用并且造成患者的利尿，镇静和焦虑的副作用。而δ受体单独作用也会表现为轻微有限的镇痛效果，并参与了吗啡的镇痛耐受。吗啡阿片类配体（与它的多种受体的相互作用扩大了阿片类受体激动剂药物的治疗效果并能减少它的不良的药理毒副作用。研究表明阿片受体在体内各组织上的绝对数量并非不变，作为细胞的组分之一，它们在参与新陈代谢的同时，还要受到各种生理、病理及药物因素的调节而发生变化。

2.1阿片配体

当患者使用阿片类止痛药产生剂量依赖时，为了减少药物的毒副作用医生也只能是采取不同阿片药物之间轮换使用，这也是常见的不得已的方法。事实上，几乎所有的作用于靶目标µ受体的不同的阿片类药物，在不同的个体和个体之间，所产生的不良反应主要是由于不同的阿片受体的相互作用以及不同的阿片受体的构象变化所产生的一系列下游的影响造成的[4]。用高选择性的µ受体激动剂3H-DAGO[Tyr-D-Gly-MePheNH(CH2)20H]进行放射配体测定，观察到了大鼠吗啡成瘾后µ受体数量发生了变化，用RT-PCR方法观察µ受体的基因表达情况，观察到了成瘾大鼠的下丘脑、额叶皮质、海马和纹状体内的µ受体表现了不同程度的下调，µ受体的基因表达也有不同程度的下降。但这种下调将导致内源性阿片肽系统的功能发生紊乱，受体的下调可能是机体对长期应用吗啡的一种适应性调节，由于不同的阿片受体的相互作用；不同的阿片受体的构象变化和下游的影响使得吗啡能够激活并使整流钾通道脱敏化，而羟考酮不会。羟考酮也是阿片受体的激动剂，对脑和脊髓的阿片受体具有亲和力。羟考酮的作用类似吗啡。主要药理作用是镇痛，其他药理作用包括抗焦虑、止咳和镇静[5]，镇痛作用强。羟考酮能够与µ受体的不同亚型结合并且能够在不同的方式上激活µ受体。羟考酮不会同吗啡竞争性得去结合µ受体。事实上，羟考酮只会与к2β受体结合并取代了脑啡肽受体，而吗啡则不会。

第一个使用的混合的µ受体激动剂和δ受体拮抗剂的配体是一个四肽酰胺类的化合物[H-Try-Tic-Phe-Phe-NH2]（Tic=四氢异喹啉-3-石炭酸），如果用人工化学合成改造的方法，减少Tic2-Phe3的双链并在Tyr1(2,2-二甲基-碳酸）代入2-甲基团就产生一个新的稳定的化合物（PIPP-NH2）。它是一个强有力的µ受体的激动剂/δ受体的拮抗剂的活性。环肽Ｈ-TyrC(S-CH2-5)[D-CYS-PHe-CYS]NH2是一个部分的δ受体的激动剂，如果用苯丙氨酸替代PHe3或PHe4产生了一个完全的µ受体的激动剂，δ受体的拮抗剂。另一类非肽类配体是从纳曲酮派生的，例如：(SoRI9409)是一个µ受体的激动剂和δ受体的部分受体的拮抗剂。SoRI9409在老鼠的腹腔内注射也产生了止痛效果。

2.2二价的作用于µ受体的激动剂和δ受体的拮抗剂的配体。Naltrindole是部分的δ受体的拮抗剂，在于吗啡中协同注射Naltrindole能够加强吗啡的镇痛效果，减少吗啡耐受作用和吗啡戒断症状的产生。根据这个发现人工合成了一系列能够作用于双配体的药物，该种系列配体是羟吗啡酮和naltrindole系列（简称MDAN系列。Ｍ=µ,Ｄ=δ,Ａ=激动剂，Ｎ=拮抗剂）。

阿片类二聚体的三个受体基因已被发现（µ，к和δ）并且它们不同结构已经被阐明；研究结果显示µ，к和δ阿片受体在整个中枢神经系统表达，包括端脑，间脑，中脑，末脑，脑桥，骨髓及脊髓。δ和к受体也广泛分布于肠胃消化道壁上，在胃和结肠粘膜下层有最高表达。δ受体在肠肌层和神经中枢粘膜下层的神经元上表达。吗啡的立体化学结构是其与机体特异部位相互作用产生镇痛所必须。通过吗啡、酮唑辛和SKF-10047等一组激动药所产不同药理活性，发现并确定了三种阿片类药物特征，分别命名为µ,к和δ，然而，阿片受体亚型的产生是由基因后修饰造成的，它主要是在基因翻译后细胞核外不同mRNA剪接作用形成的[3]。克隆得到的阿片类受体有高度相似性，有65％的氨基酸序列是相似的。最大的不同在于细胞外环、氨基端和羧基端区域。阿片受体的配体是二价的，一部分调节信号的传导，另一部分决定受体的选择性。它们分别称为信号区和结合区。信号的传导与跨膜域有关，而细胞外环的作用与配体从结合部位分离有关。

3天然存在的内源性阿片肽

内源性阿片肽拥有一个共同的四肽结构。N-末端的一部分，被称为“信号”序列，通常由酪氨酸和苯丙氨酸并被一个间隔区隔开的氨基酸组成并负责受体的激活。其余的C-末端序列，称为“定位”序列，负责受体特异性结合。“间隔”之间的酪氨酸（Tyr1）和苯丙氨酸（phe3）对于阿片肽空间构象的形成，起着非常重要的作用，因为它负责阿片受体激活。在酰胺键中氨基的一号和二号位置和反式构象中的侧链的酪氨酸和苯丙氨酸对于阿片受体的激活来说也是必需的[6]。

4阿片肽药动学上的改造

阿片肽的结构的修饰能够促进受体的激活，使受体作用的选择性作用增高，药物作用的半衰期延长，并且提高了药物血脑屏障的渗透率，防止或延迟吗啡的镇痛耐受的产生和患者对吗啡的身体依赖性，增加阿片受体激活的数量（例如使用多功能配体）能够增加阿片受体的亲和力。这些肽配体不会产生副作用：不影响肠道的蠕动不会导致呼吸中枢的麻痹作用和精神的抑[7]。内源性类阿片肽(Endogenousopioids)是指由机体产生的具有与吗啡(鸦片有效成分)相似生理作用的一些肽类物质,包括脑啡肽、内啡肽、强啡肽、皮啡肽和新皮啡肽等,其作用相当广泛,以镇痛方面的研究较多,但目前对其镇痛的作用原理仍不甚了解。β内啡肽，作为生理性的外周镇痛的活性肽，是重要的调节炎性疼的物质。脑啡肽是一大类重要的δ阿片受体激动剂，却容易被位于细胞膜表面蛋白降解酶类所水解，这就导致了其发生作用的配体的作用时间非常的短暂，自然它们作用于神经外周也非常有限[1]。脑啡肽的肽结构已被广泛地修饰，以提高受体的亲和力和有效性，并间接提高了配体作用的半衰期和受体作用的波谱范围。强啡肽，作为к受体的选择性配体，作用于中枢神经，它可以调节内脏功能，炎症和神经性疼痛

5内吗啡肽中氨基酸的修改

D-氨基酸的肽结构能增加肽稳定性和半衰期，它是通过细胞与内肽酶类肽链端解酶的结合来阻止或延缓蛋白质的水解。DADLE[=[D-ALa2,D-Leu5]，enkaphalin]脑啡肽类似物是从一个特定从亮氨酸派生脑啡肽并且是δ阿片受体的激动剂，DADLE是常用的动物研究中作为衡量δ受体激动剂的亲和力和疗效的金标准。内吗啡肽1和内吗啡肽2以相同的方式被修饰，但是，如果D-氨基酸取代在其结构中，两者都对µ受体亲和力较差，但如果在脑啡肽中用甲基-苯丙氨酸（Me-Phe）和D-氨基酸替代所衍生出来的脑啡肽类似物却对µ受体具有高度选择性作用性的。另一个脑啡肽类似物DALDA（H-Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2），也是具有高度特异的µ受体的药理作用[5]。所以代入一个D-氨基酸基团，能够增加肽类衍生物的正电荷，而且另外衍生的非天然氨基酸它能防止蛋白质肽被降解，提高µ受体选择性和增加通过血脑屏障渗透率。在皮啡肽中导入2，6-二甲基酪氨酸在皮啡肽中（其中包含一个D-氨基酸）在动物模型中增加了镇痛效果，提高µ选择性和亲和力，这在动物模型的药理研究里不会引起吗啡镇痛耐受并增药物在中枢神经的通透性[8]。

6阿片配体中的环化和氨基酸的置换

环化的酪啡肽和代入的萘基丙氨酸使得苯丙氨酸2号位置产生出了双配体，它能结合µ受体的激动剂和δ受体拮抗剂（H-Ttyr-C[D-Orn-phe-pro-Gly]）在2的位置代入的1，2，3，4-四氢喹啉-3-羧酸的基团能够产生一个µ激动剂和δ受体拮抗剂的药效，这已被动物实验模型证明了能减少镇痛耐受和对吗啡的身体依赖性[9]。这与母体未得以修饰的阿片肽相比，区别是很明显的。

7血脑屏障的通透性

血脑屏障是由脑毛细血管内皮细胞(braincapillaryendothelialcells，BCECs)、BCECs间紧密连接(tightjunction，TJ)、星形细胞(astrocyte)、周皮细胞(pericyte)和血管周围的小胶质细胞(microglialcell)以及基膜(basementmembrane)等结构共同构成的细胞复合体，是脑内毛细血管与神经组织之间存在的调节界面。BCECs膜上无孔且带有负电荷，细胞间紧密连接，细胞吞饮泡很少，内含丰富酶系统，是组成血脑屏障的基本骨架，并构成一个连续封闭的网，是大分子物质进入中枢神经系统(CNS)的屏障。很多的神经肽，比如像内吗啡肽由于有膜屏障的存在，它们很难在系统组织给药的情况下被运送到大脑中枢。µ阿片肽作用的有效性一个重要特征是穿透血脑屏障的能力。由于其他给药方式的吸收率低，这就使鞘内注射阿片肽成为最理想的给药方式，但是阿片配体在体内分布的区域性限制，药物的全身性的镇痛效果很差。为了解决肽类药物不易运输到大脑的缺陷，有很多促进多肽运输到中枢神经系统的策略，有下列几种方法来改善血脑屏障渗透率包括：1）在肽附加亲脂基团，2）N末端上的化学修饰，3）加入糖肽类的结构，4）合成前肽配体透过血脑屏障来激活通过后的运输代谢来转运阿片肽所具有的载脂蛋白载体机制，5）上调假定的肽转运体，6）合成运输肽有关的嵌合肽的肽键7）在阿片肽上加入载脂蛋白类来提高药物的亲脂性[1]。

总结：阿片类药物自发现以来，一直是医学界的研究课题之一，阿片类药物的镇痛、耐受及成瘾机制的阐明，新的更理想阿片类药物的研制已成为人们的研究热点之一。

参考文献

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