微生物产生的其他生理活性物质

微生物产生的其他生理活性物质,20 世纪60 年代初,Umezawa 提出了酶抑制剂的概念认为微生物有机体内酶及其抑制剂是共存的导致了许多新的筛选模型与方法的建立，开创了从微生物代谢产物中寻找其他生理活性物质的新时代,微生物来源酶抑制剂筛选的先驱Hamao Umezawa,微生物产生的其他生理活性物质,免疫调节剂： 免疫抑制剂：环孢菌素A、雷帕霉素等 免疫增强剂：乌苯美司酶抑制剂： HMG-CoA还原酶抑制剂：洛伐他汀，普伐他汀（调血脂药物）受体拮抗剂：新生霉素,微生物来源的免疫调节剂,各种免疫功能紊乱后引发的相关疾病,HIV感染后恶液质 系统性红斑狼疮 Graves病,免疫抑制剂广泛应用于 移植 自体移植 同种同基因移植 同种异基因移植 异种移植 自身免疫性疾病：机体免疫系统对自身成分发生免疫应答而导致的疾病状态,一、免疫学基础知识,参与免疫反应的细胞主要有：APC 、T淋巴细胞、 B淋巴细胞APC的作用T细胞按功能分为Th、Ts和 Tc （CTL）B细胞产生抗体，是免疫反应的效应细胞,二、微生物来源的免疫抑制剂免疫抑制治疗始于1959年，分四个阶段：利用全身Xray照射和细胞毒药物（如环磷酰胺、硫唑嘌呤）杀伤体内迅速分裂的细胞采用选择性的药物（如类固醇、激素）和全身淋巴组织照射以消除免疫活性细胞选择性作用于免疫活性细胞的亚群，代表药物CyA、抗淋巴细胞单克隆抗体 在同种移植反应中诱导对外来抗原的耐受性,根据应用先后分类：第1代：以皮质激素、硫唑嘌呤、抗淋巴细胞球蛋白为代表非特异性、广泛免疫抑制第2代：以环孢菌素A、他克莫司为代表对T细胞的相对特异性第3代：以单克隆抗体、西罗莫司、麦考酚酸为代表作用于抗原呈递和分子间相互作用第4代：以抗白细胞介素-受体单克隆抗体、FTY720为代表针对改变细胞因子环境,70年代末，真菌产物环孢菌素A（cyclosporin A,CsA）的发现及其在抗移植排斥反应中的应用揭开了从微生物产物中寻找新型免疫抑制剂的序幕 来源菌：真菌、链霉菌为主、稀有放线菌、细菌也可结构分类：大环内酯类、杂环类、直链类（精胍素）、芳香族类（康乐霉素C）,几种重要的免疫抑制剂,1.环孢素(CsA，商品名新山地明) 1969-1970年瑞士山道士公司在巴塞尔微生物研究所进行抗真菌药物筛选时,从美国和挪威土壤中分离到两种不完全真菌即光泽柱孢菌和多孔木霉(后正名为雪白白僵菌)产生窄谱抗真菌抗生素即环孢素。,1974年进行动物体内免疫抑制活性研究 1978年首次应用于临床肾移植实验1980年实现CsA全合成1983年FDA批准用于临床器官移植,化学性质：是一种中性、高亲脂性的由11个氨基酸组成环聚肽氨基酸序列变异大，尤其是在2位 除CsA外，其天然的同系物有30多种,中性十一环肽,作用机制： 抑制T细胞活化过程中IL-2 基因的转录 增加TGF-的表达 IL-2： 活化的T细胞产生 T细胞增殖和产生细胞因子 B细胞增殖分泌抗体,NF-AT,是一种T细胞特异性转录因子完整的NF-AT有两个亚基组成： NF-Atn位于核内， NF-Atc位于胞浆内,临床特点：主要用于器官移植（肝、心）最优点是无骨髓抑制的副作用最大缺点为有效治疗量与肾毒性剂量很接近联合用药（泼尼松龙、AZP）有利于获得协同效应,减少毒副作用,2 .他可莫司(,FK506，普乐可复) ： 1987年日本首次从筑波链霉菌的发酵液中提取的一种23元环的大环内酯类免疫抑制剂,是第一个用专门设计的免疫抑制剂筛选模型筛选出来的免疫抑制剂, 同时发现具有抗真菌活性1988年阐明结构1989年完成化学合成1994年FDA批准作为器官移植用的免疫抑制剂应用于临床,在结构上与CsA不相关，但两者作用机制相似，均通过钙调磷酸酶的作用而阻断IL-2 的转录,不同点： FK506胞内的结合蛋白为 FKBP, FK506的肾毒性要比CsA小得多，因而治疗窗口要大得多FK506免疫抑制作用约为CsA的100倍，不良反应亦较CsA少，故有望取代CsA成为器官移植术后首选的免疫抑制剂应用FK506的器官移植病人不感染曲菌,可能与FK506具有很强的抗曲菌作用有关。,细胞因子合成抑制剂（CsA,FK-506),在胞浆与受体蛋白-免疫亲和素结合CyPA-CsA和FKBP-FK506的作用靶-钙调磷酸酶抑制NF-AT活性与IL-2基因的表达,3 雷帕霉素（RPM，西罗莫司,雷帕鸣）,是Ayerster实验室于1975年从太平洋Easler岛(RapaNui)的土壤样品中分离的吸水链霉菌所产生的代谢产物因其分离场所名称为RapaNui岛，所以又被称为雷帕霉素(Rapamycin)1977年发现具有免疫抑制作用1999年FDA允许将其作为一种安全性较高的药物用于防治肾移植后排斥反应是一种亲脂性31元环三烯大环内酯类,与FK506结构非常相似,但作用于免疫系统的方式不同,RPM进入胞内与FK506竞争结合FKBPRPM-FKBP复合物作用的靶蛋白不是钙调磷酸酶，而是RPM 的靶分子（mTOR)RPM的主要作用抑制细胞因子（IL-2)与其受体结合所启动的信号转导途径，阻断T 淋巴细胞及其它细胞由G1 期至S 期的进程，从而发挥免疫抑制效应(细胞因子作用抑制剂),CsA+CyP复合物,FK506+FKBPs复合物,钙调磷酸酶,活化的T细胞核因子(NF-AT),IL-2基因,T细胞受体,IL-2,IL-2受体,IL-2信号传递,mTOR,Rapa+FKBPs复合物,启动蛋白翻译,增殖,核糖体蛋白,细胞周期依赖性激酶（CDKs）,CsA、FK506和Rapa的作用机制,钙离子途径,RPM（ 阻断IL-2驱动的T细胞增殖）与CsA（阻断IL-2的合成）具有强烈的协同作用RPM与FK506合用时由于要竞争与FKBP的结合，故存在拮抗作用,不宜合用对T淋巴细胞抑制作用可以维持12小时以上，高出环孢素、FK506近10小时,可望用于慢性移植物排斥反应,Rapa除开发为免疫抑制剂外, 现已成功开发为用于治疗心血管病的“Rapa支架”和作用机理独特、毒性低的新抗癌药CCI-779,4、麦考酚酸（Mycoyehenolic ，MPA）从霉菌(Penicillium brevicompactu)菌株的培养液里提取精制得到为苯呋喃类化合物,1896年Gosio发现的抗真菌抗生素1952年阐明其化学结构60年代用于治疗牛皮癣等自身免疫性疾病1969年实现化学全合成1995年FDA批准作为免疫抑制剂应用于临床,作用机制：抑制IMPDH脱氢酶(T和B淋巴细胞严格地依赖于嘌呤合成途径, 而其他细胞却能利用补助途径) MPA较少引起严重的骨髓抑制。无明显肝、肾毒性，可用于基础肝、肾功能不良的器官移植患者。用MPA代替AZP的新三联治疗可明显提高移植肾存活率，减少CyA和激素的用量 吗替麦考酚脂(MMF):MPA的2-乙基脂类衍生物,5、咪唑立宾(MZB,布累迪宁)是1974年由日本开发出的免疫抑制剂，在20世纪70年代后期用于临床为正青霉素属产生的咪唑类核酸物质,作用机制：抑制IMPDH脱氢酶和GMP合成酶主要不良反应是胃肠道反应、血液系统障碍和过敏症状 MZB和MPA均为青霉菌产生的具有抗真菌、抗肿瘤和免疫抑制活性的抗生素MZB和MPA两者化学结构不同，但免疫抑制机制相似，均为抑制DNA合成的免疫抑制剂,6、脱氧精胍菌素( 15-Deoxyspergualin ,DSG) 1981 年,日本学者从侧孢芽胞杆菌( Bacillus laterosporus ) 的培养液中分离出精胍菌素,发现其有免疫抑制活性次年通过对精胍菌素脱羟基化得到在体内外都有很强生物活性的15-脱氧精胍菌素 1987 年成功地将其全合成 1994 年由Nippon Kayaku 公司开发上市,以上免疫抑制剂都具有抗真菌作用，可以给我们什么启示呢？从免疫抑制剂开发新的抗真菌抗生素如：美国ARIAD公司对Rapa进行化学改造以获得强效的抗真菌抗生素从抗真菌抗生素开发新的免疫抑制剂在寻找新的免疫抑制剂时初筛的筛选模型可试用体外抗真菌活性和免疫抑制活性相结合的方法,近来,一方面从老的“被舍弃”的抗真菌抗生素中去开发可能有应用价值的免疫抑制剂；一方面继续筛选新的免疫抑制剂,而且也发现了一些既有免疫抑制活性、又有抗真菌作用的新化合物,三、新型免疫抑制剂研发状况,随着分子生物学和免疫学的发展, 高特异性、高选择性和低毒副作用的新型免疫抑制剂成为近年来国内外研究热点,1、鞘氨醇-1-磷酸受体激动剂,鞘氨醇-1-磷酸( S1P) 是一种具有生物活性的溶血磷脂产物，是神经鞘氨醇磷酸化后的产物。S1P 与其受体S1PRs相互作用后，可参与控制细胞分化、增殖、迁移、细胞骨架构建和细胞免疫功能S1PRs 有5 种亚型，分别为S1PR1 5，不同免疫细胞所表达的S1PRs 不同，但几乎所有的免疫细胞都表达S1PR1,S1P,1、鞘氨醇-1-磷酸受体激动剂,FTY720 由日本Fujita 教授与Yoshitomi 制药有限公司共同研制，在子囊菌冬虫夏草中的嗜热菌杀酵母素( 又名多球壳菌素)的烃链上引入苯环和羟烷基而得到的衍生物。FTY720 与S1P 在结构上有相似性，FTY720 本身并不能被S1PRs 识别，其在体内被神经鞘胺醇激酶磷酸化为FTY720-P 之后，在10-9甚至10-12 mol/L的浓度下可被4 种S1PRs 识别。,FTY720,S1P,1、鞘氨醇-1-磷酸受体激动剂,FTY720-P 在体内会与淋巴细胞表面的S1PRs 结合，从而改变淋巴细胞的迁移，促使细胞进入淋巴组织，阻止其离开淋巴组织进入移植物，从而达到免疫抑制的效果 FTY720 于2010 年09 月22 日获得FDA 批准成为第1 个治疗多发性硬化症的口服药物-芬戈莫德,2、Janus 激酶3 抑制剂,Janus 激酶( Janus kinase， JAK) 是细胞质酪氨酸激酶，在细胞因子介导的生物应答中起重要作用，共包括4 个亚型: JAK1， JAK2， JAK3 和TyK2JAK1， JAK2 和TYK2 在各种组织和细胞中均有表达，而JAK3 特异分布于骨髓细胞和淋巴细，在活化的T 细胞、B 细胞及单核细胞中高表达。特异抑制JAK3 的活性将在发挥免疫抑制作用同时避免产生毒副作用,2、Janus 激酶3 抑制剂,CP-690550（tasocitinib）：吡咯并嘧啶类化合物，是由辉瑞公司开发的一种新型JAK3 抑制剂是通过高通量筛选获得了先导化合物CP-352664之后，进一步化学修饰得到的。CP-690550 能有效、选择性地抑制JAK3，并且阻断细胞因子信号和细胞因子诱导的基因表达,CP-690550,CP-352664,3、生物免疫抑制剂,依法利珠单抗( efa lizum ab、Raptiva，瑞体肤）是Genetech和XOMA 联合开发的抗CD11a重组人源化单克隆抗体通过抑制淋巴细胞相关抗原-1( LFA-1)与细胞间黏附因子( IcAM-1)的结合, 影响T 淋巴细胞的活化、黏附及迁移, 从而抑制免疫反应2003 年FDA 批准依法利珠单抗用于治疗中度和重症斑状银屑病,四、微生物来源的免疫增