选择性COX-2抑制剂的研究进展

选择性COX-2抑制剂的研究进展 李国俊（安徽中医药大学，12药S（3）班，12331133）摘要 环氧化酶(Cyclooxygenase，COX)是花生四烯酸(AA)转化成前列腺素(PGs)过程中重要的限速酶。它催化产生的PGs参与机体多种生理及病理生理过程，如炎症、发热、出凝血过程等。1991年证实环氧化酶(COX)有两个亚型：COX-1和COX-2，环氧化酶(cox)有两种同工酶参与PG的合成。诱导酶COX-2 参与关节炎的疼痛和炎症有关，而组成酶COX-1与胃和十二指肠部位的胃保护性PG的合成有关。传统 NSAIDs如阿斯匹林、吲哚美辛、双氯芬酸、萘普生、等对COXl和COx2无选择性，可称之为非选择性 COX抑制剂(Nomelective COX inhibitor)。其对COX2的抑制作用是其治疗基础，而对COX-1的抑制作用则成为严重的全消化道损伤的原因。一些现有的NSAIDS，低剂量时对COX2优先抑制，称为倾向性COX-2抑制剂（referential COX-2 inhibitor)，如美洛昔康(meloxicam)、尼美舒利(nimesulide)、依托度酸(etodolac)。此类药物的临床疗效与非选择性COX抑制剂相当，但胃肠道不良反应发生率较低。特异性COX-2抑制剂 (specific COX-2 inhibitor)，如塞莱昔布(celecoxib)、罗非昔布(rofecoxib)、伐地昔布(valdecoxib)、帕瑞昔布和艾托昔布，在治疗范围内很少或没有COX-1作用。临床研究表明:特异性COX-2抑制剂的胃肠道安全性优于传统的NSAIDs，但若干研究表明长期应用特异性COX-2抑制剂可能增加心血 管事件的风险，如心肌梗塞、脑卒中。塞莱昔布、罗非昔布和伐地昔布暴露出的问题说明虽然特异性COX-2 抑制剂在胃肠道安全性方面有显著的优势，但长期用药的安全性仍需开展进一步的研究和评价。关键词 环氧化酶、 COX-1、COX-2、花生四烯酸、塞莱昔布、罗非昔布。The Research Progress in Cyclooxygenase-2 And its Inhibitors liguojun Anhui University of Traditional Chinese Medicine,12331133ABSTRACT Ring oxidase (Cyclooxygenase, COX), arachidonic acid (AA) converted to prostaglandins (PGs) enzyme important in the process of the speed limit. Its catalytic PGs in the body of a variety of physiological and pathological processes, such as inflammation, fever, the coagulation process. In 1991 confirmed that the ring oxidase (COX), there are two subtypes: COX - 1 and cox-2, ring oxidase (COX) there are two kinds of isozymes involved in the synthesis of PG. Inducible enzyme of cox-2 in arthritis pain and inflammation, and COX enzyme - 1 with gastric and duodenal stomach protective of the involved in the synthesis of PG. Traditional NSAIDs such as aspirin, indomethacin and diclofenac, naproxen, etc to COXl and no selective COx2, can be called a nonselective COX inhibitors (Nomelective COX inhibitor). Its inhibition of COX2 is its foundation treatment, the inhibition of COX - 1 would become serious whole digestive tract damage. Some existing NSAIDs, low doses of COX2 preferential inhibition, referred to as the propensity to cox-2 inhibitors (referential cox-2 inhibitor), such as the U.S. yesterday (meloxicam), beauty and ShuLi (nimesulide), depending on the degree of acid (etodolac). Such drugs the clinical curative effect of nonselective COX inhibitors, but the incidence of gastrointestinal adverse reaction is low. Specific cox-2 inhibitor (specific cox-2 inhibitor), like Mr Selebi cloth (celecoxib), ever had cloth (rofecoxib), vardenafil yesterday cloth (valdecoxib), Paris yesterday and yesterday cloth atto, within the scope of the treatment with little or no COX - 1. Clinical studies showed that specific cox-2 inhibitors of gastrointestinal security is superior to the traditional NSAIDs, but several studies have shown that long-term application specific cox-2 inhibitors may increase the risk of blood tube events, such as myocardial infarction, and stroke. Mr Selebi yesterday, yesterday had the problems exposed by the cloth and vardenafil yesterday shows that while specific cox-2 inhibitor has significant advantages, in gastrointestinal safety but the safety of the medication for a long time still need further research and evaluation.KEY WORD Cyclooxygenase、 COX-1、COX-2、 AA、 celecoxib、 rofecoxib1. 环氧化酶简介1.1 环氧化酶的结构1994年Picot等用X射线晶体衍射学方法揭示了 COX 的三维结构，证实 COX 在细胞内分布呈单向性。COX 的结构是由三个彼此独立的折叠单位构成：N端的类似于生长因子的表面区域、膜结合区和C端酶活性区。COX- 1和 COX-2 均是分子量为71kD的膜整合蛋白,分别含有599 和604个氨基酸残基，两者的氨基酸残基有63%的同源性。Hawkey 描述了COX 的空间结构 ，COX-1 和 COX-2 的活性部位都是由末端带有发夹弯曲的疏水通道组成 ，COX-1与 COX-2 在通道的一侧的120位有一个不一样的精氨酸（Arg）残基。在通道另一侧的523位上，COX- 1和COX- 2 分别是异亮氨酸（Ile）残基和缬氨酸（Val），但是Val的分子小于Ile ，因此在旁边留下一个小空隙，可与很多药物建立共价结合。在通道的开口处的 513 位，COX-1是组氨酸（His）,而COX-2是柔韧性更好的 Arg，并且COX-2的开口比COX-1大，使底物与COX-2结合更容易。1.2 环氧化酶的功能20世纪90年代末，研究者们确认了 COX 存 在两种同工酶，即 COX- 1 和 COX- 2。进一步研究 发现：COX-1是参与正常生理作用的结构酶，参与保护胃肠道黏膜、调节肾血流和促进血小板聚集等作用COX-1是诱导酶，在生理状态下，体内大多数组织中检测不到 COX- 2，在炎症因子的诱导下 可以大量表达 ，继而促进各种前列腺素合成，介导 疼痛、炎症和发热等反应。这让人们以为找到了避 免胃肠道副反应的金钥匙，研制出大量的新型 COX- 2 抑制剂（如塞来昔布），并于 1999 年开始应 用于临床。然而，事情并未完全向着理论预测的方 向发展，与传统的 NSAIDs 相比，COX- 2 抑制剂虽 然显著降低了 NSAIDs 最典型的胃肠道反应，但肾脏、心血管的不良反应依然存在，甚至有用药导致死亡的个体报道1 ，这表明人们对COX的认识还不够完善。 随后的深入研究发现COX-1也参与了炎症过程。在类风湿关节炎患者的滑膜组织中可检测到COX- 1 和 COX- 2。早在 1998 年，Wallace 等发现很多 NSAIDs 达到抑制 COX- 1 的量时，炎症才显著好转，但是也显著抑制了保护胃粘膜的前列腺素的 分泌，而发生胃粘膜损伤。2008 年，Tanaka 等2用 COX- 1、COX- 2 选择性抑制剂治疗结肠炎，它们都加剧了结肠炎，分析发现这主要是因为它们抑制了 保护性前列腺素PEG2 的 产 生。也有研究显示， COX- 2 不仅是诱导酶，也是结构酶。尽管COX-2 一般是诱导的，但发现在胃肠道还是有COX- 2 表达，在鼠的盲肠和远端小肠有高浓度的COX- 2，在人的肠粘膜和内皮细胞中也有COX- 2表达。1996年，Nakatsagi 提供的实验证明COX-2在重度溃疡鼠模型中有助于黏膜防御。Guretzer 等在 1998年指出：在胃的“适应性环化防御”中，COX- 2也起了关 键作用。正常大鼠的脑、肾、脊髓以及人的前列腺、肺发现了 COX- 2 的结构性表达，提示由COX- 2 催化生成的PGs 不仅参与炎症、肿瘤等疾病过程，也参与机体某些生理过程。上述事例表明，COX- 1不仅是重要的结构酶，而且某些部位的COX- 1也参与了炎症过程，适量的COX- 2 在某些组织某些特定时期的表达是身体所必需的，它也是一种重要的结构酶。2环氧化酶抑制剂研究概况目前，根据NSAIDs对COX-1和 COX- 2的抑制作用可将其分为四类：第一类为COX- 1选择性抑制剂，对COX- 2无选择作用，如小剂量阿司匹 林；第二类为非选择性 COX 抑制剂，对COX- 1和COX- 2的抑制作用差别不大，如吲哚美辛；第三类为COX- 2倾向性抑制剂，在有效剂量时 COX- 2 的 抑制作用明显强于COX- 1，如美洛昔康；第四类为 COX- 2 高选择性抑制剂，这类抑制剂对COX- 2的抑制作用是COX- 1 的100倍以上，如伐地昔布。2.1 CO X- 1 选择性抑制剂这类药物对 COX- 1 的抑制作用很强，常见的 药物有小剂量阿司匹林等。这类药物开发早，解热 镇痛效果较好，在临床上使用多年。多年临床应用 提示，具有良好的抗炎作用和镇痛效果，但有较强的胃肠道副反应，也发现有引起心肌梗塞和消化道 穿孔的危险3 。现在，阿司匹林较少用于解热镇痛，已被发现有其他用途。白建刚等4介绍了阿司匹林的新用途：用于冠脉搭桥手术、抗动脉粥样化、抑制癌细胞增值等。2.2 非选择性抑制剂 这类药物的代表有保泰松、吲哚美辛和布洛芬等。保泰松于1949年获得美国FDA批准上市，吲哚美辛则于60年代上市 ，二者都有强大的抗炎 、 镇痛作用。文献报道，吲哚美辛有严重的骨髓抑制等不良反应而被要求慎用，正逐渐被其他新的药物替代。2.3 CO X- 2 倾向性抑制剂这类药物对COX- 2的抑制作用明显大于COX- 1，如美洛昔康、奈丁美酮、依托度酸、尼美舒利。其中，前三个药品对胃肠、肝和肾有较好的安全 性。美洛昔康治疗炎症引起的疼痛有效力强而持久 的作用，对治疗风湿性炎症和关节炎效果很好。美洛昔康发生消化道穿孔、溃疡和出血等胃肠反应的 发生率明显低于尼美舒利等，安全性显著高于其他几种 COX- 2 倾向性抑制剂。尼美舒利是20世纪80年代上市的一个药品，有很强的解热、抗炎作 用，但是该药在国内外都有严重的肝毒性报道。2002年由于尼美舒利的肝毒和对肾的严重副反应，芬兰、西班牙先后停止了尼美舒利的销售。2007 年，欧洲药品管理局人用药品委员会的评估肯定了 尼美舒利的疗效，使用尼美舒利利大于弊，推荐可以用于临床，但限制疗程15 天 5。2010年4月，海南药品不良反应监测中心向国内企业特别是管理 部门提出：没有发现尼美舒利相关不良反应的信息的通报6。 2.4 CO X- 2 高选择性抑制剂昔布类药物多属于COX- 2高选择性抑制剂。1999年塞来昔布首次上市，然后其他几个昔布类药物陆续上市。这类药物的解热镇痛效果较好，与萘普生相当，但是胃肠道、肾脏及血小板的副反应 明显小得多。有研究表明7，应用COX- 2高选择性抑制剂的患者出现胃肠道损伤和上消化道出血、溃疡的发生率明显低于传统的NSAIDs。但是，近年来，国内外都有报道这类药物有增加心血管不良事件发生的可能性。2007年7月，新上市不久的罗美昔布（lumiracoxib）就因发现数例肝毒性损害而撤出澳大利亚市场。鉴于新发现的 COX- 2 抑制剂仍存 在不良副反应，研究者们正不断致力于开发更优良的COX- 2 抑制剂：2008 年 Zarghi 等设计和合成了 1，3- 双芳基脲衍生物，2009 年 Afshin Zarghi 等8设 计和合成了2-芳基，3-苯甲基 - 4-（1，3恶唑 或 1，3噻唑），但这些新的 COX- 2 抑制剂仍处于临床 前的研究阶段。现在对COX- 2抑制剂的研究是广泛的，COX- 2下游的前列腺素E2合成酶 - 1（mPEGS-1）也成了新的解热镇痛的治疗靶点，并在2008年已开发了相应的解热镇痛药，如MF639 。3常见选择性COX-2抑制剂及其合成路径3.1 塞来昔布塞来昔布 (Celecoxib ,1) 是第一个上市的 COX-2选择性抑制剂，由Searle公司研制开发 。该药具有胃肠道及肾脏毒性小等优点，主要用于风湿性关节炎及骨关节炎等疾病的治疗Penning等 10 报道塞来昔布的合成是以对甲基苯乙酮与三氟乙酸乙酯在25 %甲醇钠2-甲醇作用下进行Claisen缩合得-2二酮中间体，该中间体不经分离纯化，直接与对肼基苯磺酰胺盐酸盐在无水乙醇中缩合环化，再经乙酸乙酯2正辛烷重结晶而得，总收率 46 %。邹永 11 重复该路线，改用乙酸乙酯2石 油醚重结晶，总收率 48. 3 %。本实验对各步反应条件进行了考察，重点改进了酮的 Claisen 缩合反应条件和产物的分离纯化方法 ,合成总收率达54 % (重结晶)与59 %(柱层析) ，合成路线见如下所示。 3.2尼美舒利 本品为消炎镇痛药，用于治疗慢性类风湿性关节炎、骨性关节炎、呼吸道感染、耳鼻喉科疾病、软组织和口腔炎症、痛经等，本品与同类治疗药物比较，胃肠道副作用弱，合成路线如下所示。3.3美洛昔康该药于1996年在南非上市，迄今已上市65个国家。本品对与炎症有关的COX-2的抑制活性较对COX-1的抑制活性强，因而具有较强的抗炎作用和较少的胃肠道、肾脏副作用，可有效地治疗类风湿性关节炎和骨关节炎。Trummlitz等报道的合成方法如下图所示。3.4塞利昔布 塞利昔布是1999年在美国上市的新一代非甾体抗炎药，他在治疗类风湿性关节炎和骨关节炎引起的疼痛和减轻疼痛方面有很好的疗效，合成方法如下图所示 。3.5吡罗昔康吡罗昔康是1,2-苯并噻嗪类第一个上市的药物，具有显效迅速且持久、长期服用耐受性好、副反应小等特点，其合成路线如下所示。4. 结语尽管研究者们对环氧合酶的结构和功能的研究较为广泛而深入，其抑制剂也获得了较好的解 热、镇痛、抗炎和抗风湿效果,同时减少或减轻了大多数抗炎药与生俱来的的不良反应（如胃肠反应），但近年来又发现了另一方面的不良反应 - 心血管事件。虽然不断有新的 COX 抑制剂被开发出来，但依然没有解决人们对解热镇痛药高效低毒的需求,因此还需要投入更多的资金和人力去研究环氧合酶开发出疗效更好、毒副作用更低的COX 抑制剂。另外要吸取先前新药研发的教训13，应在利用新技术开发新药时，要牢记它对人体应是无害的14 参考文献 1 曹洪涛, 张涛. 塞来昔布致心律失常一例 J. 临床急诊杂志,2010,11（3）181- 182.2 Tanaka K I，Shintaro S. 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