双磷酸盐类药物研究进展-王杰军教授

1、双膦酸盐类药物的研究进展上海长征医院王杰军双磷酸盐药物的分类与进展双磷酸盐药物的分类与进展通用名通用名上市国上市国家家国内上市时国内上市时间间目前代表目前代表生产厂家生产厂家依替膦酸钠依替膦酸钠(Etidronate)美国美国19961996年年依依 膦膦邦得林邦得林江苏正大天晴药业江苏正大天晴药业成都制药厂成都制药厂氯屈膦酸钠氯屈膦酸钠Clodronate芬兰芬兰19881988年年骨骨 膦膦固固 令令德国先灵制药德国先灵制药南京制药南京制药帕米膦酸二钠帕米膦酸二钠PamidronatePamidronate瑞士瑞士19961996年年阿可达阿可达博博 宁宁诺华制药诺华制药深圳海王制药深圳海

2、王制药阿伦膦酸钠阿伦膦酸钠Alendrinate美国美国19981998年年福善美福善美默沙东制药默沙东制药伊班膦酸钠伊班膦酸钠Ibandronate德国德国20012001年年艾艾 本本河北医科大学生物工程中河北医科大学生物工程中心心唑来膦酸唑来膦酸Zoledronate瑞士瑞士20042004年年天晴依天晴依泰泰江苏正大天晴药业江苏正大天晴药业双双 膦膦 酸酸 盐盐 分分 类类 Alendrinate 、Ibandronate 抑制抑制 GTP结合蛋白结合蛋白 转录后的修饰转录后的修饰 破骨细胞活性丧失破骨细胞活性丧失 破骨细胞调亡破骨细胞调亡 Clodronate 细胞内细胞内 代谢形成

3、代谢形成 亚甲蓝亚甲蓝 累积累积 破骨细胞活性降低破骨细胞活性降低含氨基含氨基不含氨基不含氨基OHO P OHCl C ClHO P OHO氯屈磷酸钠（一代）OHO P ONaH2NCH2 C OHHO P ONaO帕米磷酸二钠（二代）OHO P ONaCH3(CH2)4NCH2CH2 C OHH2OCH2 HO P OHO伊班磷酸钠（三代）Ref1. Ref1. Green JR, Mller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate comp

4、ound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751. Ref2. 2. Green JR, Seltenmeyer Y, Jaeggi KA, Widler L. Renal tolerability profile of novel, potent bisphosphonates in two short-term rat models. Pharmacol Toxicol. 1997;80:225-230.唑来膦酸 最新一代、强效双磷酸盐最新一代、强效双磷酸盐1,21,2 杂环中含氮的双磷酸盐，组杂环中含氮的双磷酸盐，组成：成：一个双磷酸盐骨架结构一个双磷酸盐骨架

5、结构 引入含氮咪唑环、在关引入含氮咪唑环、在关键位上含有键位上含有2 2个氮原子个氮原子几种双膦酸盐作用强度比较 双磷酸盐双磷酸盐 抗骨吸收能力抗骨吸收能力 Etidronate 1 Clodronate 10 Pamidronate 100 Risedronate 5,000-10,000 Alendronate 1,000 Ibandronate 10,000 Zoledronate 20,000Ref1:Fleisch H.Bisphonates:Pharmacology and use in the treatment of tumor-induced hypercalcaemia a

6、nd metastatic bone disease.Drugs,199:,42:919Green JR, et al. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.103102101100100101102103104105106体外相对抑制强度（小鼠颅盖骨培养）OlpadronateIbandronateClodronateEtidronateNeridronatePamidronateAlendronateRisedronateZoledronic AcidZoledronic Acidr = 0.97体内相对抑制强度，高钙血症小鼠双膦酸盐在体内作用强度的比较双膦酸

7、盐在体内作用强度的比较双膦酸盐的相对抑制强度双膦酸盐的相对抑制强度1 1Ref1: Ref1: Green JR, Mller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate compound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.0.050.051.001.002.772.777.447.4435.9035.9043.6043.608478470100200300400500600700800900clopamolpal

8、erisibazol筛查理想的双膦酸盐药物筛查理想的双膦酸盐药物 在新的药物学模型中筛查出在新的药物学模型中筛查出300300种双膦酸盐类似物种双膦酸盐类似物 目标：目标：新的化学结构新的化学结构抗骨吸收能力更强抗骨吸收能力更强骨盐沉着作用降低骨盐沉着作用降低肾脏和胃肠耐受性好肾脏和胃肠耐受性好生物利用度提高生物利用度提高骨破坏的机理类骨质类骨质矿化骨矿化骨成骨细胞成骨细胞破骨细胞破骨细胞 内衬细胞内衬细胞骨细胞生理学骨细胞生理学骨细胞生理学骨细胞生理学 破骨细胞前体破骨细胞活化增殖溶解的骨盐溶解的骨盐消化的有机质消化的有机质H+蛋白水解酶蛋白水解酶成骨细胞成骨细胞占据吸收空洞占据吸收空洞合成

9、合成骨基质骨基质钙盐沉积的骨钙盐沉积的骨钙盐沉积钙盐沉积双磷酸盐的作用机制双磷酸盐的作用机制与磷灰石相结合与磷灰石相结合选择性聚积在选择性聚积在破骨细胞周围破骨细胞周围有过量骨质溶解时局部释放有过量骨质溶解时局部释放破骨细胞活性破骨细胞活性破骨细胞数量破骨细胞数量抑制分化成熟抑制分化成熟抑制在骨表面粘附抑制在骨表面粘附酸产生减少酸产生减少酶活性降低酶活性降低异戊烯化降低异戊烯化降低促使细胞凋亡促使细胞凋亡细胞骨架改变细胞骨架改变产生细胞毒产物产生细胞毒产物-ATP-ATP类似物类似物抑制破骨细胞形成、分化成熟抑制破骨细胞形成、分化成熟和活性，促进其凋亡和活性，促进其凋亡骨吸收过程中局部释放骨吸

10、收过程中局部释放浓集在新矿化的骨质和破浓集在新矿化的骨质和破骨细胞下骨细胞下调制成骨细胞和破骨细胞之调制成骨细胞和破骨细胞之间信号传递间信号传递双磷酸盐的作用机制双磷酸盐的作用机制RasRhoMevalonate Geranyl diphosphate Farnesyl diphosphate Geranylgeranyl diphosphateHMG-CoA含氮双磷酸盐抑制鸟苷三磷酸结含氮双磷酸盐抑制鸟苷三磷酸结合蛋白的异丙烯化，此过程是破合蛋白的异丙烯化，此过程是破骨细胞形成、发挥活性和存活所骨细胞形成、发挥活性和存活所必需的。必需的。含氮双磷酸盐作用的分子机制Ref:Adapted wi

11、th permission from Dunford JE, et al. J Pharmacol Exp Ther. 2000;296:235-242. 对0.1 M 双磷酸盐处理的J774细胞抑制法尼基二磷酸盐合成酶活性92%92%22%22%8%8%1%1%60%60%CtrlClodEtidPam Zol Til100 M 40 hr 17 kD26 kD21 kD70 kD60 kD含氮双磷酸盐抑制兔破骨细胞蛋白异戊烯多转酶Ref:Coxon et al. J Bone Miner Res. 2000;15:1467-1476.02004006008001,000ZolRisAle对

12、照PamCaspase活性/对照% 平均值 标准差含氮双磷酸盐激活兔破骨细胞中Caspase-3样蛋白酶Ref:Benford HL, et al. Calcif Tiss Int. 1999;64(suppl 1):S45. Abstract 0-33.未凋亡的破骨细胞未凋亡的破骨细胞 细胞凋亡细胞凋亡双磷酸盐双磷酸盐凋亡中的破骨细胞凋亡中的破骨细胞 Caspase Caspase 激活激活 细胞质浓缩细胞质浓缩 细胞核碎裂细胞核碎裂 空泡形成空泡形成含氮双磷酸盐促进破骨细胞凋亡含氮双磷酸盐促进破骨细胞凋亡双膦酸盐的抗癌作用唑来膦酸临床前期的抗肿瘤效应 在体外抑制各种人肿瘤细胞株的增殖和降低

13、其在体外抑制各种人肿瘤细胞株的增殖和降低其存活能力存活能力 在体外诱导各种人肿瘤细胞株的凋亡在体外诱导各种人肿瘤细胞株的凋亡 在体外抑制人乳腺癌细胞侵入细胞外基质在体外抑制人乳腺癌细胞侵入细胞外基质 在体外抑制人内皮细胞增殖在体外抑制人内皮细胞增殖 在体内抑制血管形成在体内抑制血管形成 与抗癌药物具有强的协同作用与抗癌药物具有强的协同作用唑来膦酸减少 MDA-MB-231 人乳腺癌细胞存活能力Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468. 2000 Cancer Rese

14、arch Campaign.细胞存活能力，比对照细胞存活能力，比对照 % %双磷酸盐浓度, mMRef:Ref:Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468.101251005025050zlo 浓度, M100细胞存活能力，比对照细胞存活能力，比对照 % % MDA-MB-231 乳腺癌细胞 正常 3T3 成纤维细胞75唑来膦酸降低肿瘤细胞存活能力但对正常成纤维细胞无影响Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-146

15、8. 2000 Cancer Research Campaingn.0100502501050DNADNA碎片碎片, , 比对照比对照% %ZolPam75100双磷酸盐浓度, M唑来膦酸诱导人Hs-578t 乳腺癌细胞凋亡凋亡细胞凋亡细胞, , 比对照比对照% %Zol 10 M8006004002000对照Paclitaxel2 nMZol+ paclitaxelRef:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619. 唑来膦酸与Paclitaxel 诱导乳腺癌细胞凋亡的协同作用凋亡细胞凋亡细胞,

16、, 占总细胞数占总细胞数% % 8006004002000对照Tam Zol Zol + TamRef:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619.Tam:00.010.100.010.1 MZol:000100100100 M唑来膦酸和Tamoxifen诱导乳腺癌细胞凋亡的协同作用放射图像检查损伤区域放射图像检查损伤区域, mm, mm2 2Zol1 g43210每只小鼠剂量/天Iba1 gAle10 gRef:Green JR, et al. Ann Oncol. 2000;11(suppl 4

17、):14.唑来膦酸减少人乳腺癌细胞对裸鼠的骨损害不治疗抑制抑制, , 占对照占对照% %bFGF = Basic fibroblast growth factor; EDTA = Ethylenediamine-tetraacetic acid.Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.ZolEDTA100500150*bFGF-诱导的131030浓度, M*唑来膦酸抑制人脐静脉内皮细胞增殖对小鼠生长因子预埋模型，低剂量的唑来膦酸抑制血管形成对小鼠生长因子预埋模型，低剂量的唑来膦酸抑制血管形成* Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.Zol, g/kg SCZol, g/kg SCbFGF-bFGF-诱导的血管形成抑制率诱导的血管形成抑制率 % %组织湿重0255075100110100血含量唑来膦酸：抗肿瘤潜能正在进行的唑来膦酸抗肿瘤活性研究体外与抗肿瘤药物的协同研究体外与抗肿瘤药物的协