一氧化氮供体抗炎药的临床应用

一氧化氮供体抗炎药的临床应用

非体抗炎剂（nit）和环丙烯酸-2（cox-2）的选择性抑制剂临床应用非常广泛。它是抗感染药物的第二个主要药物，但对严重的胃肠道副作用（gi）和最近发现的心血管副作用有限。一氧化氮(NO)供体型NSAIDs(NO-NSAIDs)的问世是近年来抗炎药物研究的重大进展,此类药物既抑制COX,产生抗炎、镇痛作用,又具有NO介导的GI和心血管保护作用。迄今为止,已有一些NO-NSAIDs进入不同阶段的临床研究,其中NO-萘普生(HCT3012,又名AZD3582,naproxcinod)已进入III期,NO-阿司匹林(NCX4016)处于II/III期,NO-扑热息痛(NCX701)进入II期,NO-氟比洛芬(HCT1026),NO-布洛芬药已在I期,NO-酮基布洛芬和NO-双氯芬酸等即将进入临床研究(图1)。本文简要介绍NO-NSAIDs的化学,重点综述NO-NSAIDs的药理特点和作用机制以及一些潜在的治疗应用。1no-nsidsNO-NSAIDs的问世得益于人们对NO的深入研究,其最初的设计思想是将具有NO释放性质的基团直接偶联或通过连接基团引入到传统的NSAIDs分子中,生成物在体内释放NO和原药NSAIDs。由于NO在GI系统中具有与前列腺素(PGs)相同的保护作用,如刺激黏液分泌、维持黏膜血流、抑制白细胞黏附和激活及调节生长因子等,所以此类药物在发挥其抗炎、镇痛作用的同时,可减少或消除NSAIDs引起的GI不良反应。大多数NO-NSAIDs的合成主要利用NSAID分子中的羧基与含有羟基或酚羟基的NO供体部分(包括连接基团)通过酯键连接而成。例如,NCX4016就是通过阿司匹林分子中的羧基,经酰卤化、酯化、还原、氯化,最后与硝酸银作用得到。另一些NO-NSAIDs的制备则是利用NSAID分子中的羟基或烯醇羟基与含有羧基的NO供体部分(包括连接基团)如4-硝氧基丁酸、3-[(硝氧基)甲基]苯甲酸等通过酯键连接而成。NCX701就是利用乙酰氨基酚结构中的酚羟基与卤代羧酸酯化后再与硝酸银反应来制备的。2no-nsaids分子中连接产物的代谢和释放noNO-NSAIDs结构中有两个酶敏感的代谢部分,一个是酯键,另一个是NO供体(通常是硝酸酯、亚硝基硫醇酯、呋咱氮氧化物等)。以下以硝酸酯为例,介绍NO-NSAIDs的NO释放及其作用机制。硝酸酯类NO供体(包括连接基团)可经体内酯酶裂解NO-NSAIDs的酯键而再生。例如,人口服NCX4016后,血液中可检测到3-[(硝氧基)甲基]苯酚。至于NO如何从有机硝酸酯片段中释放出来,目前仍有争议,虽然由硫醇介导的作用有较强的说服力,但确切机制仍不清楚。另有报道,NCX4016和HCT1026与硝酸甘油类似,经细胞色素P450代谢,释放NO。此外,涉及谷胱甘肽转移酶的机制亦见报道。必须指出的是,NO-NSAIDs分子中连接基团的化学性质对NO释放的影响也相当重要。就NO-阿司匹林来说,硝氧基甲基在苯酚母核上的3种位置(o,m,p)异构体,其代谢速率相差1~4倍,它们的体内外活性也有较大差异。传统的NO供体包括无机硝普钠(SNP)和有机硝酸酯如硝酸甘油,尽管作用机制不同,但均能在体内快速释放NO,发挥扩张冠状动脉作用。由于释放NO的速度太快,导致血管持久扩张,常产生直立性低血压和头痛等副反应。与此相反,NO-NSAIDs无上述不良反应。为什么它们对血压没有明显的影响呢?一种可能的解释是:NO-NSAIDs在体内缓慢、持续地释放NO,就象涓涓“小溪”注入人体血流这个“大海”,并可能通过亚硝化与血红蛋白(或其他含巯基的生物大分子)迅速结合,或通过与其他游离基如超氧阴离子(O2-)反应而销声匿迹。如果NO-NSAIDs所释放的NO转化成更稳定的形式,如上述亚硝基血红蛋白,那么又如何解释NO-NSAIDs所产生的长时间生物活性呢?亚铁血红蛋白是否有可能和红细胞转运体、阳离子交换器-1一同使NO进入血循环系统呢?答案是有可能的。己知扑热息痛及其他一些NSAIDs能与红细胞紧密结合,如果NO-扑热息痛能保留这种能力,那么就可在红细胞附近产生高浓度,促进NO与红细胞结合,由其转运至其他部位,并可能在适合的条件下再释放NO,发挥其作用。有关NO-NSAIDs释放NO的问题,尚有许多关键点须进一步研究。例如,是否所有酯酶还是某些特异性亚型裂解酯键?这些酯酶确切地处于何种部位,细胞内还是细胞外?为什么在以细胞或离体组织进行的体外试验中即无酯酶存在的情况下,某些NO-NSAIDs也显示其生物活性呢?等等。3抗炎、镇痛作用的增强和作用机制3.1no-5-氨基水杨酸NO-NSAIDs一般发挥与NSAIDs相当的抗炎作用。有趣的是,在某些情况下,NO-NSAIDs抗炎作用更为广泛。例如,NCX4016能抑制白细胞黏附到肠系膜的血管内皮,而阿司匹林却具有相反的作用。NO-5-氨基水杨酸在抑制实验性结肠炎方面,比5-氨基水杨酸更有效。研究还发现,在某些动物模型,NO-NSAIDs的镇痛作用强于NSAIDs。例如,NCX4016抑制醋酸诱导的大鼠扭体试验中,镇痛作用明显优于阿司匹林。在另一实验中,NO-萘普生的镇痛作用是萘普生的10倍。类似的结果还可从慢性疼痛模型如佐剂性关节炎大鼠模型得到。作者研究的NO-双氯芬酸(II2,又名ZLR-8)(图2)的抗炎、镇痛活性也高于双氯芬酸。3.2no-nsaids的免疫抑制作用NO-NSAIDs作用的增强可从以下3个方面加以解释:①抑制前炎性细胞因子。NO-NSAIDs在体内释放出的NO,能抑制半胱氨酸蛋白水解酶-1(caspase-1)的活性,故减少了前炎性细胞因子IL-1β,IL-6,TNF-α等的生成。因此,与NSAIDs比较,NO-NSAIDs有可能增强抗炎活性。②抑制COX-2和诱生型NO合酶(iNOS)的表达。研究发现,NO-阿司匹林和NO-氟比洛芬抑制了经细菌脂多糖(LPS)处理过的J774巨噬细胞中COX-2和iNOS的表达,而阿司匹林和氟比洛芬却未显示出抑制活性。③抑制NF-κB的活性。NO-NSAIDs可通过释放NO,干扰IκB的磷酰化和/或通过对P450亚单位进行亚硝基化,抑制NF-κB与DNA结合的亲和力,从而调控NF-κB的活性。4单次给药对di损伤及致腐烂作用NO-NSAIDs最吸引人的药理特点之一是其对GI的保护作用,动物试验和临床研究均表明,此类药物对GI损伤及致溃疡作用显著小于相应的NSAIDs。4.1单次给药对大鼠的影响大鼠经口给予单剂量(80mg·kg-1)萘普生,24h后明显引起胃溃疡,但等摩尔剂量的NO-萘普生却未引起任何胃损伤。类似地,大鼠经口给予NO-阿司匹林、NO-双氯芬酸、NO-吲哚美辛和NO-酮基布洛芬均未引起胃肠损伤。此外,对大鼠注射NO-氟比洛芬未见其肠道溃疡,而类似剂量的氟比洛芬却使大鼠肠道产生弥漫性出血。上述单次给药,NO-NSAIDs的GI不良反应明显小于相应的NSAIDs,多次给药也验证了这一结果。大鼠经口给予氟比洛芬,每日两次,给药一周后,引起体重和血细胞比容下降,GI出血,而等摩尔剂量的NO-氟比洛芬给药,未见这些现象发生。萘普生长期给药引起大鼠胃肠损伤,然而NO-萘普生长期给药却未引起任何胃损伤。双氯芬酸和NO-双氯芬酸分别给药,其结果与上述类似。此外,一些实验诱导的肝硬化、佐剂性关节炎或糖尿病动物对阿司匹林的GI毒性非常敏感,即使很低的剂量也能导致严重的胃出血。与此形成鲜明对照的是,等摩尔剂量的NO-阿司匹林对动物不产生胃损伤或仅引起很小的毒性。除了不产生GI不良反应外,NO-NSAIDs对一些受到特殊(如某种毒性)刺激的动物也具有GI保护作用。例如,对LPS诱导的胃黏膜血流减少,NO-氟比洛芬能使其恢复到正常水平,并减轻GI损伤。类似地,NO-阿司匹林也可抑制出血性休克大鼠整个休克期的胃血流减少。NO-NSAIDs保护GI的另一个显著特点是,对已有胃肠溃疡的动物用药,不影响其溃疡治愈,有的甚至具有加速治愈的作用。作者研究的ZLR-8(图2)与双氯芬酸和nitrofenac相比,对正常大鼠及胃溃疡大鼠都具有较轻的GI不良反应,且不影响胃溃疡的愈合,而双氯芬酸和COX-2抑制剂罗非昔布则明显延迟溃疡愈合,其机制可能与ZLR-8释放NO,增加胃黏膜血流量有关。NCX4016和NO-萘普生(AZD3582)的I期临床研究结果与动物试验是一致的。AZD3582的II期临床研究结果也表明,疗效与萘普生相当,但胃溃疡发生率降低40%。4.2参与决定的作用机制NO-NSAIDs保护GI的确切机制仍然不是十分清楚,以下仅介绍近年来对此所进行的有关研究及可能的解释。4.2.1no-nsaids释放no血管的影响研究发现,氟比洛芬引起大鼠GI血管收缩(16.6%),而NO-氟比洛芬却使这些血管舒张(6.7%)。类似地,双氯芬酸腹腔注射给药60min,能引起大鼠胃血流减少50%,而NO-双氯芬酸(nitrofenac)对血流无影响。以上结果支持了NO-NSAIDs通过释放NO,产生血管舒张作用,导致胃肠道不良反应降低的观点。但是NO-NSAIDs在体外仅有微弱的血管舒张活性,在体内又对血压无明显影响(见下述),那么它们是如何仅影响GI血管而不影响其他部位的血管呢?几种可能的解释是:①NO-NSAIDs给药后释放NO,GI比其他部位接触到更高浓度的NO;②胃肠黏膜血管比其他部位血管对NO更为敏感;③GI中的酶更易使NO-NSAIDs裂解,释放出NO。这3种解释是否正确,尚须进一步证明。4.2.2ids抑制剂的作用研究表明,NSAIDs抑制了COX-1,减少了抗中性细胞黏附的PGI2的生成;NO-NSAIDs释放出的NO,抑制了中性细胞黏附到血管壁上,因此可取代PGI2,既作为黏膜血管舒张剂,也可作为中性细胞激活的抑制剂。例如,阿司匹林等NSAIDs明显增加大鼠白细胞黏附到肠系膜的毛细管后血管,而相应的NO-阿司匹林、NO-氟比洛芬、NO-萘普生明显减少了白细胞的浸润。4.2.3-阿斯匹林对caspases的催化研究表明,阿司匹林增加大鼠胃肠黏膜中caspase-1和caspase-3的活性,但NO-阿司匹林却能对这些caspases催化中心的半胱氨酸残基亚硝化,使其失活。此外,还发现氟比洛芬能浓度依赖性地引起胃黏液细胞凋亡,而NO-氟比洛芬抑制了这些细胞的凋亡。NO-阿司匹林也能通过激活环乌苷酸(cGMP)依赖性的通路,保护胃主细胞免受TNFα诱导的毒性。5no-nsaids长期服用NSAIDs可能引起肾乳头坏死或其他形式的肾损伤,对一些依赖PGs维持肾脏血流的病人可能减少肾灌流。此外,NSAIDs还会加重高血压,干扰一些药物的降压作用。COX-2选择性抑制剂也具有这些不良反应,其严重性有的甚至超过NSAIDs。例如,罗非昔布致心肌梗死的几率比萘普生大5倍。NO-NSAIDs不产生肾脏和心血管毒性或不良反应。例如,在动物模型,NO-氟比洛芬能显著恢复部分切除的肾脏结构及其功能,氟比洛芬无此作用。另有报道,双氯芬酸明显减少了大鼠肾脏血流,但NO-双氯芬酸对其血流无影响。虽然NO-阿司匹林、NO-氟比洛芬和NO-扑热息痛等在体外能舒张去甲肾上腺素预先收缩的大鼠主动脉,但与传统的NO供体相比,它们的舒张活性还是较弱的。已知SNP舒张血管的活性至少比NO-NSAIDs大3个数量级。NO-NSAIDs相对较弱的血管舒张活性也反映在不降低正常动物的血压,即使大剂量静脉注射也不引起低血压。有趣的是,NO-阿司匹林能显著降低高血压大鼠血压。更有趣的是,虽然NO-氟比洛芬对麻醉大鼠血压无明显影响,但对注射LPS导致的低血压却具有拮抗作用。如何解释上述3种情况?有学者认为,对正常血压的动物无升压作用,可能如前述,NO-NSAIDs缓慢释放NO,且NO的量有限,不足以引起广泛的血管舒张;对高血压大鼠的降压作用,很难解释,也许是某种机制使其对NO-NSAIDs所释放的NO尤为敏感所致;对LPS导致的低血压拮抗作用可能与NO-NSAIDs抑制了LPS介导的血管iNOS表达有关。以上解释特别是后两种情况的解释尚须进一步研究,加以证实。6糖尿病的作用机制近年来,基于NO-NSAIDs在GI和心血管系统的安全性,人们试图进一步扩大其临床应用范围。NO-NSAIDs防治癌症特别是结肠癌的优势已崭露头角,对其作用机制已进行了较深入的研究。NO-NSAIDs也试用于治疗那些能增加GI损伤和心血管不良反应倾向的糖尿病、肝硬化等疾患。NCX4016作为治疗外周动脉阻塞性疾病(PAOD)进入II期临床研究,最近又将其作为胰岛素增敏剂和并发症治疗剂进入II期临床研究,治疗2型糖尿病。据报道,HCT1026能抑制老年痴呆(AD)大鼠模型脑部炎症,减少β-淀粉样蛋白沉积;还发现HCT1026具有抗骨质疏松作用。7no在临床医学上的问题及防治策略NO-NSAIDs研究的初衷是为了降低NSAIDs的GI不良反应,经过10多年的努力,这一目的不仅已达到,而且还发现了它们对肾脏和心血管的保护作用。NO-NSAIDs除了用于抗炎、镇痛,治疗类风湿关节炎、骨关节炎等慢性炎症疾病外(对于那些同时患有胃