S1P1受體激動劑類藥物研發(fā)進展

1、鞘脂類是生物膜的重要組成成分，具有保護細胞內(nèi)物質(zhì)的作用。近年來 ，隨著生物技術的發(fā)展以及 人類疾病譜的復雜化，人類對鞘脂類的認識不斷深 入。現(xiàn)在認為，鞘脂類不僅是生物膜的重要組成成分，同時還在細胞生命活動信號轉導中發(fā)揮重要作用。鞘氨醇-1-磷酸(sphingosine-1-phosphate, S1P) 是近年來發(fā)現(xiàn)的具有重要生理功能的生物活性脂類，廣泛存在于血液、淋巴液、紅細胞、中性粒細胞、血小板 細胞在形成 S1P的同時，可經(jīng)S1P磷酸化酶(S1P phosphorylase)作用脫去磷酸基生成鞘胺醇，也可經(jīng) S1P裂解酶(S1P lyase, S1PL)不可逆地分解為磷脂酰乙醇胺和 棕桐

2、醛，從而保證了人體生理環(huán)境中S1P的動態(tài)平衡。S1P既可作為第二信使直接作用于細胞內(nèi)靶標，也可經(jīng)轉運蛋白轉運到細胞外與相應的受體結合2,激活一系列下游信號通路產(chǎn)生重要生理功能，如細胞的增殖、遷移、存活、凋亡和細胞通訊等，參與免疫調(diào)節(jié)、造血調(diào)控、同種異體移植反應、糖代謝調(diào)節(jié)和炎癥調(diào) 節(jié)網(wǎng)等多種生理功能。近年來，基于S1P信號通路的藥物研發(fā)已成為自身免疫疾 病、腫瘤等相關領域的研究熱點。本文將對S1P信號通路相關的藥物研究進展進行歸納和總結，為進一步的新藥研發(fā)提供參考。S1P代謝途徑及信號通路示意圖見圖1。1 S1P信號通路與生理功能由于S1P分布的廣泛性和功能的多樣性，使其與多種生理和病理過程相

3、關。所以通過對酶或受體的調(diào)節(jié)，使疾病部位 S1P的濃度發(fā)生改變，從而起到治療和緩解疾病的目的。在心血管系統(tǒng)中，S1P主要參與血管生長和血管緊弓K度調(diào)節(jié)等重要功能，在抑制動脈粥樣斑塊生長、治療心肌梗死、調(diào)節(jié)心肌肥大中發(fā)揮重要作用4。有研究發(fā)現(xiàn)，S1P可以通過 PI3K/Akt信號通路減輕心肌缺血再灌注損傷，具有保護心肌的作用 ；此外，S1P和ERK1/2信號通路對小鼠肥厚心肌缺血再灌注具有 缺血后適應彳護作用6;還有研究表明，經(jīng)S1P處理的原代骨髓間充質(zhì)干細胞(BM-MSCs)更易內(nèi)皮化7,從而促進 BM-MSCs 更好地修復損傷的心肌細胞，促進BM-MSCs 的臨床應用。在糖代/f方面，S1P

4、可增加胰島素抵抗細胞攝取葡萄糖的能力，改善糖代謝。在胰島素誘導正常人肝L02細胞成功構建的胰島素,提示S1P可以作為S1P/SPHK1信號通路,為臨床糖尿病腎病抵抗模型中，有研究發(fā)現(xiàn) S1P可以促進模型細胞的糖代謝 篩選降糖藥的新靶點網(wǎng)。也有研究發(fā)現(xiàn)，高血糖可以激活 9,使腎小球系膜細胞增殖 ，與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展相關 的治療提供了新的思路。在免疫系統(tǒng)中，抑制SPHK激活能顯著或者甚至完全阻斷促炎物質(zhì)引起的細 胞反應，如Ca2+的代謝、脫顆粒、趨化性和細胞因子的分泌。此外 ，S1P還可通 過與細胞表面的S1P受體結合，使受體內(nèi)陷，誘導淋巴細胞回巢，抑制淋巴細胞自外周淋巴結及次級淋巴器官的外流

5、，阻止淋巴細胞到達炎性損害或移植物的位置，具有免疫調(diào)控的作用。S1P信號通路參與多種自身免疫病的發(fā)生發(fā)展，如多發(fā)性硬化癥、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕性關節(jié)炎、潰瘍性結腸炎 10等。S1P拮抗 劑可使淋巴細胞停留在淋巴組織內(nèi)，防止進入外周血和炎性病變部位，從而抑制外周的免疫反應。近年來，S1PR的選擇性和非選擇性調(diào)節(jié)劑的研發(fā)已成為治療自身免疫病藥物的新趨勢。腫瘤方面，神經(jīng)酰胺和鞘氨醇主要引起細胞周期阻滯和促進細胞凋亡，而S1P則主要促進細胞存活。催化 S1P生成的關鍵酶 SPHK1由于具有腫瘤的癌 基因特性且在多種腫瘤細胞中高表達，上調(diào)SPHK1的表達能夠增強細胞的致癌11性 ,所以S1P與鞘氨醇之

6、間的平衡決定了細胞的命運，SPHK已成為腫瘤治療的靶點，SPHK的選擇性和非選擇性抑制劑已在不同的研發(fā)階段。在呼吸系統(tǒng)中，最近在肺部炎癥研究中發(fā)現(xiàn) ，其血清和肺泡灌洗液中S1P及SPHK表達增加，并通過S1P/SPHK信號通路調(diào)節(jié)肺血管重塑、氣道高反應性和平滑 肌收縮等，從而影響肺部相關疾病的發(fā)生發(fā)12展 ,如哮喘、肺纖維化、肺炎、肺癌和慢性阻塞性肺病等。S1P信號通路相關藥物的研發(fā)可能為肺部難治性疾病提供新的治療靶點。在其他方面，S1P可以提高骨骼月A成肌細胞DNA合成、促進細胞生長13,在肌損傷細胞移植治療中具有重要作用。S1P在缺氧條件下對人視網(wǎng)膜色素上皮細胞的增生有促進作用，對細胞的凋

7、亡有抑制作用14,由于缺氧是脈絡膜新生血管的關鍵因素，也是許多眼部疾病的病理基礎，所以隨著 S1P研究的進一步深入，其相關機制有望成為脈絡膜新生血管治療的新靶點。最近研究還發(fā)現(xiàn)，SPHK/S1P/S1PR信號系統(tǒng)介導的血管生成在肝纖維化中起重要作用15,可能會為肝纖維化治療提供新的思路?？傊?，S1P作為生物活性脂質(zhì)與很多生理和病理過程相關，與其相關的藥物研發(fā)已成為醫(yī)藥領域研究的熱點。2 S1P信號通路相關的藥物研究進展在S1P信號通路上，某些藥物可以通過激動或抑制S1P受體從而改變 S1P在不同疾病中的生理功能。S1P受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體，有5個亞型，即S1PR1-5,其中S1PR1-3廣泛

8、表達于各種組織，S1PR4 主要在淋巴系統(tǒng)和血液系統(tǒng)中表達 ，S1PR5主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達16,而S1PR不同亞型的選擇性或 非選擇性的調(diào)節(jié)劑已作為自身免疫疾病的治療藥物。此外，SPHK和S1P裂解酶是影響 S1P發(fā)揮重要生理功能的關鍵酶，通過增加或減弱相應酶的活性調(diào)節(jié)S1P在不同細胞中的濃度，從而起到治療不同疾病的作用。S1P在血液和淋巴液中的含量豐富，但是在組織液中的含量很低，這就形成了組織和血7淋巴液之間的 S1P梯度17,這種S1P梯度導致了 T、B淋巴細胞、樹突狀細胞等的遷移。SPHK作為S1P生物合成中的關鍵酶，有SPHK1 和SPHK2兩個亞型，有大量報道顯示前者與腫瘤相關

9、，所以SPHK目前主要作為開發(fā)腫瘤化療藥物的新靶點。S1P受體調(diào)節(jié)劑 S1P受體調(diào)節(jié)劑是目前研發(fā)最多且很重要的炎癥和免疫應答的調(diào)節(jié)劑，是自身免疫病治療的新靶點。S1P受體調(diào)節(jié)劑的研究始于FTY-720,是第一個被 FDA批準的，由諾華公司研發(fā)的用于治療多發(fā)性硬化癥（MS）的一線口服藥物，作用于除S1PR2以外的其他4種受體，其磷酸化產(chǎn)物FTY-720-P與S1P分子結構類似，可競爭性結合S1PR1,使受體發(fā)生內(nèi)陷，抑制淋巴細胞自外周淋巴結及次級淋巴器官的外流，使外周淋巴細胞減少，發(fā)揮免疫抑制作用。FTY-720誘導淋巴細胞“歸巢”的作用是可逆的，停藥后淋巴細胞可恢復至正常水平，較少影響機體的正

10、常免疫功能。目前 FTY-720處于MS的田期臨床試驗，對自身免疫病、同種異體移植反應、腫瘤18等疾病均有治療作用。但隨著FTY-720臨床深入研究，發(fā)現(xiàn)FTY720的受體選擇性不高，在激動S1PR1的同時也可激動 S1PR3,引起心肌傳導 G蛋白的門控內(nèi)向 整流鉀通道激活，從而導致臨床出現(xiàn)心動過緩、房室傳導阻滯等不良反應，極大程度地限制了其應用。這就需要研發(fā)選擇性更強、不良反應更小的S1P受體調(diào)節(jié)劑。通過對FTY-720疏水側鏈的結構修飾，諾華公司又研發(fā)了 BAF312,是S1PR1和S1PR5的雙重激動劑，其又t S1PR1和S1PR5的激動作用超過 S1PR2-4的1 000 倍，并能顯

11、著而持久地誘導 S1PR1內(nèi)在化，由于對S1PR3激活較弱，因此心臟的不良反應較小19,目前在進展型 MS的m期臨床試驗、多肌炎和復發(fā)緩解型多發(fā) 性硬化癥(RRMS)的n期臨床試驗中20。最近的研究發(fā)現(xiàn)，BAF312可以調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能、減輕神經(jīng)脫髓鞘，所 以BAF312可治療除MS外的神經(jīng)脫髓鞘紊亂疾病21。FTY-720的另一個衍生物是KRP-203,具有較高的 S1PR1選擇性，對S1PR1的選擇性是S1PR3的1 000倍，并未觀察到引起心動過緩的不良反應22,現(xiàn)已在潰瘍性結腸炎 (UC)和全身性紅斑狼瘡的n期臨床試驗中20,并有研究發(fā)現(xiàn) KRP-203可以顯著延長同種異體移植胰島

12、的存活期23,這為糖尿病的治療帶來了新的希望。日本小野藥品工業(yè)公司開發(fā)的ONO-4641是一種S1PR1和S1PR5高選擇性的激動劑，用于MS的治療，已進入n期臨床研究，但臨床數(shù)據(jù)報道很少22。日本DaiichiSankyo公司研制的用于 MS的藥物CS-0777,對 sipri具有很高的選擇性，現(xiàn)已進入n期臨床試驗，在小鼠的實驗性自身免疫性腦脊髓炎模型中表現(xiàn)出對MS有較好的療效24。瑞士 Actelion生物制藥公司通過高通量篩選技術研發(fā)出的ACT-128800 (Ponesimod),是選擇性的S1PR1調(diào)節(jié)劑，免疫抑制作用具有劑量依賴性。與FTY-720相比半衰期更短，免疫抑制作用的可逆

13、性更高。n期臨床試驗顯示 ACT-128800對牛皮癬有7療作用，這個發(fā)現(xiàn)提示 S1PR1的調(diào)節(jié)劑對自身免疫病有療效。目前在復發(fā)型MS的m期臨床中檢測其安全性和有效性，同時宿主移植反應的n期臨床試驗也 在進行25。具有良好的藥效和藥動學特性，在小鼠實驗性自身免疫性腦脊髓炎模型中藥效良好，并對大鼠膠原介導的關節(jié)炎模型有作用26。目前在一系列自身免疫病治療的I期臨床中20。Gonzalez研究小組研發(fā)的化合物CYM5442 是選擇性 S1PR1激動劑，與鞘氨醇結構類似，是一種真菌的代謝產(chǎn)物，最近研究發(fā)現(xiàn)CYM5442可能作為移植抗宿主病(GVHD)的潛在27治療藥物，在不影響供體T細胞向靶器官滲入

14、的前提下，可以顯著降低GVHD 器官中的巨噬細胞水平。Recepto公司開發(fā)的 RPC1063也是S1PR1的選擇性激動劑，現(xiàn)在已進入 RRMS和UC的n期臨床試驗，并已在健康志愿者 體內(nèi)證明在治療劑量下不會延長QT間期，也不會改變心率20。此外，還有一些正在臨床前試驗的S1PR選擇性調(diào)節(jié)劑，如SEW2871是S1PR1的選擇性激動劑，在小鼠的缺血再灌注損傷模型中可以減弱CD4+T細胞的炎癥反應，從而減輕腎損傷。最近又在小鼠IL-/一模型中發(fā)現(xiàn)可以改善結腸炎癥狀28,有望成為人類克羅恩病的治療藥物。ASP4058是一種結構新穎的S1PR1和S1PR5激動劑，在體外 GTPe結合實驗中優(yōu)先激動

15、S1PR1和S1PR5,大鼠口服給藥后可以減少外周淋巴細胞數(shù)，并抑制實驗性自身免疫腦脊髓炎的發(fā)展，并能阻止復發(fā)緩解型腦脊髓炎的復發(fā)29，與FTY-720相比安全性更高。這些都有望成為治療人類自身免疫病更安全有效的藥物。SPHK調(diào)節(jié)劑神經(jīng)酰胺和鞘氨醇可以引起細胞的周期阻滯和促進細胞凋亡，而S1P主要促進細胞的存活，所以鞘氨醇與 S1P之間的平衡決定細胞的命運。S1P由SPHK磷酸化鞘氨醇而來，所以調(diào)節(jié)SPHK也會引起S1P濃度的改變。大量數(shù)據(jù)說 明SPHK與腫瘤相關，即SPHK已經(jīng)成為腫瘤治療的新靶點。SPHK有兩個亞型，即 SPHK1 和 SPHK2,雖然高度同源，但在表達、調(diào)控及亞細胞定位上

16、差別很大30,這也就說明其功能存在差異，SPHK1主要促進細胞的存活與增殖，SPHK2的功能相對比較復雜，所以對于SPHK1的研究更為深入，而SPHK的調(diào)節(jié)劑也主要是SPHK1的抑制劑。藥理學模型中常用的SPHK1抑制劑主要為鞘氨醇類似物，如二羥基神經(jīng)酰胺(DHS)和N,N-二甲基鞘氨醇(DMS),它們在多種腫瘤細胞中都顯示出誘導腫瘤細胞 凋亡的作用，但二者的選擇性較差，除了抑制SPHK1的活性，還可以作用于PKC等 其他激酶，從而產(chǎn)生肝毒性和紅細胞溶血31等不良反應。另一種鞘氨醇類似物的SPHK1抑制劑沙芬戈 (safingol),作用于 SPHK1、PKC和PI3K,在結腸癌中可引起自噬反

17、應 32。此外，水溶性 的鞘氨醇類似物 SK1- I是特異性的 SPHK1抑制劑，對SPHK2、神經(jīng)酰胺酶和 其他蛋白激酶均無影響 ，可以誘導急性骨髓性白血病細胞凋亡33,另有實驗證實SK1- I還可以延長顱內(nèi)惡性膠質(zhì)瘤異種細胞移植的裸鼠生存期34。SPHK1抑制劑除了鞘氨醇類似物之外，通過人重組的SPHK1篩選出第一類非 脂類的SPHK抑制齊L其中SKI-n通過降低 SPHK1蛋白的表達而減少 S1P的生 成35,對多種癌細胞具有細胞毒性且口服有效。有研究表明SKI -n在人胃癌細胞中可以逆轉耐藥性，并可以加強抗癌藥物順粕的抗癌活性36,而與低劑量的 DNA烷化劑替莫嚏胺合用可以克服后者的耐

18、藥性并增強細胞毒性，更快地誘導惡性膠質(zhì)瘤細胞凋亡37,近期研究發(fā)現(xiàn)SKI-n除了抑制SPHK1之外，對SPHK2也有一定 的抑制作用并且 Ki值明顯低于 SPHK1。苯妥帝爾(phenoxodiol)是一種異黃酮的 衍生物，通過改變NADH氧化酶的活性影響 SPHK1的活性，目前正在進行順粕和 紫杉醇耐藥卵巢癌的m期臨床試驗38。PF-543是一種口比咯烷醇類化合物，是目前報道 的抑制作用最強的新型的選擇性SPHK1抑制劑，可與鞘氨醇競爭性結合SPHK1的活性位點，能夠有效地抑制人全血中SPHK1的活性39,降低鐮刀型紅細胞數(shù)，無溶血不良反應40,為鐮刀型細胞疾病(SCD)的治療帶來了希望。雖

19、然SPHK1的抑制劑研究較多，但首先進入臨床試驗的是SPHK2抑制劑ABC294640,目前正在進行實體瘤患者的 I期臨床試驗。ABC294640對SPHK2具有 較高的選擇性，能夠抑制乳腺癌、胰腺癌和腎癌細胞的增殖，在動物模型上有效且無全身毒性。有趣的是，ABC294640還可以與雌激素受體結合，具有抗雌激素的效應 所以在雌激素陽性乳腺癌治療過程中，ABC294640通過對SPHK和雌激素的雙重抑制產(chǎn)生更好療效。最近又有研究發(fā)現(xiàn) ，ABC294640在體內(nèi)外實驗中均可抑制結直腸癌 細胞的生長42,這為國內(nèi)發(fā)病率較高的結直腸癌的治療帶來了新的希望。K145是SPHK2的選擇性抑制劑，人白血病

20、U937細胞實驗研究結果表明，K145可 通過抑制 SPHK2的活性而降低 U937細胞中S1P的濃度，并促進 U937細胞的 凋亡；裸鼠腹腔注射或口服 K145后可抑制U937制劑為腫瘤化療藥物的發(fā)展提供了新的靶點也為腫瘤耐藥提供了新的解決方案。S1P裂解酶調(diào)節(jié)劑S1P在裂解酶的催化下生成磷脂酰乙醇胺和棕桐醛，是不可逆的降解反應。高濃度S1P可以介導S1P受體的內(nèi)在化，在免疫系統(tǒng)中減少淋巴細胞向外遷移，從而起到免疫抑制效果。而S1P在組織-血液淋巴液之間的濃度梯度依賴于S1PL的活性。S1PL抑制劑可以抑制 S1P的降解，產(chǎn)生免疫抑制效果，用于自身免疫疾病的治療。有研究發(fā)現(xiàn)食物和飲品中著色劑成分2-乙酰-4-四羥基丁基咪嚏 (THI)可誘導動物免疫系統(tǒng)的淋巴細胞減少44。此外，S1PL的輔酶是口比哆醛磷酸鹽(PLP),維生素B6的類似物4-脫氧毗哆醛(DOP)通過抑制 PLP而降低 S1PL的活性，從而提高 S1P的水平，但由于影響其他酶的活性而不良 反應較多。這些結果提示 ，可以從食品、天然產(chǎn)物中尋找先導物，也可通過抑制輔酶降低S1PL的活性，但需要提高特異性，降低對其他酶的影響。相信隨著研究的深入開展，會開發(fā)出高效低毒的用于自身免疫病治療的S1PL抑制劑。S1P的清除劑SPHK