減肥藥作用新靶點及其新藥的研究進展

減肥藥作用新靶點及其新藥的研究進展

體重是一種全身內側分泌的疾病，在世界范圍內已成為一種趨勢。它不但影響體態(tài)和活動,而且與高脂血癥、動脈粥樣硬化、冠心病、糖尿病等密切相關。因此,科學地防治肥胖是保健、延壽的措施之一。由于飲食節(jié)制和增加運動通常不能達到滿意的減肥效果,故藥物治療已成為肥胖癥的重要治療手段。目前,美國FDA只批準了2種藥物可以長期用于肥胖癥治療:西布曲明(sibutramine)和奧利司他(orlistat)。西布曲明是一種單胺類神經遞質再攝取抑制劑,它作用于中樞神經系統(tǒng)以減少攝食而降低體重。奧利司他是一種脂酶抑制劑,可抑制胃腸道中胰脂酶的活性,并使脂肪吸收減少約30%。這兩種藥在輔以節(jié)食和增加活動時,可以減輕體重的8%～10%(體重減輕10%被認為是治療效果明顯)。但這兩種藥都有明顯的不良反應,其長期效果也有待進一步評價。近年來,隨著對肥胖癥研究的深入,國內外學者對減肥藥物進行了大量研究,新的藥物作用靶點的發(fā)現(xiàn)促成了一些有治療潛力的新藥的開發(fā)。本文對這些減肥藥作用的新分子靶點及相關的新藥研發(fā)進展作一綜述。1調整能量輸入的分子目標點1.1不同神經肽的活性1994年紐約洛克菲勒大學的Zhang等首先克隆出小鼠和人的肥胖基因產物——瘦素(leptin)。瘦素主要由脂肪組織產生,作為一個傳入信號通過血腦屏障進入下丘腦,與下丘腦中的瘦素受體結合,調節(jié)下丘腦不同神經肽的活性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)瘦素可下調神經肽Y(NPY)、agouti-相關蛋白(AGRP)、黑色素濃縮素(MCH)及食欲素(orexin)的表達和活性,上調前皮質素原(POMC,為α-MSH的前體)、可卡因-安非他明轉錄調節(jié)肽(CART)和促腎上腺皮質激素釋放素(CRH)的表達。NPY、AGRP、MSH和orexin可以刺激食物的攝取,而α-MSH和CART有抑制攝食的作用。目前,這一系列與瘦素相關的分子都在被作為減肥藥作用靶點進行新藥研究開發(fā)。1.1.1治療措施減少體重,促使其減輕負擔瘦素是肥胖基因的產物,它的主要功能是對能量平衡及體重進行調節(jié)。人血漿瘦素水平升高與人體脂肪重量成正比,瘦素及其受體基因突變可導致病態(tài)肥胖。在一項為期24周的研究中,給肥胖者每日皮下注射瘦素可使其體重不同程度地減輕:在0.3mg/kg的高劑量組,體重平均下降7.1kg,而中等劑量的作用輕微。目前認為,瘦素治療肥胖癥肯定有效,沒有全身性不良反應,但個體之間減重不均勻,注射部位也有明顯的不適。而且,近年來研究發(fā)現(xiàn),肥胖患者血中瘦素的水平高于正常,其腦脊液與循環(huán)中瘦素水平之比明顯低于正常人(約為正常人的1/4),表明肥胖患者體內瘦素轉運至大腦的能力下降,從而造成肥胖個體的瘦素抵抗。因此,有研究者正致力于能通過血腦屏障的瘦素小分子類似物的研究,以開發(fā)出有潛力的肥胖治療藥物。目前正在研究中的作用于瘦素受體的物質多為合成的短肽類物質,而小分子化合物尚未見報道。1.1.2ptp1b抑制劑瘦素通過抑制食欲、增加能量代謝、減少脂肪合成等減輕體重。瘦素受體信號轉導的主要途徑是JAK-STAT(januskinase-signaltrans-ducerandactivatoroftranscription)途徑。瘦素受體本身無酪氨酸激酶活性,但可與JAK酪氨酸激酶偶聯(lián)。當瘦素與其受體結合后可使受體形成二聚體,與受體偶聯(lián)的JAK分子靠近,分子間交互磷酸化,活化JAK激酶,使受體蛋白胞內結構域的某些酪氨酸殘基磷酸化,磷酸化后與特定的STAT分子相互作用,啟動特定基因表達而發(fā)揮瘦素的作用。PTP1B可使瘦素受體相關激酶JAK2去磷酸化失活,導致瘦素受體不能對瘦素產生應答,從而引起瘦素抵抗,這是產生瘦素抵抗的受體后機制。研究PTP1B特異性抑制劑以增敏瘦素的作用,成為近年來減肥藥研制領域的熱點。文獻報道,Vanadate(釩酸鹽)是一種非特異性PTP1B抑制劑,而formylchromone(甲酰色酮)對PTP1B則有強效抑制作用(EC50為73μmol/L)。有研究者對其衍生物進行了篩選,其中得到活性最強的化合物抑制PTP1B的EC50為4.3μmol/L。1.1.3基于序列的藥物敏感性檢測睫狀神經營養(yǎng)因子(ciliaryneurotrophicfactor,CNTF)可以模仿瘦素在下丘腦的效應,也成為減肥藥研究的重要靶點之一。CNTF受體的信號轉導亞基即gp130和白血病抑制子受體(LIFR)與瘦素受體具有序列同源性和相似的信號傳遞能力,而且CNTF和瘦素以相似的方式活化神經元細胞的STAT因子,都可向下丘腦的飽感中樞傳遞信號。正在開發(fā)的這類藥物如Regeneron公司開發(fā)的Axokine。該藥為CNTF經基因工程改造后制成。在瘦素抵抗的動物模型中,該藥顯示能快速降低體重的作用。但Regeneron公司于2003年公布的該藥的一項關鍵性Ⅲ臨床實驗結果顯示,有2/3的受試者對該藥產生耐藥性,而未對藥物產生耐藥性的患者,用藥效果與目前的減肥藥類似。而影響Axokine市場前景的重要因素是其會在部分患者體內產生抗體,可能造成病毒感染,以及必須皮下注射給藥。1.1.4內源性天麻素大麻在各地民間用于治療嘔吐和疼痛已有100多年歷史,但因會產生依賴性限制了其醫(yī)用價值。1964年分離出了大麻的活性成分——Δ9-四氫大麻酚(Δ9-THC),由于該物質具有高親脂性,故推測其作用的發(fā)揮與干擾細胞膜功能有關。1992年發(fā)現(xiàn)體內存在一種與Δ9-THC作用類似的物質。1988年大麻素(cannabinoid)合成成功。同時經放射配體結合實驗證實體內存在高親和力的、特異性膜結合位點即大麻素受體(cannabinoidreceptor,CB),隨后克隆出其亞型CB1和CB2,并發(fā)現(xiàn)了內源性大麻素——花生四烯乙醇胺(Anandaide,ANA)。目前已知,CB1受體主要存在于中樞神經系統(tǒng),參與疼痛、嘔吐、欣賞、學習記憶等重要生理功能的調節(jié);而CB2受體主要表達于免疫系統(tǒng),因而與免疫功能調節(jié)有關。研究發(fā)現(xiàn),敲除小鼠CB1受體基因后,可使其血中胰島素與瘦素水平降低,并改善胰島素和瘦素抵抗。表明CB1受體的激動在飲食誘導的肥胖的發(fā)展中起重要作用。進一步研究表明,內源性大麻素不僅與攝食控制有關,也參與了外周代謝調節(jié)。抑制CB1受體能夠有效減少機體對食物的攝取,并增加能量的消耗。法國Sanofi-Synthelabo公司開發(fā)了一種選擇性內源性大麻素CB1受體拮抗劑rimonabant(SR141716A,商品名:Acomplia)。2004年8月該公司公布了rimonabant的Ⅲ期臨床實驗結果。在這項有500個臨床中心參與的隨機、雙盲、安慰劑對照臨床實驗中,納入了3000多例超重或肥胖患者,其中許多人還同時伴有高血壓、血脂異常和代謝綜合征。實驗分為:rimonabant大劑量組(20mg/d)、小劑量組(5mg/d)及安慰劑組,各組病人均在用藥的基礎上采取低熱卡飲食。在為期2年的臨床實驗結束時,rimonabant大劑量組、小劑量組和安慰劑組的病人腰圍分別從基線水平減少7.9、4.8和3.8cm;體重自基線下降5%以上的患者比例分別為62.5%、36.7%和33.2%。令人驚喜的是,rimonabant大劑量組病人戒煙成功的病例數為27.6%(安慰劑組僅為16.1%),HDL顯著升高(24.5%),甘油三酯下降(9.9%),并且機體對胰島素的敏感性增加。實驗中各組的不良反應發(fā)生率都很小,最常見的不良反應為抑郁、焦慮和惡心等。這些實驗結果表明,rimonabant不僅能有效減肥,還可同時作用于與心臟疾病有關的另兩種風險因子——吸煙和高膽固醇。由于臨床上肥胖病人常伴發(fā)心臟損害,該藥的治療將對患者帶來更大的益處,因此rimonabant成為目前最有前景的減肥藥物之一。Sanofi-Synthelabo公司已于2005年6月向FDA提交了新藥申請,2006年可望上市。據預測,到2012年,該藥的銷售額可達到8.29億美元。此外,Sanofi-Synthelabo公司還在開發(fā)rimonabant的后續(xù)藥物SR147778,目前正處于Ⅰ期臨床實驗階段。輝瑞公司也在rimonabant的結構基礎上,經修飾改造后篩選出了化合物AM-251。該化合物對CB1受體的親和力(Ki=7.49nmol/L)是對CB2受體的306倍,目前正在進行Ⅱ期臨床實驗。1.1.5神經肽受體分子抗劑神經肽Y是具有36個氨基酸殘基的單鏈多肽,廣泛分布于中樞神經系統(tǒng)及外周很多器官,在下丘腦中具有調節(jié)攝食行為、刺激食物攝取生理功能。已證實神經肽Y的致肥胖效應主要通過其受體機制發(fā)揮作用。目前發(fā)現(xiàn)至少有5種神經肽受體,其中神經肽Y5受體可調節(jié)能量消耗,是新近發(fā)現(xiàn)的“攝食”受體。側腦室注射神經肽Y5受體反義寡核苷酸對營養(yǎng)性肥胖大鼠有明顯的抑制進食和減輕體重的效應。因此,研究神經肽Y5受體的小分子拮抗劑,成為近年來減肥藥研究的一大熱點。有研究報道稱,芳基磺胺甲基環(huán)己基(Arylsul-fonamidomethylcyclohexyl)衍生物對神經肽Y5受體有選擇性拮抗作用。其中,trans-N-{4-[(Quinolin-3-yl)aminocarbonyl]cyclohexyl-methyl}-2,4-dichlorobenzene-sulfonamide與人神經肽Y5受體的親和力高達2nmol/L。1.2腦腸肽治療糖尿病已發(fā)現(xiàn)一些來源于胃腸道的多肽可提供飽感信號,包括膽囊收縮素(CCK)、bombesin家族的多肽、胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)、腸抑制素(enterostatin)等,這些多肽可以局限在外周起作用,也可以被釋放進入循環(huán)像內源性因子一樣起作用。這些分子的類似物都有可能成為減肥藥物。其中,GLP-1受體激動劑的研究頗受矚目。GLP-1是回腸內分泌細胞分泌的一種腦腸肽(brain-gutpeptide),可刺激胰島素分泌,抑制胰高血糖素分泌和抑制胃排空。目前主要作為2型糖尿病藥物作用的靶點。由于GLP-1可抑制胃排空,減少腸蠕動,故有助于控制攝食,減輕體重。研究表明,肥胖患者的胃排空比消瘦者快,GLP-1反射性抑制胃排空的功能降低。在19例肥胖患者中進行的前瞻性安慰劑對照、隨機、雙盲、交叉實驗中,GLP-1皮下注射給藥可增加患者餐后的飽腹感,并使每餐的飲食量平均減少15%。但由于GLP-1是多肽,不能口服給藥是其一大缺憾。而且,近來有觀點認為,GLP-1只是在短期內調節(jié)攝食與體重有效,長期作用不明顯。該類藥物目前開發(fā)進展最迅速的是Amylin制藥公司合成的GLP-1受體激動劑Exenatide(又名exendin-4)。該藥為一含39個氨基酸的多肽。Amylin制藥公司于2003年11月報告,Exenatide治療2型糖尿病的3個關鍵性Ⅲ期臨床實驗均顯示該藥物有預期的療效。高劑量組(10μg,tid)可使患者體重平均減輕2kg,與對照組相比有顯著性意義。該藥最常見的不良反應是輕到中度的惡心,但持續(xù)時間很短。Amylin公司已于2004年中期向FDA提出新藥申請。2腺激素對大鼠體重的影響增加能量消耗,刺激機體產熱是減肥的另一大思路。機體內腎上腺素與甲狀腺激素都是促進脂肪代謝的內源性物質,都具有脂肪動員作用。但由于它們的作用太廣泛,在減輕體重的同時也會產生嚴重的不良反應。因此,近年來研究人員致力于研發(fā)β3-腎上腺素受體與甲狀腺激素β受體的選擇性激動劑。2.1-腎上腺素受體激動劑β3-腎上腺素受體激動劑與β3受體結合后,可提高白色和棕色脂肪組織中cAMP的水平,導致激素敏感的脂酶活化,脂肪酸氧化增加,并通過活化解偶聯(lián)蛋白(UCPs)而增加產熱。UCP位于棕色脂肪組織的線粒體上,它可使氧化磷酸化解偶聯(lián),使合成ATP的能量用于產熱。由于β3-腎上腺素受體激動劑能顯著減輕嚙齒動物體重,在白色脂肪組織中分解脂肪,并加強棕色脂肪組織非顫栗性產熱作用,降低血糖,也不影響攝食,因此被認為是較理想的抗肥胖和抗糖尿病藥物。在動物模型中,β3-腎上腺素受體激動劑可顯著促進白色脂肪組織分解,從而明顯減輕體重。但β3-腎上腺素受體在人體白色脂肪組織(主要存在于皮下)中的數目較少,而主要存在于棕色脂肪組織(主要位于內臟器官或血管周圍)。因此,許多對動物模型有效的β3-腎上腺素受體激動劑對人體卻沒有明顯作用。β3-腎上腺素受體激動劑在人體主要通過棕色脂肪的非顫栗性產熱作用而減肥。目前篩選β3-腎上腺素受體激動劑傾向于以重組人體β3-腎上腺素受體模型進行,以使其有更好的特異性和選擇性。目前研究中的β3-腎上腺素受體激動劑,以Wyeth-Ayerst公司研制的CL316243(又稱BTA-243)效果較好,已進入Ⅱ期臨床實驗,而且是第一個在人體內具有高度選擇性的β3-腎上腺素受體激動劑,對β3-受體有高度的親和力(EC50=0.3nmol/L)。其化學結構式如下:對健康清瘦男性志愿者的研究表明,CL316243以血漿濃度依賴方式增加胰島素的活性和脂肪的氧化。用藥28天后,胰島素調節(jié)的血糖分解增加45%(P<0.01),脂肪氧化增加23%(P<0.01),碳水化合物氧化降低17%(P=0.05)。CL316243對血漿中葡萄糖、胰島素和瘦素的濃度沒有影響,游離脂肪酸濃度增加41%(P<0.05),對血壓、心率也沒有影響,用藥期間沒有震顫發(fā)生。但由于生物利用度較低,其應用受到了限制。為提高生物利用度和改善藥代動力學特性,有研究者合成了一系列CL316243酯類化合物作為前藥。此外,有研究者通過人重組β3-腎上腺素受體篩選了一種選擇性與親和力均明顯高于CL316243的β3-腎上腺素受體激動劑N-5984,其化學名為:6-[2(R)-(氯苯基)-2-羥乙基]氨基]丙基]-2,3-二氫-1,4-哌氧環(huán)烷-2-(R)羧酸。該化合物由Kyorin公司開發(fā),目前處于Ⅰ期臨床實驗階段。除了上述兩種化合物外,目前研發(fā)中的β3-腎上腺素受體激動劑還有布邁-施貴寶公司的BMS-194449和BMS-196085(Ⅰ期臨床實驗),MidySanofl-Synthelabo公司研制的SR58611A(Ⅱ期臨床實驗),輝瑞公司研制的CP11427l(Ⅰ期臨床實驗)和CP80625(臨床前研究),以及Merck公司研制的芳氧丙醇胺類化合物L-755507等。許多中藥或天然藥物都有減肥、降脂作用。因此,從中藥或天然藥物中分離、提取具減肥作用的有效成分,一直是減肥藥研究的一個重要方向。國內有研究者報道,柳茶有類似腎上腺素樣促進脂肪分解、釋放游離脂肪酸作用,該作用可被普奈洛爾部分拮抗。提示柳茶可能激活β3-腎上腺素受體,以此促進脂肪的動員分解。與誘導厭食的瘦素和阻斷脂肪吸收的脂酶抑制劑相比,β3-腎上腺素受體激動劑能在不改變能量攝入的情況下,增加脂肪細胞的脂解,提高能量消耗,從機制上來看,在治療肥胖癥方面具有一定優(yōu)勢。雖然目前處于生物活性測試階段的β3-腎上腺素受體激動劑較多,且不少在動物模型上顯示有較好的作用,但真正對人體有效的化學實體卻很少,原因可能是由于人體和嚙齒類動物的β3-腎上腺素受體的病理生理學特性不同,或藥物在人體或嚙齒類動物體內的代謝和藥代動力學方面的差異引起的。有些化合物由于缺乏對β3-腎上腺素受體的選擇性,具有較大的副作用,而不得不停止進行臨床研究。因此尋找高效、高選擇性的人用β3-腎上腺素受體激動劑是醫(yī)藥工作者的一個重要研究方向。2.2轉化消費受體甲狀腺激素(包括T3、T4)是機體內一種重要的內分泌激素。甲狀腺分泌的甲狀腺激素進入血液循環(huán)后,到達作用靶器官如心臟、肝臟、垂體等,通過與靶細胞核內相應的受體結合,調節(jié)相關基因的轉錄與表達,從而發(fā)揮生理效應。目前認為,甲狀腺激素受體有α受體和β受體兩種亞型,α受體主要與心臟作用有關(加快心率),β受體主要與調節(jié)肝臟膽固醇代謝及抑制TSH有關。雖然甲狀腺激素β受體調節(jié)代謝率的作用機制尚未明確,但有研究者通過合成一個與T3結構相似的化合物KB-141,證實其為甲狀腺激素β受體的選擇性激動劑,并與T3進行了對比研究,表明該化合物具有明顯的減輕體重、降低膽固醇等作用,而增加心率作用甚微。3調整脂肪吸收的分子目標3.1口服普外藥的安全性分析奧利司他(商品名:Xenical,賽尼可)是脂酶抑制劑的一個成功例子:由于其抑制腸道脂酶活性,使脂肪不能吸收而直接由糞便排出。但又因其會引起油樣便與腹瀉,并可造成脂溶性維生素缺乏,這使該藥的應用受到一定限制。但總體來說,其全身性副作用明顯低于現(xiàn)有減肥藥,是這類藥物的一大優(yōu)勢。另一種研發(fā)中的脂酶抑制劑是英國Alizyme公司開發(fā)的ATL-962,該藥目前已完成370例的Ⅱb期臨床實驗,是目前繼奧利司他后唯一處于臨床實驗階段的脂酶抑制劑。其作用機制與羅氏公司的奧利司他類似,但其不良反應如油性便、大便失禁及胃腸脹氣等比奧利司他少。另外,由于其生產成本較低,預計市售價也將低于奧利司他,因而會有競爭優(yōu)勢。預計ATL-962能在2008年上市,到2012年其銷售額有望達到9.45億美元,與rimonabant合計幾乎可占到減肥藥市場份額的70%。3.2fatp4減肥藥的篩選脂肪酸轉運蛋白(fattyacidtransportproteins,FATP)是一類跨膜蛋白,主要生理功能是促進長鏈和超長鏈脂肪酸轉運入細胞內。人體含有6種高度同源的FATP,即FATP1～FATP6。其中,FATP4是唯一在小腸中表達的FATP,位于小腸上皮細胞的刷狀緣上,主要負責食物來源的脂肪