浙江大学学报(医学版)
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JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITY(MEDICALSCIENCES)
May2014
http://www.joumals.zju.edu.cn/medDOI:10.3785/j.issn.1008-9292.2014.05.015
・综述・
环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
宋顺德,汤慧芳
浙江大学医学院浙江呼吸药物研究实验室,浙江杭州310058
[摘要]环腺苷酸(cAMP)特异性磷酸二酯酶4(PDFA)抑制剂是治疗炎症性疾
病药物研究热点之一。PDE4抑制剂可通过增加cAMP浓度,进而抑制多种炎症细
胞的炎症反应。许多针对炎症的PDE4靶向抑制剂目前正处于各期临床试验,如
GSK256066治疗哮喘,罗氟司特和GSK256066治疗慢性阻塞性肺病,替托司特治
疗炎性肠病,apremilast治疗皮肤病及关节炎等。本文就PDE4抑制剂靶向治疗炎症性疾病的研究新进展作一综述。[关键词]
环AMP;磷酸二酯酶抑制剂/治疗应用;炎症/药物疗法;肺疾病,慢性
阻塞性/药物疗法;哮喘/药物疗法;结肠炎,溃疡性;关节炎,类风湿;综述
[中图分类号]R96
[文献标志码]A
ProgressinPDE4targetedtherapyfor
inflammatorydiseases
SONGShun—de,TANG
Hui—fang(Zhejiang
RespiratoryDrugsResearchLaboratory,
ZhejiangUniversitySchoolofMedicine,Hangzhou310058,China)
Correspondingauthor:TANG
Hui-fang,E—mail:tanghuifang@班.edu.crt
[Abstract]
cAMP—specificphosphodiesterasetype
4(PDE4)is
one
ofthehot
targets
fortreatment
of
inflammatory
diseases.PDE4inhibitorscan
suppress
inflammation
byincreasing
the
concentrationof
cAMP
in
inflammatory
cells.The
efficacyandsafetyevaluationsofseveralPDFAinhibitorsare
currentlycarried
on
inclinicaltrials.forexampleGSK256066
in
asthma.roflumilastandGSK256066
in
chronicobstructivepulmonarydisease,tetomilastininflammatoryboweldisease,and
apremilastindermatitisandarthritisetc.Thisarticlereviewsthe
recent
progress
on
PDE4一targetedtherapyforinflammatorydiseases.
[Keywords]
CyclicAMP;Phosphodiesteraseinhibitom/therapeuticUSe;Inflammation/
drugtherapy;Pulmonarydisease,chronicobstructive/drugtherapy;Asthma/drugtherapy;Colitis,ulcerative/drugtherapy;Arthritis,rheumatoid/drugtherapy;Renew
[JZhejiangUniv(MedicalSci),2014,43(3):353-358.]
收稿日期:2014-03-08
接受日期:2014-04-20
基金项目:国家自然基金项目(30800497,81170536);浙江省医药卫生优秀青年科技人才专项科研基金(2008QN009).作者简介:宋顺德(1988一),硕士研究生,从事呼吸药理学研究;E.mail:songshunde@foxmail.tom通讯作者:汤慧芳(1973一),博士,副教授,从事抗炎免疫药理学研究;E—mail:taJlghuifang@zju.edu.ca
万方数据
浙江大学学报(医学版)Journal
of
ZhejiangUniversity(MedicalSciences)
环腺苷酸(3,'5"-cyclic
adenosine
mono—
phosphate,cAMP)和环鸟苷酸(3j
5"-cyclic
guanosine
monophosphate)是细胞内重要的第二信
使,而磷酸二酯酶(phosphodiesterases,PDEs)是降解前两者的唯一途径。目前已知cAMP在细胞许多生物学功能中具有重要作用,包括免疫和炎症反应、平滑肌舒张和细胞凋亡等…。目前在哺乳动物的基因组中已鉴别出21个编码PDEs的基因。根据PDEs基因序列的相关性、调控的动力学模型、药理性质,PDEs可分成11个家族(PDEl一PDEll)¨j。PDE4家族是其中维持cAMP稳态的重要调节者。已有许多研究证明PDE4抑制剂在体内外具有广泛的药理作用,包括抗炎和免疫调节作用、抗抑郁和增强认知功能等,尤其是在抑制炎症方面的功能受到广泛的关注。由于使用后患者出现恶心、呕吐和腹泻等不良反应,绝大部分PDE4抑制剂最后止步于临床试验阶段。近年来,发现
PDE4B亚型选择性抑制剂可能保留更多有益的抗
炎效果,且没有催吐这一副作用旧1。另外,吸人剂型和皮肤外用剂型的出现,可能提高PDE4抑制剂在呼吸系统炎症性疾病和皮肤病中的疗效∞J。目前已经有许多新型PDE4抑制剂在各种炎症模型和临床试验中表现出良好的疗效,本文就近年来PDFA抑制剂治疗炎症性疾病的研究进展进行
综述。
1
PDE4简介
PDE4广泛分布于哺乳动物的各种细胞和组织,这提示其具有多样的生物学功能。目前已知
PDFA家族可分为4个亚类:PDE4A、4B、4C、4D,每个亚类都由不同的基因编码和染色体定位。由于每个基因的多剪接位点和多启动子,每个亚类
有多个转录本¨J。PDFA也是大多数免疫和炎症细胞内主要的cAMP—PDE同功酶,包括T细胞、B
细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和巨
噬细胞悼j。在这些免疫和炎症细胞中PDE4亚型主要以PDE4A、PDE4B、PDE4D为主,PDE4C表达很少。PDE4亚型基因敲除小鼠的研究结果提示PDE4B涉及脂多糖(LPS)介导的单核细胞和
巨噬细胞合成TNF—a141及小鼠过敏性哮喘模型
Th2细胞功能调控¨j,而PDE4D是呕吐不良反应的可能原因MJ。各PDE4亚型在细胞内的表达水平因不同炎症刺激而呈现差异,如LPS可选择性
万方数据
地诱导人类循环单核细胞的PDFAB2mRNA表达。而吸烟诱导外周血单核细胞PDE4A4和
PDE482高表达,且吸烟的慢性阻塞性肺病
(chronicobstructivepulmonarydiseases,COPD)患
者的肺泡巨噬细胞内PDE4A4明显高表达。只有
部分PDE4抑制剂能抑制LPS介导人肺泡巨噬细
胞的TNF—Ot释放。这可能是由于巨噬细胞中存在PDE3,而PDE3和PDE4的双重抑制剂可以完全抑制LPS的这种效应。中性粒细胞以PDE482
为主,而嗜酸性粒细胞以PDE4A为主。PDE4抑制剂能够抑制中性粒细胞及嗜酸性粒细胞释放多
种促炎介质及延缓细胞的凋亡【3J。
已有大量的研究表明,口服和吸入PDE4抑制剂均能抑制过敏原介导的豚鼠、小鼠和大鼠肺
嗜酸细胞增多,还能抑制小鼠过敏原介导的气道
高反应性和用力肺活量(FVC)减少,抑制卵白蛋白介导的啮齿类模型中黏液产生和杯状细胞增生,抑制气道重塑等。川。前期虽有许多PDE4抑制剂进入临床试验,但均因安全性问题没能成功上市。GSK256066是目前第一个临床有效治疗哮喘的吸人型PDE4抑制剂。GSK256066对PDE4具有高度选择性,是PDEl、2、3、5、6的380000倍以上,是PDE7的2500倍以上,与PDE4的A—D
亚型具有相等的亲合力,对咯利普兰(rolipram)绪
合位点具有高度亲合力。GSK256066对PDE4B具有缓慢而紧密的结合能力[表观半数抑制浓度
(IC50)=3.2pmol;稳态IC50<0.5pm01)比以往
报道的任何化合物都要强大,比如罗氟司特
(roflumilast,ICsn=390pm01)、替托司特(tetomilast,IC50=1.6
nm01)、西洛司特
(cilomilast,ICs0=74nm01)悼o。GSK256066吸人
能抑制卵白蛋白诱导的BN大鼠肺部嗜酸性粒细胞炎症[半数有效量(ED,。)=0.4斗g/kg],作用优于糖皮质激素氟替卡松(ED,。=33¨g/kg),且用雪貂检测无呕吐反应一J。Ⅱ期临床试验中,
GSK256066
87.5斗g每天1次吸入7d后进行抗原攻击,24
h后测定患者乙酰甲胆碱
(methacholine)的反应性。结果表明,与安慰剂比较,GSK256066能显著抑制早期喘息反应,能抑
制第1秒用力呼气量(FEVl)谷值和加权平均FEVl的下降,抑制率分别为40.9%(P=0.014)
宋顺德,等.环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
和57.2%(P=0.014);同时也能改善晚期喘息反应,与安慰剂比较,能改善FEVl谷值和加权平均FEVl的下降,改善率分别为26.2%(P=0.007)
和34.3%(P=0.005);且耐受性好,吸人用药后4h,大多数患者血浆中无法测到药物,即全身暴露少H0。。另一吸人型PDE4抑制剂CHF-6001
也已在英国的3个临床试验中心完成临床Ⅱ期安全性评估,但结果尚未见报道…J。
3罗氟司特、GSK256066治疗COPD
罗氟司特(roflumilast,商品名daliresp)是近十多年来首个获美国食品与药品监督管理局及欧盟
批准的新一类COPD治疗药物,目前已在欧盟、美
国、加拿大上市。该药服用量为口服500lag,每天
1次,适用于治疗伴支气管炎的严重COPD患者的
咳嗽及黏液过多症状,但不适用于原发性肺气肿等其他类型COPD。罗氟司特作为一类新药已经纳入COPD治疗的全球倡议指南¨2。。临床前在体研究表明,罗氟司特能减轻COPD疾病的关键机制,包括烟草烟雾诱导的肺部炎症、黏膜纤毛异常、肺纤维化和肺气肿重塑、氧化应激、肺血管重建和肺动脉高压。体外实验中,罗氟司特的代谢物N氧化物能影响许多细胞,如中性粒细胞、单核细胞/巨噬细胞、CD4+和CD8+T细胞、内皮细胞、上皮细
胞、平滑肌细胞和成纤维细胞。通过影响这些细
胞,罗氟司特能减少病情加重和改善肺功能¨3|。COPD是多组分疾病,需要药物具备广泛作用,而这种作用可能由PDE4抑制来实现,但罗氟司特不是直接支气管扩张剂。近期一项关于罗氟司特治疗COPD的安全性和有效性的系统分析纳入了8项临床试验(8698例),结果显示,与安慰剂相比,罗氟司特显著减少中度至重度急性发作,但不减少严重恶化和病死率。相对安慰剂组,罗氟司特显著改善患者肺功能而不是生活质量。罗氟司特引起的不良事件和由于不良事件导致的治疗停药比安慰剂组更频繁。但在COPD的安全性数据库里
(12054例),严重不良事件的总发生率两组间差异
无统计学意义。然而,与安慰剂比较,采用罗氟司
特者发生心房颤动(0.4%与0.2%,P=0.02)和自
杀倾向(0.08%与0)更频繁0143。2013年,由中国大陆、中国香港和新加坡12个医学研究中心历时两年共同完成了罗氟司特对亚洲人群的安全性和有效性临床Ⅲ期研究。结果表明罗氟司特能持续
万方数据
改善支气管扩张剂使用前后FEVl和FVC,最常见
的不良反应为腹泻(6.o%与1.o%),提示其能明显改善亚洲人群重症COPD患者的肺功能,且耐受
性较好¨“。
GSK256066的临床前体外和体内研究表明,GSK256066能抑制LPS诱导人外周血单核细胞产
生TNF一仅(IC蚰=0.01nm01),而罗氟司特、替托司
特、西洛司特的Ic∞值分别是5、22、389
nmol旧o。
GSK256066气道给药能抑制LPS诱导的大鼠肺中性粒细胞炎症,ED∞为1.1∥kg(混悬液)和2.9g/kg(干粉),比糖皮质激素氟替卡松混悬液作用
更强大(ED50=9.39/kg)归1。目前吸人性PDFAB抑制剂GSK256066也已通过针对中度COPD患者
的临床Ⅱ期安全性评估。该临床研究中,与常规沙丁胺醇(商品名舒喘灵)治疗相比,GSK256066在抗炎、改善肺功能方面相似,但有更好的疗效趋势和
较少的不良反应发生¨引。这些提示PDE4应用于COPD还有待进一步研究。4替托司特治疗炎症性肠病
已有大量的研究证明,在各种临床前动物模型上,PDE4抑制剂能预防肠炎及逆转已发生的肠炎¨7|。三硝基苯磺酸和吲哚美辛介导的肠炎模拟了克罗恩病和溃疡性结肠炎——两种人类主
要的炎性肠病。PDE4抑制剂除了对这些模型有
明确的抗炎作用外,还具有抑制组织重塑的作用。在三硝基苯磺酸诱导的大鼠大肠炎模型上,咯利
普兰(rolipram)可以防止肠道胶原蛋白沉积¨8|。而PDE4抑制剂替托司特(tetomilast,OPC一6535)
不仅能抑制黏附分子形成和中性粒细胞破裂、氧自由基产生,还能抑制TNF—Ot等促炎性细胞因子分泌和核因子KB活化¨9|。替托司特治疗活动性溃疡性肠炎的Ⅱ期临床结果显示:与安慰剂组比较,在严重疾病发生方面能显著改善ⅢJ。替托司特治疗中度溃疡性结肠炎的Ⅲ期临床研究与Ⅱ期临床研究比较,治疗效果和安全性更明显;与美沙拉嗪比较,替托司特呈现更好的疗效趋势¨9|。
5
Apremilast等治疗皮肤病
早在1980年,有研究发现过敏性皮炎患者
的白细胞中PDEs具有高活性,导致白细胞高反应性和炎症‘21|。在小鼠皮炎模型上,日本研究人员发现PDE4抑制剂西洛司特、咯利普兰等能
浙江大学学报(医学版)JournalofZhejiangUniversity(MedicalSciences)
抑制皮炎组织中的髓过氧化物酶活性旧2|。在后续研究中,研究者发现PDE4B抑制剂KF66490能明显抑制皮炎小鼠耳朵厚度的增加,抑制IL4
和IL—lB水平,抑制成纤维细胞和CD3+T细胞
扩散,且与咯利普兰相比,KF66490催吐副作用
较轻¨…。Apremilast(CCl0004)对PDE4亚型的
抑制效力中等,对PDE4A4、PDE482、PDE4C2和PDE4D3的Ic,o值分别是20、49、50和30
nmol,
而对其他PDEs酶活性、腺苷受体或激酶没有影响,提示apremilast是一个高选择性PDE4抑制剂[21J。Apremilast通过靶向抑制PDE4调控多种炎症通路。在人的细胞模型上,apremilast能抑制炎症介质如TNF一仅、IL.12、IL.2、IFN一1、IL一5、IL-8、LTB4及黏附分子CDl8/CDllb(Mac一1)等的产生Ⅲj。目前已完成apremilast治疗过敏性皮炎Ⅲ]、贝赫切特综合征‘253及银屑病‘26]
的Ⅱ期临床试验。Apremilast按20mg每天两次
给药3个月能显著改善皮肤瘙痒和皮肤病患者
生活质量指数(DLQI)。Apremilast按30mg每
天两次给药3个月能显著降低患者DLQI和湿疹面积及严重程度指数(EASI);给药6个月,DLQI、视觉模拟评分、EASI均明显下降,提示apremilast具有良好的治疗效果。以上临床试验的病例数较少,仍需进一步开展临床有效性和安全性评估。另外,外用PDE4抑制剂也能明显改善其不良反应,如AN2728、AN2898、E6005等目前已完成Ⅱ期临床试验,可能进入Ⅲ期临床试验。这些药物与非甾体类抗炎药疗效相当,但具更好的安全性和耐受性∞7J。
6
Apremilast治疗关节炎
临床前研究表明,apremilast能剂量依赖地降低小鼠类风湿关节炎模型的关节炎临床评分,维持关节正常结构。此外,apremilast能剂量依赖地抑制培养的类风湿关节炎患者滑膜细胞自发释放TNF.Ot。最重要的是,与第一代PDE4抑制剂咯利普兰相比,apremilast对患者无明显行为影响旧8|。体外研究表明apremilast能抑制外周血单个核细
胞产生趋化因子CXCL9、CXCLl0及细胞因子TNF—Ot、IFN—Y、IL-2、IL一12、IL一23等,抑制自然杀
伤细胞和角质细胞产生TNF—Ot。在体研究表明,apremilast能显著降低上皮的厚度和增殖,降低银屑病特征性病理改变,降低损伤皮肤TNF-d、人白
万方数据
细胞抗原DR和ICAM一1的表达心引。目前apremilast正在进行类风湿关节炎和银屑病关节炎的临床Ⅱ期安全性和有效性研究Ⅲ’引。在银屑病和银屑病关节炎方面,3个多中心双盲随机研究表明,apremilast相对于安慰剂能减少75%以上患者的银屑病损伤面积和降低严重程度指数,且药物不良反应较少。这为apremilast治疗银屑病和银屑病关节炎临床Ⅲ期试验提供了很好的数据支持‘2
6|。
7展望
近年来针对炎症性疾病的PDE4靶向治疗取
得了一定进展,比如第一个PDE4抑制剂罗氟司特
终于上市。Apremilast是目前临床试验中发展最前沿的PDE4抑制剂,可用于治疗多种自身免疫病,尤其是皮肤病和关节炎。美国新基医药(CelgeneCooperation)的数据显示,apremilast可能成为第二
个上市的PDE4抑制剂旧3。。为规避口服给药带来
的问题,有些公司开始尝试局部用药,如吸入给药治疗呼吸系统疾病(在结构上增加一个亲脂基团以延长在肺内的贮留时问)、皮肤外用治疗过敏性皮炎、银屑病。此外,开发亚型选择性抑制剂、吸人型靶向PDE4反义寡核苷酸也是解决恶心、呕吐等副作用的手段一J。另外,单纯靶向PDE4可能不能完全解决气道炎症,因为肺组织里还存在许多其他
PDE类型,因此靶向多个PDEs可能发挥理想的呼吸系统抗炎作用"J。近年来也出现了许多双向活性的混合型药物,如PDE3/PDE4抑制剂RPL-554,
双功能药物GS-5759(作用与PDE4抑制剂罗氟司特+长效B2受体激动剂indacaterol相当)"’2
7|。
最近美国deCODE公司开拓了PDE4D的变构调节
剂这一新领域,这些化合物与PDE4D催化位点的“谷氨酰胺开关”及UCR2(cAMP水解的负性调节物)交互作用,不完全抑制酶活性(最大抑制率为80%一90%),在发挥药效同时减少致呕吐等副作
用mJ。虽然这项研究还处于初期,但前景相当诱
人。综上所述,相信新型PDE4靶向药物将在不久的将来为慢性炎症性疾病患者带来福音。
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・学术动态・
《自然:医学》报道检测循环肿瘤DNA的超灵敏新方法:CAPP—Seq法
循环肿瘤DNA(ctDNA)是一种无细胞状态的胞外DNA,存在于外周血、滑膜液、脑脊液等体液中,亦称血浆DNA或血清DNA,由单链DNA或双链DNA以及单双链DNA混合组成,以DNA蛋白质复合物或游离DNA两种形式存在。正常人循环血中少量游离DNA主要来源于细胞核DNA和线粒体DNA,常小于10ns/ml。而肿瘤患者循环DNA主要来自肿瘤细胞,其血浆DNA浓度平均可达180no/ml。目前,循环DNA量和性质的改变与肿瘤相关分析是目前的一个研究热点,尤其对于实体瘤来说,检测ctDNA具有无创、可重复监测的优点,且大量一期和二期临床研究数据已证明ctDNA在临床肿瘤的早期诊断、疗效观察、预后评估及转移风险分析等具有巨大的应用价值。但由于缺乏高灵敏和高特异检测方法,限制了其在临床的应用。
最近来自Stanford大学的研究者们研究出一种经济的且具有高敏感性的定量检测ctDNA方法——肿瘤个体化分析
深度测序法(cancer
personalizedprofilingbydeep
sequencing,CAPP—Seq法)。研究者以非小细胞肺癌(NSCLC)为例向我
们展示了CAPP.Seq法的科学性及优越性。CAPP.Seq法就是在肿瘤基因突变数据库(COSMIC)来源寻找复发突变相关的外显子,再从肿瘤基因图谱库的407位NSCLC患者全基因组测序结果筛选。由于部分NSCLC有ALK、ROSl、RET相关的重排,也将这些基因中复发突变的外显子或内含子包含在内。最后应用一种最大化迭代算法设计出NSCLC
etDNA
的“筛选器”(selector),其能识别139个复发突变基因中的521个外显子及12个内含子,长度约为125kb,平均能够识别,.4个单核苷酸突变,经过方法优化并以新一代测序法(NGS)测序后,在96%的NSCLC患者中有效,得到满意的检测效
果。研究者在不同时期的NSCLC患者中对CAPP—Seq的可行性进行了验证,发现I期NSCLC患者的诊断敏感性为50%,1I一1V期NSCLC患者的诊断敏感性达100%,而且各期肺癌患者的诊断特异性均在96%以上。即使etDNA比例低至0.02%时也能检测到。用CAPP—Seq测定的ctDNA水平与肿瘤体积(用cT和PET评估测定)之间存在显著相关性(P=0.0002,R2=0.89)o相关论文“An
uhrasensitivemethod
forquantitating
circulatingtumorDNAwithbroadpatient
coverage”见http://www.nature.com/nm/journal/v20/n5/full/nm.3519.html。
未来通过CAPP—Seq技术,f临床医生有望快速、非侵袭性地诊断并监测实体肿瘤,筛查健康和高危患者,观察患者的治疗反应以及肿瘤随时间推移发生的演变。
(尤良顺钱文斌)
万方数据
环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
宋顺德, 汤慧芳, SONG Shun-de, TANG Hui-fang
浙江大学医学院浙江呼吸药物研究实验室,浙江杭州,310058浙江大学学报(医学版)
Journal of Zhejiang University(Medical Sciences)2014,43(3)
本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zjdxxb-yxb201403015.aspx
浙江大学学报(医学版)
2014年5月
JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITY(MEDICALSCIENCES)
May2014
http://www.joumals.zju.edu.cn/medDOI:10.3785/j.issn.1008-9292.2014.05.015
・综述・
环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
宋顺德,汤慧芳
浙江大学医学院浙江呼吸药物研究实验室,浙江杭州310058
[摘要]环腺苷酸(cAMP)特异性磷酸二酯酶4(PDFA)抑制剂是治疗炎症性疾
病药物研究热点之一。PDE4抑制剂可通过增加cAMP浓度,进而抑制多种炎症细
胞的炎症反应。许多针对炎症的PDE4靶向抑制剂目前正处于各期临床试验,如
GSK256066治疗哮喘,罗氟司特和GSK256066治疗慢性阻塞性肺病,替托司特治
疗炎性肠病,apremilast治疗皮肤病及关节炎等。本文就PDE4抑制剂靶向治疗炎症性疾病的研究新进展作一综述。[关键词]
环AMP;磷酸二酯酶抑制剂/治疗应用;炎症/药物疗法;肺疾病,慢性
阻塞性/药物疗法;哮喘/药物疗法;结肠炎,溃疡性;关节炎,类风湿;综述
[中图分类号]R96
[文献标志码]A
ProgressinPDE4targetedtherapyfor
inflammatorydiseases
SONGShun—de,TANG
Hui—fang(Zhejiang
RespiratoryDrugsResearchLaboratory,
ZhejiangUniversitySchoolofMedicine,Hangzhou310058,China)
Correspondingauthor:TANG
Hui-fang,E—mail:tanghuifang@班.edu.crt
[Abstract]
cAMP—specificphosphodiesterasetype
4(PDE4)is
one
ofthehot
targets
fortreatment
of
inflammatory
diseases.PDE4inhibitorscan
suppress
inflammation
byincreasing
the
concentrationof
cAMP
in
inflammatory
cells.The
efficacyandsafetyevaluationsofseveralPDFAinhibitorsare
currentlycarried
on
inclinicaltrials.forexampleGSK256066
in
asthma.roflumilastandGSK256066
in
chronicobstructivepulmonarydisease,tetomilastininflammatoryboweldisease,and
apremilastindermatitisandarthritisetc.Thisarticlereviewsthe
recent
progress
on
PDE4一targetedtherapyforinflammatorydiseases.
[Keywords]
CyclicAMP;Phosphodiesteraseinhibitom/therapeuticUSe;Inflammation/
drugtherapy;Pulmonarydisease,chronicobstructive/drugtherapy;Asthma/drugtherapy;Colitis,ulcerative/drugtherapy;Arthritis,rheumatoid/drugtherapy;Renew
[JZhejiangUniv(MedicalSci),2014,43(3):353-358.]
收稿日期:2014-03-08
接受日期:2014-04-20
基金项目:国家自然基金项目(30800497,81170536);浙江省医药卫生优秀青年科技人才专项科研基金(2008QN009).作者简介:宋顺德(1988一),硕士研究生,从事呼吸药理学研究;E.mail:songshunde@foxmail.tom通讯作者:汤慧芳(1973一),博士,副教授,从事抗炎免疫药理学研究;E—mail:taJlghuifang@zju.edu.ca
万方数据
浙江大学学报(医学版)Journal
of
ZhejiangUniversity(MedicalSciences)
环腺苷酸(3,'5"-cyclic
adenosine
mono—
phosphate,cAMP)和环鸟苷酸(3j
5"-cyclic
guanosine
monophosphate)是细胞内重要的第二信
使,而磷酸二酯酶(phosphodiesterases,PDEs)是降解前两者的唯一途径。目前已知cAMP在细胞许多生物学功能中具有重要作用,包括免疫和炎症反应、平滑肌舒张和细胞凋亡等…。目前在哺乳动物的基因组中已鉴别出21个编码PDEs的基因。根据PDEs基因序列的相关性、调控的动力学模型、药理性质,PDEs可分成11个家族(PDEl一PDEll)¨j。PDE4家族是其中维持cAMP稳态的重要调节者。已有许多研究证明PDE4抑制剂在体内外具有广泛的药理作用,包括抗炎和免疫调节作用、抗抑郁和增强认知功能等,尤其是在抑制炎症方面的功能受到广泛的关注。由于使用后患者出现恶心、呕吐和腹泻等不良反应,绝大部分PDE4抑制剂最后止步于临床试验阶段。近年来,发现
PDE4B亚型选择性抑制剂可能保留更多有益的抗
炎效果,且没有催吐这一副作用旧1。另外,吸人剂型和皮肤外用剂型的出现,可能提高PDE4抑制剂在呼吸系统炎症性疾病和皮肤病中的疗效∞J。目前已经有许多新型PDE4抑制剂在各种炎症模型和临床试验中表现出良好的疗效,本文就近年来PDFA抑制剂治疗炎症性疾病的研究进展进行
综述。
1
PDE4简介
PDE4广泛分布于哺乳动物的各种细胞和组织,这提示其具有多样的生物学功能。目前已知
PDFA家族可分为4个亚类:PDE4A、4B、4C、4D,每个亚类都由不同的基因编码和染色体定位。由于每个基因的多剪接位点和多启动子,每个亚类
有多个转录本¨J。PDFA也是大多数免疫和炎症细胞内主要的cAMP—PDE同功酶,包括T细胞、B
细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和巨
噬细胞悼j。在这些免疫和炎症细胞中PDE4亚型主要以PDE4A、PDE4B、PDE4D为主,PDE4C表达很少。PDE4亚型基因敲除小鼠的研究结果提示PDE4B涉及脂多糖(LPS)介导的单核细胞和
巨噬细胞合成TNF—a141及小鼠过敏性哮喘模型
Th2细胞功能调控¨j,而PDE4D是呕吐不良反应的可能原因MJ。各PDE4亚型在细胞内的表达水平因不同炎症刺激而呈现差异,如LPS可选择性
万方数据
地诱导人类循环单核细胞的PDFAB2mRNA表达。而吸烟诱导外周血单核细胞PDE4A4和
PDE482高表达,且吸烟的慢性阻塞性肺病
(chronicobstructivepulmonarydiseases,COPD)患
者的肺泡巨噬细胞内PDE4A4明显高表达。只有
部分PDE4抑制剂能抑制LPS介导人肺泡巨噬细
胞的TNF—Ot释放。这可能是由于巨噬细胞中存在PDE3,而PDE3和PDE4的双重抑制剂可以完全抑制LPS的这种效应。中性粒细胞以PDE482
为主,而嗜酸性粒细胞以PDE4A为主。PDE4抑制剂能够抑制中性粒细胞及嗜酸性粒细胞释放多
种促炎介质及延缓细胞的凋亡【3J。
已有大量的研究表明,口服和吸入PDE4抑制剂均能抑制过敏原介导的豚鼠、小鼠和大鼠肺
嗜酸细胞增多,还能抑制小鼠过敏原介导的气道
高反应性和用力肺活量(FVC)减少,抑制卵白蛋白介导的啮齿类模型中黏液产生和杯状细胞增生,抑制气道重塑等。川。前期虽有许多PDE4抑制剂进入临床试验,但均因安全性问题没能成功上市。GSK256066是目前第一个临床有效治疗哮喘的吸人型PDE4抑制剂。GSK256066对PDE4具有高度选择性,是PDEl、2、3、5、6的380000倍以上,是PDE7的2500倍以上,与PDE4的A—D
亚型具有相等的亲合力,对咯利普兰(rolipram)绪
合位点具有高度亲合力。GSK256066对PDE4B具有缓慢而紧密的结合能力[表观半数抑制浓度
(IC50)=3.2pmol;稳态IC50<0.5pm01)比以往
报道的任何化合物都要强大,比如罗氟司特
(roflumilast,ICsn=390pm01)、替托司特(tetomilast,IC50=1.6
nm01)、西洛司特
(cilomilast,ICs0=74nm01)悼o。GSK256066吸人
能抑制卵白蛋白诱导的BN大鼠肺部嗜酸性粒细胞炎症[半数有效量(ED,。)=0.4斗g/kg],作用优于糖皮质激素氟替卡松(ED,。=33¨g/kg),且用雪貂检测无呕吐反应一J。Ⅱ期临床试验中,
GSK256066
87.5斗g每天1次吸入7d后进行抗原攻击,24
h后测定患者乙酰甲胆碱
(methacholine)的反应性。结果表明,与安慰剂比较,GSK256066能显著抑制早期喘息反应,能抑
制第1秒用力呼气量(FEVl)谷值和加权平均FEVl的下降,抑制率分别为40.9%(P=0.014)
宋顺德,等.环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
和57.2%(P=0.014);同时也能改善晚期喘息反应,与安慰剂比较,能改善FEVl谷值和加权平均FEVl的下降,改善率分别为26.2%(P=0.007)
和34.3%(P=0.005);且耐受性好,吸人用药后4h,大多数患者血浆中无法测到药物,即全身暴露少H0。。另一吸人型PDE4抑制剂CHF-6001
也已在英国的3个临床试验中心完成临床Ⅱ期安全性评估,但结果尚未见报道…J。
3罗氟司特、GSK256066治疗COPD
罗氟司特(roflumilast,商品名daliresp)是近十多年来首个获美国食品与药品监督管理局及欧盟
批准的新一类COPD治疗药物,目前已在欧盟、美
国、加拿大上市。该药服用量为口服500lag,每天
1次,适用于治疗伴支气管炎的严重COPD患者的
咳嗽及黏液过多症状,但不适用于原发性肺气肿等其他类型COPD。罗氟司特作为一类新药已经纳入COPD治疗的全球倡议指南¨2。。临床前在体研究表明,罗氟司特能减轻COPD疾病的关键机制,包括烟草烟雾诱导的肺部炎症、黏膜纤毛异常、肺纤维化和肺气肿重塑、氧化应激、肺血管重建和肺动脉高压。体外实验中,罗氟司特的代谢物N氧化物能影响许多细胞,如中性粒细胞、单核细胞/巨噬细胞、CD4+和CD8+T细胞、内皮细胞、上皮细
胞、平滑肌细胞和成纤维细胞。通过影响这些细
胞,罗氟司特能减少病情加重和改善肺功能¨3|。COPD是多组分疾病,需要药物具备广泛作用,而这种作用可能由PDE4抑制来实现,但罗氟司特不是直接支气管扩张剂。近期一项关于罗氟司特治疗COPD的安全性和有效性的系统分析纳入了8项临床试验(8698例),结果显示,与安慰剂相比,罗氟司特显著减少中度至重度急性发作,但不减少严重恶化和病死率。相对安慰剂组,罗氟司特显著改善患者肺功能而不是生活质量。罗氟司特引起的不良事件和由于不良事件导致的治疗停药比安慰剂组更频繁。但在COPD的安全性数据库里
(12054例),严重不良事件的总发生率两组间差异
无统计学意义。然而,与安慰剂比较,采用罗氟司
特者发生心房颤动(0.4%与0.2%,P=0.02)和自
杀倾向(0.08%与0)更频繁0143。2013年,由中国大陆、中国香港和新加坡12个医学研究中心历时两年共同完成了罗氟司特对亚洲人群的安全性和有效性临床Ⅲ期研究。结果表明罗氟司特能持续
万方数据
改善支气管扩张剂使用前后FEVl和FVC,最常见
的不良反应为腹泻(6.o%与1.o%),提示其能明显改善亚洲人群重症COPD患者的肺功能,且耐受
性较好¨“。
GSK256066的临床前体外和体内研究表明,GSK256066能抑制LPS诱导人外周血单核细胞产
生TNF一仅(IC蚰=0.01nm01),而罗氟司特、替托司
特、西洛司特的Ic∞值分别是5、22、389
nmol旧o。
GSK256066气道给药能抑制LPS诱导的大鼠肺中性粒细胞炎症,ED∞为1.1∥kg(混悬液)和2.9g/kg(干粉),比糖皮质激素氟替卡松混悬液作用
更强大(ED50=9.39/kg)归1。目前吸人性PDFAB抑制剂GSK256066也已通过针对中度COPD患者
的临床Ⅱ期安全性评估。该临床研究中,与常规沙丁胺醇(商品名舒喘灵)治疗相比,GSK256066在抗炎、改善肺功能方面相似,但有更好的疗效趋势和
较少的不良反应发生¨引。这些提示PDE4应用于COPD还有待进一步研究。4替托司特治疗炎症性肠病
已有大量的研究证明,在各种临床前动物模型上,PDE4抑制剂能预防肠炎及逆转已发生的肠炎¨7|。三硝基苯磺酸和吲哚美辛介导的肠炎模拟了克罗恩病和溃疡性结肠炎——两种人类主
要的炎性肠病。PDE4抑制剂除了对这些模型有
明确的抗炎作用外,还具有抑制组织重塑的作用。在三硝基苯磺酸诱导的大鼠大肠炎模型上,咯利
普兰(rolipram)可以防止肠道胶原蛋白沉积¨8|。而PDE4抑制剂替托司特(tetomilast,OPC一6535)
不仅能抑制黏附分子形成和中性粒细胞破裂、氧自由基产生,还能抑制TNF—Ot等促炎性细胞因子分泌和核因子KB活化¨9|。替托司特治疗活动性溃疡性肠炎的Ⅱ期临床结果显示:与安慰剂组比较,在严重疾病发生方面能显著改善ⅢJ。替托司特治疗中度溃疡性结肠炎的Ⅲ期临床研究与Ⅱ期临床研究比较,治疗效果和安全性更明显;与美沙拉嗪比较,替托司特呈现更好的疗效趋势¨9|。
5
Apremilast等治疗皮肤病
早在1980年,有研究发现过敏性皮炎患者
的白细胞中PDEs具有高活性,导致白细胞高反应性和炎症‘21|。在小鼠皮炎模型上,日本研究人员发现PDE4抑制剂西洛司特、咯利普兰等能
浙江大学学报(医学版)JournalofZhejiangUniversity(MedicalSciences)
抑制皮炎组织中的髓过氧化物酶活性旧2|。在后续研究中,研究者发现PDE4B抑制剂KF66490能明显抑制皮炎小鼠耳朵厚度的增加,抑制IL4
和IL—lB水平,抑制成纤维细胞和CD3+T细胞
扩散,且与咯利普兰相比,KF66490催吐副作用
较轻¨…。Apremilast(CCl0004)对PDE4亚型的
抑制效力中等,对PDE4A4、PDE482、PDE4C2和PDE4D3的Ic,o值分别是20、49、50和30
nmol,
而对其他PDEs酶活性、腺苷受体或激酶没有影响,提示apremilast是一个高选择性PDE4抑制剂[21J。Apremilast通过靶向抑制PDE4调控多种炎症通路。在人的细胞模型上,apremilast能抑制炎症介质如TNF一仅、IL.12、IL.2、IFN一1、IL一5、IL-8、LTB4及黏附分子CDl8/CDllb(Mac一1)等的产生Ⅲj。目前已完成apremilast治疗过敏性皮炎Ⅲ]、贝赫切特综合征‘253及银屑病‘26]
的Ⅱ期临床试验。Apremilast按20mg每天两次
给药3个月能显著改善皮肤瘙痒和皮肤病患者
生活质量指数(DLQI)。Apremilast按30mg每
天两次给药3个月能显著降低患者DLQI和湿疹面积及严重程度指数(EASI);给药6个月,DLQI、视觉模拟评分、EASI均明显下降,提示apremilast具有良好的治疗效果。以上临床试验的病例数较少,仍需进一步开展临床有效性和安全性评估。另外,外用PDE4抑制剂也能明显改善其不良反应,如AN2728、AN2898、E6005等目前已完成Ⅱ期临床试验,可能进入Ⅲ期临床试验。这些药物与非甾体类抗炎药疗效相当,但具更好的安全性和耐受性∞7J。
6
Apremilast治疗关节炎
临床前研究表明,apremilast能剂量依赖地降低小鼠类风湿关节炎模型的关节炎临床评分,维持关节正常结构。此外,apremilast能剂量依赖地抑制培养的类风湿关节炎患者滑膜细胞自发释放TNF.Ot。最重要的是,与第一代PDE4抑制剂咯利普兰相比,apremilast对患者无明显行为影响旧8|。体外研究表明apremilast能抑制外周血单个核细
胞产生趋化因子CXCL9、CXCLl0及细胞因子TNF—Ot、IFN—Y、IL-2、IL一12、IL一23等,抑制自然杀
伤细胞和角质细胞产生TNF—Ot。在体研究表明,apremilast能显著降低上皮的厚度和增殖,降低银屑病特征性病理改变,降低损伤皮肤TNF-d、人白
万方数据
细胞抗原DR和ICAM一1的表达心引。目前apremilast正在进行类风湿关节炎和银屑病关节炎的临床Ⅱ期安全性和有效性研究Ⅲ’引。在银屑病和银屑病关节炎方面,3个多中心双盲随机研究表明,apremilast相对于安慰剂能减少75%以上患者的银屑病损伤面积和降低严重程度指数,且药物不良反应较少。这为apremilast治疗银屑病和银屑病关节炎临床Ⅲ期试验提供了很好的数据支持‘2
6|。
7展望
近年来针对炎症性疾病的PDE4靶向治疗取
得了一定进展,比如第一个PDE4抑制剂罗氟司特
终于上市。Apremilast是目前临床试验中发展最前沿的PDE4抑制剂,可用于治疗多种自身免疫病,尤其是皮肤病和关节炎。美国新基医药(CelgeneCooperation)的数据显示,apremilast可能成为第二
个上市的PDE4抑制剂旧3。。为规避口服给药带来
的问题,有些公司开始尝试局部用药,如吸入给药治疗呼吸系统疾病(在结构上增加一个亲脂基团以延长在肺内的贮留时问)、皮肤外用治疗过敏性皮炎、银屑病。此外,开发亚型选择性抑制剂、吸人型靶向PDE4反义寡核苷酸也是解决恶心、呕吐等副作用的手段一J。另外,单纯靶向PDE4可能不能完全解决气道炎症,因为肺组织里还存在许多其他
PDE类型,因此靶向多个PDEs可能发挥理想的呼吸系统抗炎作用"J。近年来也出现了许多双向活性的混合型药物,如PDE3/PDE4抑制剂RPL-554,
双功能药物GS-5759(作用与PDE4抑制剂罗氟司特+长效B2受体激动剂indacaterol相当)"’2
7|。
最近美国deCODE公司开拓了PDE4D的变构调节
剂这一新领域,这些化合物与PDE4D催化位点的“谷氨酰胺开关”及UCR2(cAMP水解的负性调节物)交互作用,不完全抑制酶活性(最大抑制率为80%一90%),在发挥药效同时减少致呕吐等副作
用mJ。虽然这项研究还处于初期,但前景相当诱
人。综上所述,相信新型PDE4靶向药物将在不久的将来为慢性炎症性疾病患者带来福音。
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ANDREWS
[本文编辑沈敏蒋婉洁]
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・学术动态・
《自然:医学》报道检测循环肿瘤DNA的超灵敏新方法:CAPP—Seq法
循环肿瘤DNA(ctDNA)是一种无细胞状态的胞外DNA,存在于外周血、滑膜液、脑脊液等体液中,亦称血浆DNA或血清DNA,由单链DNA或双链DNA以及单双链DNA混合组成,以DNA蛋白质复合物或游离DNA两种形式存在。正常人循环血中少量游离DNA主要来源于细胞核DNA和线粒体DNA,常小于10ns/ml。而肿瘤患者循环DNA主要来自肿瘤细胞,其血浆DNA浓度平均可达180no/ml。目前,循环DNA量和性质的改变与肿瘤相关分析是目前的一个研究热点,尤其对于实体瘤来说,检测ctDNA具有无创、可重复监测的优点,且大量一期和二期临床研究数据已证明ctDNA在临床肿瘤的早期诊断、疗效观察、预后评估及转移风险分析等具有巨大的应用价值。但由于缺乏高灵敏和高特异检测方法,限制了其在临床的应用。
最近来自Stanford大学的研究者们研究出一种经济的且具有高敏感性的定量检测ctDNA方法——肿瘤个体化分析
深度测序法(cancer
personalizedprofilingbydeep
sequencing,CAPP—Seq法)。研究者以非小细胞肺癌(NSCLC)为例向我
们展示了CAPP.Seq法的科学性及优越性。CAPP.Seq法就是在肿瘤基因突变数据库(COSMIC)来源寻找复发突变相关的外显子,再从肿瘤基因图谱库的407位NSCLC患者全基因组测序结果筛选。由于部分NSCLC有ALK、ROSl、RET相关的重排,也将这些基因中复发突变的外显子或内含子包含在内。最后应用一种最大化迭代算法设计出NSCLC
etDNA
的“筛选器”(selector),其能识别139个复发突变基因中的521个外显子及12个内含子,长度约为125kb,平均能够识别,.4个单核苷酸突变,经过方法优化并以新一代测序法(NGS)测序后,在96%的NSCLC患者中有效,得到满意的检测效
果。研究者在不同时期的NSCLC患者中对CAPP—Seq的可行性进行了验证,发现I期NSCLC患者的诊断敏感性为50%,1I一1V期NSCLC患者的诊断敏感性达100%,而且各期肺癌患者的诊断特异性均在96%以上。即使etDNA比例低至0.02%时也能检测到。用CAPP—Seq测定的ctDNA水平与肿瘤体积(用cT和PET评估测定)之间存在显著相关性(P=0.0002,R2=0.89)o相关论文“An
uhrasensitivemethod
forquantitating
circulatingtumorDNAwithbroadpatient
coverage”见http://www.nature.com/nm/journal/v20/n5/full/nm.3519.html。
未来通过CAPP—Seq技术,f临床医生有望快速、非侵袭性地诊断并监测实体肿瘤,筛查健康和高危患者,观察患者的治疗反应以及肿瘤随时间推移发生的演变。
(尤良顺钱文斌)
万方数据
环腺苷酸磷酸二酯酶4抑制剂靶向治疗炎症性疾病研究新进展
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
宋顺德, 汤慧芳, SONG Shun-de, TANG Hui-fang
浙江大学医学院浙江呼吸药物研究实验室,浙江杭州,310058浙江大学学报(医学版)
Journal of Zhejiang University(Medical Sciences)2014,43(3)
本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zjdxxb-yxb201403015.aspx