NO 供體藥物的研究進(jìn)展

吳 巍，姚欣欣，史宏偉，朱辛奕 (吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院:.口腔科，.病理科，.眼科，吉林 吉林0)

一氧化氮(NO)的發(fā)現(xiàn)是生命科學(xué)史上的重大進(jìn)展之一，1992 年NO 被美國(guó)Science 雜志選為當(dāng)年的明星分子。相關(guān)研究表明，NO 作為細(xì)胞內(nèi)信使和效應(yīng)分子在血管擴(kuò)張、神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)、免疫炎癥的調(diào)節(jié)、腫瘤發(fā)生與轉(zhuǎn)移以及骨組織損傷修復(fù)方面起著十分重要的作用。人們對(duì)NO 之所以如此的重視和關(guān)注，主要有三點(diǎn)原因:1)NO 存在于人體各種組織和細(xì)胞中，廣泛參與調(diào)節(jié)各種生理病理過(guò)程;2)NO 是重要的信使，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);3)NO 供體在臨床應(yīng)用方面具有巨大的價(jià)值。

在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，多個(gè)系統(tǒng)的生理功能中內(nèi)源性NO 起著非常重要的作用，然而在疾病的早期狀態(tài)內(nèi)源性NO 生成量較少，使維持正常生理功能的NO 濃度發(fā)生改變，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生發(fā)展，此時(shí)及時(shí)的補(bǔ)充適宜濃度的外源性NO 對(duì)于疾病的治療和轉(zhuǎn)歸是非常必要的。另外，通過(guò)應(yīng)用外源性NO 供體探索疾病在生理病理過(guò)程的發(fā)生機(jī)制，還可以為研究新型特異性外源性NO 供體提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支持。NO 供體一般是指在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用可以釋放NO 的化合物，它可以是NO 體內(nèi)的運(yùn)輸形式，也可以是一種貯存形式，從而延長(zhǎng)NO 半衰期，并且可以克服攝入NO 所引起的不良反應(yīng)及不易控制的缺點(diǎn)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)類型的NO 供體，但較為重要的是硝酸酯、亞硝基硫醇、呋咱N-氧化物、偶氮二醇鹽、三唑-5-亞胺等幾類［1］。在化學(xué)上，NO 供體根據(jù)與NO釋放部位相連的原子(碳、氮、氧等)不同可分為六類:O-NO 供體、S-NO 供體、C-NO 供體、N-NO 供體、雜環(huán)-NO 供體和過(guò)渡金屬-NO 復(fù)合物［2］。

1 NO 供體藥物

1.1 有機(jī)硝酸鹽

硝酸鹽的擴(kuò)血管機(jī)制，主要通過(guò)NO-sGC 途徑實(shí)現(xiàn)，利用靜脈的特異選擇性，選擇周?chē)M織微血管進(jìn)行擴(kuò)張，使靜脈回心血量減少?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)減輕心臟負(fù)荷。其機(jī)制可能是硝酸鹽在血管平滑肌釋放，產(chǎn)生NO，NO 進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從內(nèi)皮細(xì)胞彌散到血管平滑肌細(xì)胞，激活鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(guanylate cyclase，cGMP)，使平滑肌和其他組織內(nèi)的cGMP 增多，導(dǎo)致肌球蛋白輕鏈去磷酸化，繼而胞漿的Ca2+濃度降低和血管平滑肌松弛，血管擴(kuò)張。

有機(jī)硝酸鹽是最常用的NO 供體，亞硝酸異戊酯和硝酸甘油(NTG)是最早用于心血管疾病的NO 供體類藥物。與其他血管擴(kuò)張藥物相比，硝酸鹽的優(yōu)點(diǎn)之一是給藥途徑廣，具有特異靜脈的特異選擇性，選擇周?chē)M織微血管擴(kuò)張，使靜脈回心血量減少?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)減輕心臟負(fù)荷，對(duì)局部組織增加供血，促進(jìn)局部組織損傷早期愈合，同時(shí)不增加心功能負(fù)擔(dān)特點(diǎn)。但硝酸鹽耐受性不好，有學(xué)者認(rèn)為硝酸酯在轉(zhuǎn)化為NO 的過(guò)程中，需要消耗巰基(SH)和半胱氨酸，而后者又不能及時(shí)的補(bǔ)充，因此NO 生成減少，硝酸酯的療效也減弱。因此在臨床上需要長(zhǎng)時(shí)間的靜脈應(yīng)用時(shí)，應(yīng)加用其他的血管活性藥以及綜合治療，盡快糾正循環(huán)系統(tǒng)的供血功能，減少耐藥。

1.2 硝普鈉

硝普鈉(SNP)是NO 產(chǎn)生的供體物質(zhì)，它的血管擴(kuò)張作用是通過(guò)NO 介導(dǎo)的，與硝酸鹽類NO 供體介導(dǎo)機(jī)制基本相同，但SNP 無(wú)靜脈的特異選擇性，對(duì)動(dòng)脈和靜脈平滑肌均有直接擴(kuò)張作用，所以對(duì)局部血流分布改變不多。SNP 一般不會(huì)自行分解釋放NO，除非暴露在日光下。它的作用機(jī)制目前尚不肯定，現(xiàn)在學(xué)者認(rèn)為組織依賴NO 的產(chǎn)生是通過(guò)膜聯(lián)蛋白介導(dǎo)的［3］。Bates 等［4］的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)SNP 生成NO 的反應(yīng)為:［Fe(CN)5NO］2+H2O→［Fe(CN)5H2O］2+NO，NO 的生成量與SNP 終濃度成正比，且隨著時(shí)間的推移呈線性升高。

1.3 嗎多明及其代謝物

NO 供體3-嗎啉代斯德酮亞胺(SIN-1)的內(nèi)源性前體是嗎多明。嗎多明首先在肝臟轉(zhuǎn)化成SIN-1，然后通過(guò)血管內(nèi)NO 介導(dǎo)途徑激活sGC，隨后羥基化，在血液中自行由SIN-1 轉(zhuǎn)變成SIN-1A。分子氧再將SIN-1A 轉(zhuǎn)化為SIN-1C，并釋放NO，分子氧可加速這一反應(yīng)。由于嗎多明轉(zhuǎn)化成SIN-1 的速度相對(duì)較慢，所以比傳統(tǒng)的硝酸鹽類NO 供體相比，它起效慢。

嗎多明和SIN-1 是傳統(tǒng)NO 供體有機(jī)硝酸鹽的替代物，可避免出現(xiàn)耐受性。與硝酸鹽相比，嗎多明及其代謝物在治療劑量即出現(xiàn)明顯的抗血小板活性，造成凝血障礙產(chǎn)生過(guò)氧化物，造成氧化損傷，所以臨床應(yīng)用時(shí)可能需要同時(shí)給予抗氧化劑來(lái)拮抗副產(chǎn)物過(guò)氧化物。

2 新型NO 供體藥物

近年來(lái)已出現(xiàn)了許多種類的NO 供體藥物，其中diazeniumdiolate 類(NONOates)、S-亞硝基硫醇類和介離子三噁唑類是主要的3類。

2.1 diazeniumdiolate 類

親核NO 供體diazeniumdiolate 是最近十幾年發(fā)展起來(lái)的具有優(yōu)良性能的外源性NO 供體藥物。其固體狀態(tài)是比較穩(wěn)定的，而在溶液中能自我分解，激活生物體內(nèi)的sGC 系統(tǒng)生成NO。由于diazeniumdiolate 能夠產(chǎn)生不同的NO 釋放速率并易于制備成不同的物理狀態(tài)，從幾秒鐘內(nèi)就能完全釋放NO 的局部快速活性藥物，到需持續(xù)數(shù)小時(shí)才能完成釋放的長(zhǎng)效控釋藥物都有，因此diazeniumdiolate 類是一類十分重要的NO 定點(diǎn)局部釋放的化合物。

Diazeniumdiolate 類藥物對(duì)NO 釋放速率的可預(yù)知性和與多種化合物的同用性，使其比大多數(shù)其他類NO 供體藥物具有更顯著的優(yōu)勢(shì)。目前，通過(guò)皮膚吸收或與高分子聚合物和塑料材料相連接，是diazeniumdiolate 研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

2.2 S-亞硝基硫醇類化合物

S-亞硝基硫醇類根據(jù)取代基團(tuán)的不同，其半衰期可從幾毫秒到幾個(gè)小時(shí)，所以其在溶液中的穩(wěn)定性不盡一致。S-亞硝基硫醇類的特點(diǎn)是在溶液中可自行分解為二硫化物，并且穩(wěn)定釋放NO，不產(chǎn)生血管耐受性，所以該類化合物是現(xiàn)有的NO 供體藥物的潛在替代品。但S-亞硝基硫醇類化合物在某些離子催化作用下可以引起快速的、不可控制的分解，使得S-亞硝基硫醇類化合物難以廣泛應(yīng)用于臨床治療?？刂坪徒K止S-亞硝基硫醇類化合物的不可預(yù)見(jiàn)性和不可控性分解，才能使這一類的NO 供體更好的應(yīng)用于臨床，才能成為理想的NO 供體。

2.3 介離子三噁唑衍生物

與其他類型的NO 供體相同，介離子3-芳基取代的噁唑-5-亞胺衍生物，其生物活性可能是通過(guò)溶解時(shí)自發(fā)釋放NO 來(lái)介導(dǎo)的。介離子三噁唑衍生物與許多其他新型NO 供體一樣，治療疾病的潛力還在探討中［5］，但可以肯定的是這些化合物具有NO 供體所介導(dǎo)的所有作用，包括血管擴(kuò)張、抑制血小板聚集、中性白細(xì)胞抑制、中性白細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)、抗菌、平滑肌細(xì)胞增殖抑制和腫瘤細(xì)胞分化抑制等。

3 NO 供體藥物的臨床作用

在許多疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，都可以看到NO 存在，需要適時(shí)的補(bǔ)充和調(diào)節(jié)NO 生成，所以外源性NO 供體對(duì)于這些疾病的預(yù)防和治療有重要意義。

3.1 心血管系統(tǒng)疾病

在心血管系統(tǒng)，由eNOS 合成的NO 是一種低濃度NO，在體內(nèi)通過(guò)cGMP 途徑發(fā)揮生理性作用，具有調(diào)節(jié)血管擴(kuò)張、抑制血小板聚集、控制其黏附于血管內(nèi)皮的作用，因此對(duì)血管張力的維持、血流動(dòng)力的調(diào)節(jié)及血壓的控制都具有重要作用。心血管疾病的發(fā)生存在很多細(xì)胞組織功能的減弱和障礙，相關(guān)研究證明［6］，內(nèi)皮細(xì)胞功能在心血管疾病時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的障礙，致使內(nèi)皮細(xì)胞衍生的NO 水平明顯減少，即eNOS合成的生理性濃度的NO 減少。因此，此時(shí)適當(dāng)?shù)慕o予外源性NO，并使其作用于血流或局部細(xì)胞及細(xì)胞損傷部位，可以維持正常生理性NO 需要量，從而保持血管內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，血管張力、血流動(dòng)力及血壓的正常。

3.2 免疫系統(tǒng)疾病

在免疫系統(tǒng)疾病中，此時(shí)體內(nèi)NO 的濃度升高，高濃度的NO 主要由iNOS 催化合成，高濃度的NO介導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)，同時(shí)也是白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的效應(yīng)因子［7］。同時(shí)白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞活化后可分泌NO，保持NO 的高濃度從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用［8］，保證正常組織的生理功能和改善受傷組織的自我修復(fù)。因此，在炎癥狀態(tài)中NO 供體可作為保護(hù)因子。另外，NO 還可作為細(xì)胞免疫因子滅殺入侵的微生物、病原體和腫瘤細(xì)胞，因而，NO 供體還可用作殺菌劑和抗腫瘤藥物［9］。

3.3 中樞神經(jīng)系統(tǒng)性疾病

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，NO 能夠通過(guò)信號(hào)介導(dǎo)調(diào)節(jié)多種蛋白質(zhì)和酶的改變，通過(guò)改變蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)其活性，從而廣泛參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞［10］。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病狀態(tài)中，NO 作為第二信使參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，傳遞細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的信號(hào)，從而調(diào)節(jié)腦血管的擴(kuò)張改變血流量，并形成神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)痛覺(jué)的反饋機(jī)制。正常生理濃度的NO 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，但是外源性NO 供體的過(guò)量釋放，改變機(jī)體內(nèi)NO 濃度則會(huì)直接導(dǎo)致神經(jīng)毒性。有研究證明，降低NO 的過(guò)量釋放，控制NO濃度則可拮抗神經(jīng)元的缺氧/缺糖損傷［11］。

3.4 骨組織疾病

已證實(shí)基礎(chǔ)濃度的NO 是破骨細(xì)胞行使正常功能所必需的，而高濃度的NO 則抑制破骨細(xì)胞的行為和功能，體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)由成骨細(xì)胞產(chǎn)生的生理濃度NO 可能作為成骨細(xì)胞生長(zhǎng)的刺激因子，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分裂，同時(shí)一些研究者也證實(shí)在緩慢釋放低濃度的NO 的外源性供體，能刺激成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。有研究證明，eNOS 合成NO 增多有助于改善骨組織周?chē)黾拥难鞑⒖烧T導(dǎo)骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞合成NO。iNOS 合成的大量NO 可抑制成骨細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡，并可抑制破骨細(xì)胞機(jī)能［12］。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前所研究的外源性NO 供體還存在缺乏組織特異性、半衰期短等問(wèn)題，有的還易產(chǎn)生致毒性和耐受性，所以臨床上對(duì)新型NO 供體的需求是迫切和渴望的。但目前在沒(méi)有理想的NO 供體出現(xiàn)前，有機(jī)硝酸鹽和SNP 仍是臨床主要的NO 供體，在心血管、免疫、神經(jīng)系統(tǒng)及骨組織損傷治療方法起著重要的作用。

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