血管肽酶抑制劑的研究進展

1、 題目：血管肽酶抑制劑的研究進展 學校：哈爾濱理工大學 姓名：張 軍 指導教師：于 曉 晶 血管肽酶抑制劑的研究進展 張 軍 （哈爾濱理工大學 化學與環(huán)境工程學院）摘要：血管肽酶抑制劑(Vasopeptidase inhibitors，VPI)是一類雙重肽酶抑制劑，能同時抑制血管緊張素轉換酶(Angiotensin converting enzyme，ACE)及中性內(nèi)肽酶（Neut ralendopeptidase，NEP)的活性。在降低腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)活性、增加血管舒張性、提高體內(nèi)緩激肽和心房鈉尿肽（Atrial natriuretic peptide, ANP）的濃

2、度及活性方面，具有比單用ACE抑制劑或NEP抑制劑更強的作用。大量臨床前動物實驗及臨床研究證實VPI治療各種心血管疾病如高血壓、心力衰竭等具有顯著療效。本文綜述VPI的作用機制、構效關系以及應用研究等方面的最新進展。關鍵詞：血管肽酶抑制劑；血管緊張素轉化酶； 中性內(nèi)肽酶； 構效關系引言 80年代初，人們發(fā)現(xiàn)除腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在高血壓患者體內(nèi)活性增強外，ANP水平也有所上升，后者對機體起保護作用。NEP則是疾病發(fā)展中引起舒血管肽ANP降解的主要因素，于是人們開發(fā)出NEP抑制劑?；谝陨险J識，自90年代起人們著手研究設計ACE及NEP雙重抑制劑血管肽酶抑制劑，其中有奧帕曲拉（Omapa

3、rilat，Oma)、法西多曲和山帕曲拉等。近年來，大量的研究資料顯示VPI是一類非常有前途的新型心血管疾病治療藥物1。以下詳細討論VPI的最新研究進展。1 VPI的作用機制VPI是單一結構化合物分子，它的作用機制與ACE、鈉利尿肽以及NEP等有關。11血管緊張素轉換酶 ACE是人體內(nèi)廣泛分布的鋅金屬肽酶，能夠催化血管緊張素(angiotensin, Ang)轉化成為血管緊張素(angiotensin, Ang)。Ang是RAAS的主要活性物質(zhì)，具有血管收縮作用，可增加心室后負荷2。RAAS長期過度激活可引起心肌細胞肥厚、細胞凋亡、間質(zhì)纖維化、血管及心室重構等，而加劇高血壓和心衰癥狀。VPI則

4、可通過抑制ACE而抑制Ang的產(chǎn)生發(fā)揮舒張血管、降低血壓、延緩心室重構和改善心功能的作用3。12 鈉利尿肽 鈉利尿肽是一組調(diào)節(jié)血容量和血壓的多肽激素，主要包括ANP、腦鈉利尿肽(BNP)、C型鈉利尿肽(CNP)。ANP和BNP分別是由心房、心室產(chǎn)生和分泌的激素，具有利尿、利尿鈉、降壓、抑制腎素 - 醛固酮分泌等多種生物作用，其中ANP還能抑制血管收縮劑內(nèi)皮素的產(chǎn)生。CNP主要是由血管內(nèi)皮分泌，除能舒張血管外還具有抑制平滑肌細胞增殖、遷移和細胞外基質(zhì)形成等心血管效應，并以自分泌和旁分泌的方式參與血管重塑， 在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要的病理生理意義，可能是內(nèi)源性抗損傷因素之一4?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)有3種

5、鈉利尿肽受體 (NPR)：NPR - A、NPR - B、NPR - C。NPR - A主要存在于內(nèi)皮細胞和腎的上皮細胞，ANP和BNP通過與NPR - A結合而發(fā)揮作用。NPR - B主要存在于血管平滑肌細胞, 是CNP的主要結合受體。NPR - C則與3種鈉利尿肽的清除有關，所以又稱為清除受體。鈉利尿肽通過與受體結合而發(fā)揮作用。13中性肽鏈內(nèi)切酶 NEP是一種結合于細胞膜的鋅金屬肽酶，它能夠在氨基酸親水性殘基部分切斷內(nèi)源性肽。這種金屬蛋白酶在結構上具有一個與ACE相似的催化單位，廣泛分布于內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、心肌細胞、腎表皮細胞和成纖維細胞上；它不僅能夠催化血管舒張肽類ANP、BNP和C

6、NP降解,而且能夠參與緩激肽的代謝過程。因此，抑制NEP可減少ANP、BNP、CNP和緩激肽的降解，發(fā)揮利尿鈉排泄和舒張血管的作用，從而降低血壓和心臟前后負荷。14 VPI ACE和NEP是具有相似結構和催化單位的鋅金屬蛋白酶，正是由于二者結構上的相似性，人們設計合成了具有雙重抑制作用VPI，即VPI是ACE和NEP 雙重酶抑制劑，一方面抑制ACE，減少Ang及醛固酮生成，從而抑制 RAAS，產(chǎn)生降低血壓、延緩心室重構和改善心功能的作用；另一方面抑制NEP，阻止其降解ANP、BNP 及Ang-17，最終發(fā)揮利尿、排鈉及擴管效應。同時，VPI提高體內(nèi)緩激肽(BK)水平，后者激動血管內(nèi)皮細胞的BK

7、(B2)受體，增加體內(nèi)NO含量，NO通過cGMP (NP系統(tǒng)的第二信使) 途徑抑制血管ET的基礎合成，從而降低體內(nèi)ET-1含量，進而抑制其縮血管效應及其促使血管平滑肌和內(nèi)皮細胞增殖的功能。VPI正是基于對 RAAS、NPS、內(nèi)皮素-1（ET -1）及BK等多方面的綜合作用，發(fā)揮強大的降壓效應5。 2 VPI的構效關系研究21巰?；念惢衔锿ㄟ^對卡托普利(1)進行結構改造，尋找ACE和NEP雙重抑制劑。用芐基取代甲基，同時用丙氨酸取代脯氨酸，得到化合物(2)。化合物(2)對ACE的抑制作用減弱，相反卻有很強的抑制NEP活性。在該化合物的基礎上，經(jīng)結構改造得到巰酰基二肽類化合物(3)，化合物(

8、3) 具有與(1)相同的ACE抑制活性，但對NEP的抑制作用卻是其 2 000倍，對(3)進一步改造，發(fā)現(xiàn)結構中的巰基是與受體結合的必需基團，延長巰基側鏈碳鏈的長度( n = 1)所得化合物(6、7)，對ACE及NEP的抑制作用比( n = 0)化合物(4、5)有顯著增強。S構型化合物(6)的抑制活性最強。進一步對(6)進行結構改造，合成了一系列巰?；念愌苌铮⒃u價了它們的抑制活性。芐基處分別被苯乙基或甲基取代，則化合物的抑制活性喪失。芐基的鄰位分別用甲基和氯取代，則ACE抑制活性降低，對NEP的抑制活性保持。分別用色氨酸和去甲纈氨酸代替丙氨酸，對ACE體外抑制活性改變較小，對體內(nèi)抑制活

9、性改變較大。在脯氨酸的4位分別用環(huán)己基和苯硫基取代，化合物活性基本保持。用四氫異喹啉羧基和二氫吲哚羧基取代脯氨酸，則化合物對NEP抑制活性保持，對ACE抑制活性有所降低。22巰基硫雜或氧雜氮卓酮類化合物對已報道具有ACE及NEP雙重抑制活性化合物(8)和(9)進行結構改造，合成了一系列二環(huán)硫雜與氧雜氮卓酮衍生物(1016)。這些化合物具有ACE及NEP雙重抑制活性，其中化合物(10)和(11)的活性強(ACE IC50分別為5和4 nmol·L-1，NEP IC5分別為8和4 mmol·L-1) ?；衔?10)即為Oma，在動物實驗中，具有促進尿鈉、ANP、環(huán)一磷酸鳥苷(

10、 cGMP）的排泄的活性，可產(chǎn)生抗高血壓作用。進一步對化合物(10)進行結構改造，合成了一系列衍生物，發(fā)現(xiàn)在氮卓酮C7位為二甲基取代的化合物(17)具有持久的作用活性。ACE及 NEP抑制模型顯示出良好的口服效果，并且臨床上與Oma同樣有效。23異羥肟酸二肽類化合物報道稱N甲?；u胺的化合物(18)具有NEP的抑制活性。有人在(18)的基礎上進行結構改造，合成了包含二肽的N甲酰基羥胺類化合物(1922)?；衔?20)具有較好的ACE及NEP抑制活性。用單環(huán)或雙環(huán)二肽取代基對化合物(20)進行改造，得到活性強的化合物(2326)?；钚栽u價結果表明， N甲?；u胺和鋅蛋白酶結合，具有良好的ACE

11、及NEP雙重抑制活性。 24氨基磷酸類化合物含有N磷酰甲基的化合物(27)具有選擇性的NEP抑制活性。在化合物(27)的基礎上，尋找具有ACE及NEP雙重抑制活性的化合物，合成了一系列含有N磷酰甲基及聯(lián)苯基甲基的衍生物(28，29)。研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯基甲基可以和NEP酶的S2結合，有較好的NEP抑制活性。當R為芐基或類似芐基取代時，化合物的活性比R為甲基時顯著增強。當R的芳環(huán)上有極性取代基時，活性普遍下降。當R為聯(lián)苯基甲基取代時，抑制 NEP活性增強，但抑制ACE活性不強。R為大基團取代如胡椒基或2萘基取代時，基本保持活性。R為異丁基或異丙基取代時具有很強的抑制活性(28： ACE IC50 =

12、50 nmol .L 1，NEP IC50 =2 nmol· L 1；29：ACE IC50 = 25 nmol·L 1，NEPIC50 = 3 nmol·L - 1)。R為叔丁基取代時抑制活性顯著下降。25其他類型含有茚滿烴基和巰基結構的化合物(3034)，研究發(fā)現(xiàn)當茚滿苯環(huán)R為氧甲基和溴取代時，對ACE及NEP的抑制活性較強，其中(2 S，3 R) 構型化合物(32，34)的抑制活性最強 ( 32：ACE IC50 =217 nmol· L 1， NEP IC50 = 416 nmol· L 1；34 ：ACE IC50 = 318 nmo

13、l· L 1，NEP IC50 = 411 nmol·L - 1)。這類化合物除具有ACE及 NEP的抑制活性外，對內(nèi)皮素轉化酶(ECE)也有一定的抑制活性6。 3藥代動力學VPI類藥物Oma抑制NEP和ACE的抑制常數(shù)( Ki )分別是9nmol/ L和6nmol/ L在一項隨機、安慰劑對照的試驗中，對健康受試者重復使用Oma后，測定尿和血漿心鈉素(ANP)、cGMP、血漿ACE活性、血漿腎素活性。發(fā)現(xiàn)伴隨尿ANP增加，尿排除的cGMP增加，血漿cGMP 升高。說明NEP受到抑制。Oma以劑量依賴的方式持續(xù)而顯著的降低血漿ACE的活性。另外 ,還觀察到血漿腎素活性呈現(xiàn)劑量

14、依賴的輕微但是持續(xù)的升高7。Oma口服后吸收迅速，052小時達峰濃度。血漿清除半衰期1419小時，可每天用藥一次維持療效。34天后藥物達到穩(wěn)態(tài)濃度，絕對口服生物利用度為31%。主要通過肝臟代謝清除，血漿總清除率為80L/h，超過肝臟血漿流量，提示有肝外器官參與Oma 的清除，其代謝產(chǎn)物主要通過腎臟排泄。血漿中代謝產(chǎn)物包括2-巰基- 3 -苯基 -戊酮酸( PMPA)、甲基化Oma、甲基化PMPA及環(huán)氧化Oma等。尿中代謝產(chǎn)物可分為三類：1)Oma 環(huán)酰胺結合物的水解產(chǎn)物，占56%；2) L - 半胱氨酸與Oma中二硫化物的混合物，8%；3)五種Oma的衍生物，占30%。以上提示Oma在體內(nèi)代謝

15、充分。4 VPI的應用41 降低血壓 各種動物實驗均證明VPI的降壓作用強而確切。有臨床資料表明, VPI可同時降低收縮壓和舒張壓，它對各種高血壓患者 (不論年齡、人種、性別)的降壓作用呈劑量依賴性， 對于收縮壓的降壓效果尤佳。VPI組降壓作用持久且不斷增強，而賴諾普利組患者血漿腎素水平明顯升高，其降壓作用逐漸減弱，這主要是由于VPI還同時抑制NEP從而加強了降壓作用。 一項關于美國黑人高血壓的研究也得出了同樣的結論。在其它治療高血壓的研究中，用動態(tài)血壓監(jiān)測對比奧馬曲拉和賴諾普利治療高血壓，發(fā)現(xiàn)奧馬曲拉組患者24h平均收縮壓和舒張壓下降幅度分別比賴諾普利組大6.8mmHg和2. 9mmHg；在

16、另一項類似的研究中，奧馬曲拉組患者24h平均收縮壓和舒張壓下降幅度分別較氨氯地平組患者大5.9mmHg和 4.4mmHg。兩項研究同時還表明奧馬曲拉降低收縮壓的作用較降低舒張壓的作用明顯8。42 對心衰的治療 Oma能治療各期(早期及晚期)和各種病因(犬的心動過速，倉鼠的心肌梗死等)所致心力衰竭。在Oma與福辛普利及卡托普利(captopril)的動物對照實驗中，三種藥物均使肺動脈壓、肺動脈楔壓、平均動脈壓及收縮壓降低，但Oma 降低平均動脈壓及收縮壓的幅度更顯著，減少心臟間質(zhì)及血管周圍間質(zhì)膠原沉積，改善心力衰竭時左室重構，而對心輸出量、血漿腎素水平及醛固酮水平無影響；另兩藥降低心輸出量，提高

17、機體血漿腎素、血管緊張素及醛固酮水平。心肌梗死所致心力衰竭倉鼠長期Oma治療，存活期明顯延長。此外，冠狀動脈結扎后24小時給予VPI持續(xù)40周，也明顯延長該心肌中度梗死所致心力衰竭大鼠的存活期9。有關VPI治療心衰的臨床資料還比較有限，最近的奧馬曲拉與依那普利降低心臟事件的大型隨機試驗比較了兩者的作用，結果顯示，奧馬曲拉可有效治療心衰，但并不比依那普利更有效，但是當采用更廣義的心力衰竭定義或將所有的心臟事件進行進一步分析時，提示奧馬曲拉較依那普利效果好，特別是對高血壓致心衰的患者療效優(yōu)于依那普利。43 對腎功能的保護 用VPI類藥物Oma治療急性快速心室起搏誘發(fā)的犬心衰模型，除尿鈉明顯增加同時

18、還伴有血漿和尿cGMP、鈉利尿肽濃度的升高及腎小球濾過率的增加。由于激肽和鈉利尿肽均存在于腎小管的刷狀緣上，有理由認為VPI可提供更強大的腎功能保護作用。5 結語高血壓和心力衰竭是主要的心血管疾病，在全世界威脅著成千上萬人的健康。這組疾病居高不下的發(fā)病率和死亡率，給社會帶來了沉重的經(jīng)濟負擔。盡管過去幾十年里，治療水平得到了飛速提高，但是病人們?nèi)匀浑y于得到滿意控制而經(jīng)歷著發(fā)病和死亡。VPI的出現(xiàn)，為治療高血壓和心力衰竭提供了新的、有用的手段。已有的研究資料顯示，VPI是一類非常有前途的新型高血壓和心衰治療藥物，它通過同時抑制ACE和NEP，增加體內(nèi)鈉利尿肽的濃度，促進尿鈉排泄，從而發(fā)揮降低血壓的作用；同時，它還具有內(nèi)皮保護、防止和逆轉代償性心肌肥大和心室重構的作用。但是，VPI與ACE抑制劑藥物相同，也會產(chǎn)生血管性水腫和咳嗽等副作用，有關VPI安全性評價的多中心臨床試驗正在進行當中。參考文獻1李能剛，徐進寶，吳曉明 血管緊張素轉換酶和中性肽鏈內(nèi)切酶的雙重抑制劑J 藥學進展，2000，24（3）：133-1362張廷杰 動脈功能與血壓及心血管病J心腦血管病防治，2002，2 (4)：1 33 錢方毅. 重視心力衰竭發(fā)病機制中的神經(jīng)內(nèi)分泌細胞因子系統(tǒng)的研究J中國循環(huán)雜志 2001，16（4）：131-1414楊俊娟, 唐朝樞, 張