摘 要： 尼氟灭酸是临床常用的非甾体类抗炎药, 其机制是抑制环氧合酶2的活性, 消炎、镇痛效果强于其他的非甾体类药物和水杨酸类药物, 同时它还是氯离子通道的阻断剂。研究显示, 尼氟灭酸可以缓解肺动脉高压, 减轻支气管哮喘, 抑制肿瘤细胞的增殖及转移。本文就尼氟灭酸的新增药理作用进行综述。
关键词： 尼氟灭酸; 氯通道阻断剂; 药理作用; 肺动脉高压; 哮喘; 肿瘤;
尼氟灭酸是一种临床广泛应用的非甾体类抗炎药, 其药理作用主要是抑制环氧合酶2的活性[1]。临床上用于治疗风湿类关节炎、痛经和缓解一些手术后的疼痛[2], 其消炎、镇痛作用强于其他的非甾体类药物和水杨酸类药物。不良反应多为胃肠道反应, 但在风湿性关节炎和骨关节炎的治疗中没有明显的副作用, 并表现良好的胃耐受性。研究显示, 尼氟灭酸不仅具有消炎、镇痛的作用, 还是氯离子通道的阻断剂, 可以阻断钙激活的氯离子通道 (calcium-activated chloride channels, CaCC) 、容量调节性氯离子通道 (volume-regulated anion channels, VRAC) 和囊性纤维跨膜电导调节体等。从而在肺动脉高压 (pulmonary artery hypertension, PAH) 、支气管哮喘、肿瘤、神经性疼痛和真菌感染等疾病的治疗中有一定的效果。
1、 尼氟灭酸在PAH方面的作用
PAH是由于各种原因引起肺动脉压异常增高的一种疾病, 慢性阻塞性肺疾病是我国PAH发病的主要原因[3]。PAH会使肺循环发生障碍、右心负荷增高, 甚至出现右心衰竭而导致死亡[4]。PAH的主要病理改变是肺血管收缩和血管重构。其中, 肺血管收缩是由于内皮细胞受损并释放大量缩血管物质而导致, 血管重构是由平滑肌细胞和成纤维细胞等过度增生而导致[5]。
1.1、 低氧性肺动脉高压与CaCC
低氧性肺动脉高压 (hypoxic pulmonary hypertension, HPH) 是PAH中一种常见的类型。目前有研究表明HPH患者细胞中Ca2+浓度较正常血压者细胞中高, 而肺动脉平滑肌细胞 (pulmonary artery smooth muscle cells, PASMCs) 上有大量CaCC, CaCC很容易被激活。长期的低氧使内皮细胞损伤, 内皮细胞释放多种生物活性物质, 如内皮素-1、血栓素、5-羟色胺和血管紧张素Ⅱ等[6]。这些生物活性物质和PASMCs上的受体结合, 激活G蛋白偶联受体, 使三磷酸肌醇作用于三磷酸肌醇受体通道, 促进肌浆网释放Ca2+, Ca2+增多可以激活CaCC, Cl-外流, 细胞去极化。当细胞去极化达到一定程度时激活电压门控的钙离子通道, Ca2+内流, 细胞内的Ca2+进一步增加, Ca2+和钙调蛋白 (calmodulin, CaM) 结合从而使细胞收缩[5,6,7,8,9]。内皮细胞释放的生物活性物质也可以通过与PASMCs上的受体结合, 直接激活电压门控的钙离子通道, 使Ca2+内流, Ca2+和CaM结合导致细胞收缩[5,10]。还有研究认为低氧、高二氧化碳的环境可直接使PASMCs通透性增加, 使Ca2+内流, Ca2+激活CaCC, Cl-外流, 细胞持续去极化, Ca2+内流增加, Ca2+和CaM结合, 激活收缩蛋白, 导致PASMCs收缩[8,9]。尼氟灭酸作为CaCC的阻断剂, 使Cl-外流减少, 细胞停止去极化, 进而使Ca2+内流减少, 与CaM结合能力降低, PASMCs收缩减弱。另外, 还有研究发现尼氟灭酸可以使TMEM16A的表达下降, TMEM16A是CaCC的主要组成蛋白[11,12,13]。以上均表明尼氟灭酸作为CaCC的阻断剂, 可以缓解PASMCs的收缩。
1.2、 HPH与MAPK/ERK信号通路
丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activatedproteinkinase, MAPK) 在真核细胞普遍表达, 通过MAPK/ERK信号通路与细胞增殖、凋亡密切相关。盛文超等[8,14]的研究发现低氧使细胞内Ca2+浓度增加, Ca2+激活MAPK/ERK信号通路, 促使PASMCs增殖。尼氟灭酸可以抑制MAPK的表达从而抑制细胞增殖。
2、 尼氟灭酸在支气管哮喘方面的作用
支气管哮喘是一种慢性炎症疾病, 主要临床症状为反复发作的喘息、胸闷、咳嗽和气促, 这主要与纤毛细胞和克拉拉细胞化生为杯状细胞有关[15]。杯状细胞增多使气道分泌过多黏液, 导致气道敏感度增加, 从而在微小的刺激下, 使哮喘发作。如果哮喘诊治不及时, 就会导致气管不可逆性地缩窄和气道重塑, 使病情加重, 甚至死亡。
2.1、 杯状细胞分泌及凋亡与CaCC
在正常情况下, 杯状细胞分泌少量黏液是对气道的保护。但是, 黏液过高的分泌就是一种病理状态, 也被认为是哮喘最主要的病理改变[16]。那么, 诱导杯状细胞凋亡和降低杯状细胞的分泌能力就成为治疗哮喘重要的研究方向。目前研究发现, 哮喘患者气道上皮细胞CaCC的表达水平均高于正常人, 且与杯状细胞的数量呈正相关[17], 说明CaCC主要在新增的杯状细胞上表达增多。TMEM16A作为CaCC的结构蛋白, 可以调节多种生理活动, 如黏液蛋白的分泌[18]。三磷酸尿苷 (UTP) 是一种介质, UTP与杯状细胞膜上的P2Y2受体结合, 使细胞内Ca2+增多, Ca2+和CaM结合, 黏液蛋白分泌增加。尼氟灭酸通过抑制UTP, 减少黏液蛋白的分泌, 使气道反应性降低, 缓解哮喘[19]。此外, 当有过敏源刺激时, 肥大细胞发生脱颗粒, 释放组胺、白三烯和白介素-13等生物活性物质, 引起组织水肿, 平滑肌收缩, 气道高反应和狭窄, 患者呼吸困难。有研究发现CaCC是一种分泌型的非完整膜蛋白, 尼氟灭酸可以通过阻断CaCC抑制组胺和白介素-13的释放, 抑制细胞脱颗粒, 缓解哮喘[16,19]。研究发现Bax的阳性率和杯状细胞的凋亡数呈正相关, 尼氟灭酸可以使促凋亡蛋白Bax高表达诱导杯状细胞凋亡[16]。另外, Kondo等[19]的研究发现尼氟灭酸可以通过抑制杯状细胞出胞作用, 降低哮喘小鼠气道的黏液高分泌, 从而减轻哮喘。
2.2、 气道重塑与c-fos
研究表明c-fos在哮喘患者的气道平滑肌细胞 (airway smooth muscle cell, ASMC) 中高表达, 而在正常细胞中低表达[20]。ASMC增殖可以导致气道重塑, 当有炎症、缺氧、疼痛等刺激出现时, c-fos的表达能力增加, 原癌基因和抑癌基因表达失衡。c-fos是组成Fos家族中的一员, Fos家族编码的蛋白与Jun家族编码的蛋白组成激活蛋白-1。激活蛋白-1结合在特定的DNA序列上调控细胞的增殖周期[21]。研究表明, c-fos不仅可以使ASMC增殖, 还参与了炎性介质如组胺、前列腺素、白三烯等的释放。这些炎性介质会使气道的反应性增加, 还会导致气道损伤, 使气道处于不断地损伤-修复状态, 加重气道重塑。研究发现尼氟灭酸可以抑制大鼠气道平滑肌细胞原癌基因c-fos的表达[20], 这表明尼氟灭酸在抑制ASMC增殖、防治气道重塑方面有重要作用。
3、 尼氟灭酸在肿瘤方面的作用
3.1、 肿瘤与离子通道
Ca2+的平衡失调在肿瘤的发生、发展中发挥着极其重要的作用。当细胞内Ca2+增加时, Ca2+与CaM结合, 是多种信号转导的共同通路, 包括细胞的增殖和转移。CaCC不仅可以调控细胞内外的Cl-浓度, 还可以间接影响细胞内外的Ca2+浓度。尼氟灭酸作为一种CaCC的非特异性阻断剂, 使细胞内Cl-外流减少, 细胞停止去极化, 电压门控的钙通道就不能激活, Ca2+内流减少, 不足以激活接下来的信号通路。Turner等[22]认为Cl-、K+和Ca2+在细胞体积的变化中发挥主要功能。细胞在有丝分裂前, 体积并不是逐渐增大, 而是发生凝结, 此过程称为“有丝分裂前凝集” (premitotic condensation, PMC) , 使细胞体积缩小, 质膜增厚。当Cl-通过VRAC外流时, 细胞内的水也随外流, 导致PMC发生。研究发现, 尼氟灭酸可以通过阻断VRAC抑制PMC的发生, 进而抑制细胞增殖。凋亡性细胞容积减小被认为是细胞发生凋亡的早期表现。研究认为凋亡性细胞容积减小与Cl-通过VRAC外流有关, Cl-外流导致水外流, 引起细胞体积减少。此外, 有研究发现, 在细胞的迁移和侵袭过程中, 细胞体积也会发生变化。当细胞处于低渗溶液时, 水在渗透压的作用下流入细胞内, 细胞肿胀达到一定程度时激活VRAC, Cl-和水外流, 细胞体积恢复, 此过程称为细胞调节性细胞容积减小。有研究表明, 药物阻断调节性细胞容积减小后, 细胞迁移和浸润停止[23]。研究发现, 尼氟灭酸作为CaCC和VRAC的阻断剂, 抑制细胞的增殖和侵袭, 促进细胞的凋亡, 对肿瘤有一定的治疗作用。
3.2、 肿瘤与MAPK/ERK信号通路
研究发现尼氟灭酸不仅可以抑制人鼻咽癌cne2-2z细胞的增殖, 还可以促进cne2-2z细胞的凋亡, 并对cne2-2z细胞的侵袭和转移有一定的抑制作用[24]。尼氟灭酸可以和ERK1结合, 阻断其发挥作用, 进而阻断MAPK/ERK信号通路, 影响cne2-2z细胞的增殖和凋亡。另外, MAPK/ERK信号通路被抑制, 导致MMP9和MMP2的活性减弱, 抑制cne2-2z细胞的侵袭和转移。MMP9和MMP2是基质金属蛋白酶 (MMPs) 中的研究比较多的两种, MMPs可以降解肿瘤细胞周围的基质, 为肿瘤细胞的侵袭“扫清障碍”[25]。研究发现尼氟灭酸还可以抑制肾癌细胞的增殖[26], 抑制卵巢癌和乳腺癌的增殖和转移[27]。这些结果都表明尼氟灭酸可以作为抗肿瘤的候选药物。
4、 尼氟灭酸的其他药理作用
神经性疼痛是由γ-氨基丁酸介导的突触前抑制减少所致, 细胞损伤后释放的介质如组胺、ATP、5-羟色胺等都会使疼痛加重。当炎症存在时, 会使细胞内Ca2+增加, 激活CaCC, Cl-外流, 细胞兴奋性增加, 疼痛加剧[13]。Wang等[28]研究表明尼氟灭酸可以抑制炎性介质的释放, 阻断CaCC, 缓解神经性病理疼痛。此外, Stani等[29]的研究表明尼氟灭酸通过抑制氧化磷酸化, 使ATP生成减少, 抑制真菌的有氧氧化和生长, 因此尼氟灭酸可能成为一种新型杀菌剂。
我国已经步入老龄化社会, PAH、支气管哮喘和肿瘤都成为老年人的好发病和常见病。老年人身体机能减弱, 对药物耐受力差, 不良反应多, 因此开发更加安全可靠的治疗药物是维持老年人健康的一个重要途径。尼氟灭酸作为解热镇痛药物, 通过抑制环氧合酶2发挥作用, 可以抑制多种氯通道, 在分子水平改变一些物质的基因表达, 从而减少肿瘤细胞增殖及转移、促进肿瘤细胞的凋亡、缓解PAH及哮喘, 治疗神经性疼痛和抑制真菌的生长。
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