药学学报


3	H (CDCA)	8.66	100
7	CH₃	0.75	148
8	CH₂CH₃	0.099	144
9	CH₂CH₂CH₃	1.11	156
10	CH₂Ph	> 30	5

Compd.

EC₅₀/μmol·L^-1

Efficacy*

H (CDCA)

8.66

100

CH₃

0.75

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CH₂CH₃

0.099

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3	H (CDCA)	8.66	100
7	CH₃	0.75	148
8	CH₂CH₃	0.099	144
9	CH₂CH₂CH₃	1.11	156
10	CH₂Ph	> 30	5

Compd.

EC₅₀/μmol·L^-1

Efficacy*

H (CDCA)

8.66

100

CH₃

0.75

148

CH₂CH₃

0.099

144

CH₂CH₂CH₃

1.11

156

CH₂Ph

> 30

新作用机制治疗原发性胆汁性胆管炎药物奥贝胆酸

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郭宗儒

药学学报 | 新药发现与研究实例简析 2023,58(4): 1090-1092

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药学学报 | 新药发现与研究实例简析 2023, 58(4): 1090-1092

新作用机制治疗原发性胆汁性胆管炎药物奥贝胆酸

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郭宗儒

作者信息

中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所, 北京 100050

Affiliations

出版时间: 2023-04-12 doi: 10.16438/j.0513-4870.2019-0309

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郭宗儒. 新作用机制治疗原发性胆汁性胆管炎药物奥贝胆酸. 药学学报, 2023 , 58 (4) : 1090 -1092 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2019-0309

. Acta Pharmaceutica Sinica, 2023 , 58 (4) : 1090 -1092 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2019-0309

正文

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新药创制是复杂的智力活动, 涉及科学研究、技术创造、产品开发和医疗效果等多维科技活动。每个药物都有自身的研发轨迹, 而构建化学结构是最重要的环节, 因为它涵盖了药效、药代、安全性和生物药剂学等性质。本栏目以药物化学视角, 对有代表性的药物的成功构建, 加以剖析和解读。

奥贝胆酸治疗原发性胆汁性胆管炎虽然不是第一个上市的药物, 但从作用机制和分子设计的意义上它具有首创性, 在天然激动剂鹅去氧胆酸的结构基础上, 为了提高激动作用和代谢稳定性, 在理性设计合成不多的目标物中, 优化出活性和稳定性优胜的激动剂。最近揭示对非酒精性脂肪性肝炎的临床疗效, 预示奥贝胆酸有更广泛的应用前景。(编者按)

1 研发背景

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1.1 胆汁酸

胆汁酸(bile acid) 是胆汁的重要成分, 主要功能是促进脂质吸收和消化, 也帮助脂溶性维生素吸收, 在脂肪代谢中起重要作用。胆汁酸主要在肝肠循环系统中起作用, 只有很少量进入外周循环。

胆汁酸是混合物, 包括胆酸(1, cholic acid, CA)、脱氧胆酸(2, deoxycholic acid, DCA)、鹅脱氧胆酸(3, chenodeoxycholic acid, CDCA) 和熊脱氧胆酸(4, ursodeoxycholic acid, UDCA) 等, 人体的胆汁酸主要含有CA和CDCA。还可以在C17的侧链羧基上缀合牛磺酸或甘氨酸, 形成轭合物(conjugates), 例如鹅去氧胆酰甘氨酸(5) 和鹅去氧胆酰牛磺酸(6) 等也是胆汁酸中的成分, 轭合物的pK_a变小, 在肠道中完全呈离解状态。组成胆汁酸的分子由于含有疏水片段和羧基, 是内源性表面活性物质, 在体内可促进脂肪乳化成胶束, 乳糜化而利于吸收。

胆汁酸到达回肠部位被重吸收, 经肝脏分泌到胆汁排到肠中, 完成一次肝肠循环。肠中细菌可代谢鹅脱氧胆酸成7-去氧化合物—石胆酸, 是胆结石的重要组成物。1999年发现胆酸类是核受体法呢醇X受体的天然配体, 揭示了胆酸类新的生理功能和药用前景(Parks DJ, Blanchard SG, Bledsoe RK, et al. Bile acids: natural ligands for an orphan nuclear receptor. Science, 1999, 284: 1365-1368)。

1.2 法呢醇X受体

法呢醇X受体(farnesoid X receptor, FXR) 属于细胞内转录因子超家族的一员, 该家族受体是由小分子配体激活, 参与许多生理和毒理过程。FXR主要高表达于肝脏和小肠, 它的天然配体是鹅脱氧胆酸等胆汁酸成分。FXR作为核受体被激活后, 移位到细胞核内, 与维甲X受体(RXR) 结合成异二聚体, 然后结合于DNA的激素反应元件(LBD) 上, 调节某些基因表达(高或低调)。

体内胆汁酸是由胆固醇合成的, 催化该反应的酶系之一是胆固醇-α-羟化酶(CYP7A1), 是合成链中的限速酶。激活FXR后的主要功能是抑制CYP7A1, 但并不是直接抑制, 而是诱导生成小异二聚体伴侣蛋白(SHP), 由SHP抑制CYP7A1的基因转录。所以当细胞内已有高水平的胆汁酸时, 通过负反馈机制抑制胆汁酸的合成。

FXR还调控上皮细胞转运蛋白的表达和活性, 参与调控小肠内液体的动态平衡, 例如调控囊性纤维化跨膜转导调节因子(1 480氨基酸组成, 简称CFTR), 后者是细胞内氯离子的转运蛋白, 调节细胞的渗透压(Mroz MS, Keating N, Ward JB, et al. Farnesoid X receptor agonists attenuate colonic epithelial secretory function and prevent experimental diarrhoea in vivo. Gut, 2014, 63: 808-817)。

2 鹅去氧胆酸及其类似物

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2.1 鹅去氧胆酸

在FXR的天然配体中, 活性最强的是鹅去氧胆酸(CDCA)。由于CDCA负反馈作用抑制胆固醇和胆酸的生物合成, 使得胆汁中的胆固醇和胆汁酸减少而去饱和化, 具有逐渐溶解胆囊中的结石作用, 所以CDCA临床用于治疗胆结石和脑胆固醇病。胆酸还有引起腹泻的不良反应, 被用来治疗便秘。

CDCA在肝脏与牛磺酸轭合生成6, 进入门静脉经肝肠循环到回肠处, 在肠中被细菌代谢还原成7-去氧化合物(石胆酸) 而失活。为了提高CDCA的代谢稳定性, 抑制代谢去氧作用, 是本品研发的目的所在。为了抑制CDCA的7α羟基的还原, 化学上可在7位附近引入基团以增加位阻效应, 降低被肠菌酶促还原去氧的能力。当然, 新化合物仍须保持与FXR的结合力, 以优化出更强和更稳定的激动剂。

2.2 活性评价

用荧光能量共振转移(FRET) 方法经无细胞配体传感分析(cell-free ligand-sensing assay) 评价化合物的活性, 原理是FXR的配体诱导SRC1蛋白(作为共激活因子) 与FXR结合, 这是调控基因信号转导过程的第一步。由于配体活性的强弱决定了募集到FRX处的SRC^1676-700肽的多少, 所以用荧光能量共振转移方法测定被招募的SRC1^676-700含量, 作为评价配体激动剂的活性, 用EC₅₀表示。

2.3 分子设计和构效关系

CDCA的7位羟基处于α位, 因而在6位引入α-基团(与7-羟基同侧) 可发挥位阻效应, 阻止7α-羟基的去氧化。表 1列出代表性化合物都是α-烷基或芳烷基。由于19β-甲基的存在, 合成制备中引入的烷基都是α构型。

构效关系表明, 6α-甲基化合物(7) 体外活性EC₅₀强于CDCA大约10倍, 6α-乙基(8) 增强80多倍, 6α-正丙基(9) 的活性也提高数倍, 然而6α-苄基(10) 失去活性, 提示6α位小尺寸烷基有利于激活FXR, 而过大的苄基不利于结合。就化合物激动FXR的功能而言, 以CDCA的相对效力为100, 化合物7~9的激动效力(efficacy) 大约提高了50%, 说明6α位小烷基的引入弥补了天然配体CDCA激动剂效力的不足。

用HuH7细胞表达的人全长FXR受体来测定这些化合物对报告基因(hsp70EcRE) 2-tk-LUC的影响, 表明化合物8 (6α-EtCDCA) 是活性最强的完全激动剂, EC₅₀为85 nmol·L^-1。而且8的选择性很强, 在1 μmol·L^-1浓度下可激活标准板的LBD-GAL4嵌合受体, 而对其他核受体没有活性。

3 候选化合物的确定和奥贝胆酸上市

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用大鼠颈静脉插管灌注石胆酸(鹅脱氧胆酸的代谢产物—7-deoxy-CDCA) 造成大鼠胆汁郁积, 评价受试化合物对胆汁郁积的抑制作用。结果表明, 灌注3 µmol·kg^-1·min^-1化合物8可逆转由于石胆酸造成的胆汁断流, 并且保护肝细胞免于损伤, 而CDCA (3) 灌注7 µmol·kg^-1·min^-1也达不到阻断胆汁郁积和保护肝细胞的作用, 提示6α-EtCDCA (8) 对FXR受体的激动活性显著强于天然的CDCA。

鉴于化合物8的体内外活性和选择性显著强于CDCA和其他类似物, Intercept制药公司确定其为候选化合物, 进入开发阶段, 定名为奥贝胆酸(obeticholic acid), 经临床前和临床研究表明, 对鹅脱氧胆酸反应不足的原发性胆汁性胆管炎显示治疗价值, 于2016年在美国和欧盟上市。

4 奥贝胆酸与FXR的结合模式

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FXR受体的三维结构尚未解析, 同源模建其结构是基于同为核受体的RARγ的配体结合域(LBD) 的晶体结构, 构建了FXR的三维结构。与化合物8做分子对接, 优化后的结合模式表明, A环接近螺旋H12, 3α-羟基进入到由Trp469、His 447和Phe461构成的腔内, 从而稳定了8在FXR的LBD处的空间取向。6α-乙基进入由Phe284、Thr288、Leu451和Phe461构成的结合腔。根据LBD和奥贝胆酸的分子表面积计算的分子体积分别是687 Å³和384 Å³, 表明在6位的结合域处有个小疏水腔可容纳尺寸小的烷基, 按照前述的构效关系, 该疏水腔最适于乙基结合。图 1是奥贝胆酸与FXR的配体结合域的分子对接图, 可以看到3α-羟基和7α-羟基形成的氢键以及17位侧链的羧基形成的静电引力, 对维持分子的稳定结合起重要作用, 6α-乙基与H3附近的疏水腔结合(Costantino G, Macchiarulo A, Entrena-Guadix A, et al. Binding mode of 6ECDCA, a potent bile acid agonist of the farnesoid X receptor (FXR). Bioorg Med Chem Lett, 2003, 13: 1865-1868)。

5 后记

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奥贝胆酸可认为是继CDCA和UCDA的第三个治疗原发性胆汁性胆管炎药物。UCDA即熊脱氧胆酸(4), 是1997年批准上市的。在化学结构上UDCA与CDCA是互为差向异构物, 区别只在于UDCA是7β羟基, 但二者的作用机制完全不同。UDCA不是FXR激动剂, 它的药理作用是促进内源性胆汁酸分泌, 减少重吸收, 拮抗疏水性胆汁酸的细胞毒作用; 而CDCA及奥贝胆酸是FXR激动剂。所以结构类型相似的奥贝胆酸研发根据与路经与熊脱氧胆酸迥别, 而且治疗剂量相差百倍(剂量分别为0.07~0.14 mg·kg^-1·d^-1和13~15 mg·kg^-1·d^-1)。

近期的临床研究表明, 奥贝胆酸显示出对非酒精性脂肪性肝炎(NASH) 的有效性。NASH为伴随有炎症和肝细胞损伤的脂肪变性, 导致晚期肝脏纤维化、肝硬化和衰竭, 患者只有肝移植挽救生命, 奥贝胆酸对NASH的有益效果, 预示将有重大的医疗价值。

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2023年第58卷第4期

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doi: 10.16438/j.0513-4870.2019-0309

首发时间：2025-11-21
出版时间：2023-04-12

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中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所, 北京 100050

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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