脂氧合酶是一類非血紅素含鐵雙加氧酶，存在于動、植物的組織和細胞中，可催化花生四烯（AA）、二十二碳六烯酸和各種多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)的氧化反應。脂氧合酶主要分為1、3、5、8、12、15-脂氧合酶6種亞型。其中5-脂氧合酶(5-lipoxygenase，5-LOX)是脂氧合酶同工酶中最常見的、研究較為深入的非血紅素鐵蛋白氧化代謝酶，是許多高活性氧化脂質(zhì)生物合成中的關(guān)鍵酶。5-LOX作用于AA氧化通過兩步完成：第一步使5-LOX氧化成5-羥過氧化二十碳四烯酸（5-HPETE）再轉(zhuǎn)化為5-羥基二十碳四烯酸（5-HETE）。第二步催化5-HPETE生成白三烯A4(leukotriene A4，LTA 4 )。LTA 4既可轉(zhuǎn)化為致炎物白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)，也可生成白三烯C4(leukotriene C4，LTC4)進而生成白三烯D4(leukotriene D4，LTD4)、白三烯E4(leukotrieneE4，LTE4)等導致過敏反應的反應物質(zhì)。白三烯物質(zhì)（LT）是哮喘、慢性阻塞性肺疾病、炎癥性腸病、關(guān)節(jié)炎、動脈粥樣硬化、皮炎和癌癥等多種慢性炎癥性疾病相關(guān)的促炎性脂質(zhì)介質(zhì)，通過進一步的雙加氧作用和對外源化學物的協(xié)同氧化作用，在炎癥、哮喘、腦缺血、部分惡性腫瘤及阿爾茨海默癥等疾病的發(fā)生和發(fā)展中具有極其重要的作用。5-LOX抑制劑通過阻斷LT的產(chǎn)生，抑制AA轉(zhuǎn)變?yōu)長T，從而減少炎癥的產(chǎn)生。因此，開發(fā)有效的5-LOX抑制劑對治療上述疾病至關(guān)重要。
根據(jù)抑制劑的作用機制可將5-LOX抑制劑分為直接抑制劑和間接抑制劑。
直接抑制劑
直接抑制劑主要針對5-LOX分子結(jié)構(gòu)特點進行研發(fā)，比如干擾5-LOX C-端催化結(jié)構(gòu)域中Fe2+與Fe3+正常的轉(zhuǎn)換，或者是與鐵離子絡合來抑制5-LOX的活性。直接抑制劑包括氧化還原抑制劑、非氧化還原抑制劑、鐵離子配體抑制劑。間接抑制劑主要是圍繞FLAP進行設計，在5-LOX途徑中需要FLAP的參與，抑制了FLAP 就能阻斷 5-LOX 途徑。
1、氧化還原抑制劑
氧化還原抑制劑一般是親脂性的小分子芳香族化合物，例如酚類化合物和醌類化合物。 1,4-苯醌AA-861是第一批氧化還原型5-LOX抑制劑，經(jīng)多項研究證實其在體內(nèi)可產(chǎn)生抗炎作用，并已經(jīng)通過了預防季節(jié)性過敏性鼻炎的臨床試驗。苯醌衍生物在人類單核細胞、中性粒細胞和整個人類血液中可作為5-LOX的有效活性抑制劑，對兩種LT相關(guān)炎癥標準化動物模型的實驗研究表明，新型1,4-苯醌RF-Id能夠通過抑制LT的產(chǎn)生，在體內(nèi)抑制導致抗炎反應的5-LOX。此外，氧化還原抑制劑還包括去甲二氫愈創(chuàng)木酸 (NDGA)、香豆素、黃酮類化合物等幾類物質(zhì)，它們均在體外實驗證實具有高效的5-LOX 抑制作用。氧化還原抑制劑能把Fe3+還原為Fe2+，從而干擾了鐵離子的正常催化循環(huán)，阻止5-LOX 的激活，導致5-LOX途徑不能正常進行。此外，黃酮類的某些化合物，例如槲皮素、蘆丁由于B環(huán)上具有鄰位的酚羥基，他們還能與Fe3+絡合，從而加大了對 5-LOX 的抑制作用。另外，研究人員用熒光法測定了氧化還原抑制劑的氧化還原電勢，并揭示了氧化還原抑制劑的作用機制，當氧化還原抑制劑存在時，它降低了Fe2+與Fe3+之間的轉(zhuǎn)換，抑制了酶催化反應，從而需要更多的脂質(zhì)過氧化物去氧化Fe2+轉(zhuǎn)變成 Fe3+，因此，在酶催化反應過程中，真正參與催化反應的脂質(zhì)過氧化物的量是很少的，酶催化反應即被抑制。
2、非氧化還原抑制劑
非氧化還原抑制劑屬于競爭型抑制劑，它能與底物AA競爭結(jié)合到5-LOX 的活性中心， 導致5-LOX途徑受阻，相對于其他抑制劑具有更高的選擇性，但是磷酸化作用和Ca2+會干擾這些抑制劑。ZD2138 和ZM230487屬于非氧化還原抑制劑中的兩個代表。它們屬于甲氧基四氫吡喃衍生物，臨床研究表明，ZD2138 能夠有效抑制關(guān)節(jié)炎和哮喘病。實驗研究表明，一些天然產(chǎn)物和ZD2138 的雜交體 L-697198，以及通過對L-697198結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化而得到的L-708780和L-739010，表現(xiàn)出良好的生物利用度。但后續(xù)動物實驗發(fā)現(xiàn)，該種抑制劑有多種毒 性，限制了它的臨床使用。此外，L-739,010、CJ-13,610和PF-419183也是非氧化還原型5-LOX抑制劑，在細胞測定中顯示IC50的低納摩爾范圍。L-739,010可以減少LT介導的炎癥反應，且其抗痛覺亢進活性與炎癥大腦中LT水平降低有關(guān)，在急性卡拉膠模型和慢性炎癥模型中表現(xiàn)出優(yōu)異的藥效和藥代動力學，但難以形成共價蛋白結(jié)合代謝物。CJ-13,610在大鼠內(nèi)側(cè)半月板橫切面模型上對骨關(guān)節(jié)炎疼痛有抑制作用，口服CJ-13,610可逆轉(zhuǎn)該動物模型的兩種疼痛模式，包括觸覺異位痛和負重差異。通過大鼠氣囊模型證明了PF-4191834對LTB4產(chǎn)生的抑制作用，PF-4191834也完成了哮喘的Ⅱ期臨床試驗，但其用于膝骨關(guān)節(jié)炎的Ⅱ期臨床試驗因出現(xiàn)暈厥、急性肝炎和胃潰瘍出血等嚴重不良事件而被終止。
3、鐵離子配體抑制劑
鐵離子配體抑制劑大體包括兩種，異羥基肟酸類和羥基脲類，羥肟酸衍生物BWA4C和羥基脲衍生物Zileuton是有效的口服5-LOX抑制劑。BWA4C是潰瘍性結(jié)腸炎患結(jié)腸組織中LTB4合成的有效選擇性抑制劑，以BWA4C為代表的乙酰異羥肟酸5-脂氧合酶抑制劑有助于評價LTB4在潰瘍性結(jié)腸炎中的臨床意義，并為該病的治療提供新的途徑。Zileuton使急性和慢性氣道功能得到了改善，也減少了β受體激動劑或糖皮質(zhì)激素的需求，并在美國被批準用于治療哮喘，但是對于變應性鼻炎、類風濕關(guān)節(jié)炎和炎癥性腸病的治療潛力較低，并且它有許多缺點，如肝毒 性和不良藥代動力學特征等。以Zileuton結(jié)構(gòu)為基礎設計出了一種新型抑制劑VIA-2291，可以在支氣管痙攣動物模型中表現(xiàn)出比Zileuton高5倍的效力，口服半衰期16 h，對哮喘患者的運動性支氣管收縮有一定的療效。VIA-2291已成功完成動脈粥樣硬化和心血管疾病的Ⅱ期臨床試驗，成為臨床開發(fā)中領先的5-LOX抑制劑之一。RBX-7796是一種具有十二烷基鏈的尿素衍生物，可抑制大鼠血液中LTB4的體外合成，并對各種炎癥和支氣管收縮動物模型有活性。
間接抑制劑
間接抑制劑不直接抑制5-LOX的活性。FLAP是5-LOX 激活蛋白，它能結(jié)合底物 AA 并且把它轉(zhuǎn)移給5-LOX。在細胞中，5-LOX 與 FLAP 是共同表達的。當給予足夠的底物 AA，如果缺少FLAP，細胞也不能合成白三烯等物質(zhì)。MK886 是研發(fā)出來的第一代間接抑制劑，同時也是第一個用于臨床的間接抑制劑。它能與AA競爭FLAP 上的結(jié)合位點，導致5-LOX 無法與FLAP 相互結(jié)合，5-LOX 途徑因此受阻。此外，抑制劑AM803正在進行臨床實驗，并已經(jīng)完成了對哮喘病人的二期階段試驗，它的衍生物AM103也成功通過了一期臨床實驗。不過研發(fā)的某些抑制劑也存在問題，如NGDA和MK0591 等也存在兩方面的缺陷，一是不能特異性針對5-LOX，對人體正常的代謝也有一定的干擾，從而限制了臨床應用；二是穩(wěn)定性不夠，直接影響抑制劑的抑制效力。
參考資料
[1]李丹鳳,范濤,鹿欣雨.5-脂氧合酶抑制劑的研究進展[J].生命的化學,2023,43(05):666-673.
[2]黃凱,蔣世云,陳柳軍.5-脂氧合酶及其抑制劑[J].中國生物化學與分子生物學報,2014,30(12):1190-1196.
作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
合作咨詢
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2024 上海博華國際展覽有限公司版權(quán)所有（保留一切權(quán)利）
滬ICP備05034851號-57
