DO:10.134000 cnki cimd2013.02012 第32卷第2期 中国海洋药物 Vol 32 No. 2 2013年4月 CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS April, 2013 综述 海洋糖类药物研究进展⌒ 曾洋洋,韩章润,杨玫婷,李春霞,赵峡,于广利,吕志华, 管华诗,邱培菊*,张丽娟* (中国海洋大学医药学院,海洋药物教育部重点实验室,山东省糖科学与糖工程重点实验室,山东青岛266003) 摘要:海洋多糖具有抗凝溶栓、抗氣化、抗肿瘤、抗炎、抗菌,抗病毒等多种生物活性。过去11年(2002 2012)里有关海洋多糖生物活性的英文论文总数比前10年(1992~2001)增加了近4倍,同时伴随着世界范围 内多个制药公司对海洋多糖药物的临床研发的资金投入。国家食品药品监督管理局批准的我国自主研发的 第一个海洋多糖药物一藻酸双酯钠(PSS),已用于心脑血管美疾病的治疗近30年。本文綜述了国内以海洋 多糖为原料开发出的3种已上市药物(PSS、PGMS、FPS)和5种临床研究中的药物(HS971、911、PGS、PS916 HS203)的结构特征、药理活性、临床应用等,并探讨了海洋糖美药物的优缺点,从而为未来海洋多糖类药物的 研究与开发提供参考 关键词:海洋糖类药物;藻酸双酯钠(PS);聚甘露糖醛酸(HS97);聚甘古酯(91;甘糖酯(PGMS);古糖酯 (PGS);几丁糖酯(PS916);寡聚藻甘酸铬钠(HS203);肾海康(FPS) 中图分类号:R914 文献标志码:A 文章编号:1002-3461(2013)02-067-0 海洋多糖来源丰富,海洋动物、海洋植物、海有很大的经济效益,但是肝素提取纯化较为复杂 洋微生物都能合成出不同于陆地植物的带有大量在2008年还发生了导致人死亡的污染肝素事件 电荷(含有糖醛酸及硫酸酯)的多糖[],很多种海海洋糖类药物以硫酸化的褐藻酸与几丁质研究为 洋多糖化学结构和生物活性都与一类动物多糖如多,其次为天然海洋植物多糖岩藻硫酸多糖。现 肝素类似。海洋多糖具有如抗凝[,溶栓[,降如今,海洋糖类药物是全世界范围内多个制药公 血糖[,抗氧化呵,抗肿瘤口,抗炎[,抗细菌[,司的研究热点,过去11年(2002-2012年)里报导 抗病毒,抗原虫等的生物活性。海洋中生物海洋硫酸多糖的生物活性的英文论文比前10年 合成量最大的2种多糖为褐藻酸与几丁质。褐藻(1992-2001年)增加了近4倍(基于 PubMed海 酸是以糖醛酸为基本单位组成的多糖,几丁质是洋多糖搜索的统计数据)1。本文综述了国内临 以N乙酰葡萄糖胺为基本单位组成的多糖,肝素床应用及正在开发的8种海洋糖药,通过分析这 则是以N乙酰葡萄糖胺与糖醛酸为二糖重复单位些海洋糖药的化学结构差异、进而对比其呈现在 组成的多糖。研究表明肝素的生物活性在很大程药效学及药代动力学的不同,为世界范围内的海 度上取决于其特殊的硫酸酯修饰[2。而海洋多糖洋多糖类药物的研究与开发提供参考 褐藻酸与几丁质经化学修饰尤其是硫酸化后就具 褐藻酸分级产物及衍生物 有多种类肝素的生物活性[11。 褐藻酸是1种由多聚甘露糖醛酸和多聚古罗 经过80年的临床实践,肝素及各种低分子量糖醛酸构成的高分子糖类化合物,主要由R(1→4) 肝素已成为现代医学手术及治疗心血管类等疾病甘露糖醛酸( mannuronic acid,M)和a(1→4)古罗 缺之不可的药物,年销量己超过70亿美元,具糖醛酸( glycuronic acid,G)组成。不同来源的褐 ★△基金项目:国家自然科学基金(91129706);山东省科技发展计划(2012GSF11912)资助 作者简介:曾洋洋(1987-),女,在读博士生,研究方向为海洋药物 ★通讯作者:邱培菊,女,讲师,E- mail: grfqiupeiju@ hotmail. co;张丽娟,女,教授,Tel.:0086-532-82031615,E-mail: lijuangzhang aouc. edu. cn 稿日期:2013-02-25 21994-2016ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
第32卷第2期 2013年4月 中 国 海 洋 药 物 CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS Vol.32 No.2 April,2013 ·综述· 海洋糖类药物研究进展△ * 曾洋洋,韩章润,杨玫婷,李春霞,赵峡,于广利,吕志华, 管华诗,邱培菊* ,张丽娟* (中国海洋大学医药学院,海洋药物教育部重点实验室,山东省糖科学与糖工程重点实验室,山东 青岛 266003) 摘 要:海洋多糖具有抗凝溶 栓、抗 氧 化、抗 肿 瘤、抗 炎、抗 菌,抗病毒等多种生物活性。过 去11年(2002~ 2012)里有关海洋多糖生物活性的英文论文总数比前10年(1992~2001)增加了近4倍,同时伴随着世界范围 内多个制药公司对海洋多糖药物的临床研发的资金投入。国家食品药品监督管理局批准的我国自主研发的 第一个海洋多糖药物—藻酸双酯钠(PSS),已用于心脑血管类疾病的治疗近30年。本文综述了国内以海洋 多糖为原料开发出的3种已上市药物(PSS、PGMS、FPS)和5种临床研究中的药物(HS971、911、PGS、PS916、 HS203)的结构特征、药理活性、临床应用等,并探讨了海洋糖类药物的优缺点,从而为未来海洋多糖类药物的 研究与开发提供参考。 关键词:海洋糖类药物;藻酸双酯钠(PSS);聚甘 露 糖 醛 酸(HS971);聚 甘 古 酯(911);甘 糖 酯(PGMS);古 糖 酯 (PGS);几丁糖酯(PS916);寡聚藻甘酸铬钠(HS203);肾海康(FPS) 中图分类号:R914 文献标志码:A 文章编号:1002-3461(2013)02-067-09 海洋多 糖 来 源 丰 富,海 洋 动 物、海 洋 植 物、海 洋微生物都能合成出不同于陆地植物的带有大量 电荷(含有 糖 醛 酸 及 硫 酸 酯)的 多 糖[1],很 多 种 海 洋多糖化学结构和生物活性都与一类动物多糖如 肝素[2]类似。海洋多糖具有如抗凝[3],溶栓[4],降 血糖[5],抗 氧 化[6],抗 肿 瘤[7],抗 炎[8],抗 细 菌[9], 抗病毒[10],抗原虫[11]等的生物活性。海洋中生物 合成量最大的2种多糖为褐藻酸与几丁质。褐藻 酸是以糖醛 酸 为 基 本 单 位 组 成 的 多 糖,几 丁 质 是 以 N-乙酰葡萄糖胺为基本单位组成的多糖,肝素 则是以 N-乙酰葡萄糖胺与糖醛酸为二糖重复单位 组成的多糖。研究表明肝素的生物活性在很大程 度上取决于其特殊的硫酸酯修饰[12]。而海洋多糖 褐藻酸与几丁质经化学修饰尤其是硫酸化后就具 有多种类肝素的生物活性[13-14]。 经过80年的临床实践,肝素及各种低分子量 肝素已成为现代医学手术及治疗心血管类等疾病 缺之不可的药物,年销 量 已 超 过70亿 美 元[15],具 有很大的经济效益,但是肝素提取纯化较为复杂, 在2008年还发生了导致人死亡的污染肝素事件。 海洋糖类药物以硫酸化的褐藻酸与几丁质研究为 多,其次为天然海洋植物多糖岩藻硫酸多糖。现 如今,海洋糖 类 药 物 是 全 世 界 范 围 内 多 个 制 药 公 司的研究热点,过去11年(2002-2012年)里报导 海洋硫酸多糖的生物活性的英文论文比前10年 (1992-2001年)增加了近4倍(基于 PubMed海 洋多糖搜索的统计数据)[16]。本文综述了国内临 床应用及正在 开 发 的8种 海 洋 糖 药,通 过 分 析 这 些海洋糖药 的 化 学 结 构 差 异、进而对比其呈现在 药效学及药 代 动 力 学 的 不 同,为世界范围内的海 洋多糖类药物的研究与开发提供参考。 1 褐藻酸分级产物及衍生物 褐藻酸是1种由多聚甘露糖醛酸和多聚古罗 糖醛酸构成的高分子糖类化合物,主要由β(1→4) 甘露糖醛酸(mannuronicacid,M)和α(1→4)古罗 糖醛酸(glycuronicacid,G)组成。不同来源的褐 * △基金项目:国家自然科学基金(91129706);山东省科技发展计划(2012GSF11912)资助 作者简介:曾洋洋(1987-),女,在读博士生,研究方向为海洋药物。 *通讯作者:邱培菊,女,讲师,E-mail:grfqiupeiju@hotmail.com;张丽娟,女,教授,Tel.:0086-532-82031615,E-mail:lijuangzhang @ouc.edu.cn。 收稿日期:2013-02-25 DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2013.02.012
中国海洋 32卷 藻酸,甘露糖醛酸与古罗糖醛酸的相对含量(M/CⅠ位为羧基的寡聚甘露糖醛酸1,分子量约为 G)不同。对褐藻酸进行降解、分级或氧化可以得1.3kD;古糖酯( polyguluronate sulfate sodium, 到M/G含量不同的组分,对不同组分进行丙二醇PGS)是聚古罗糖醛酸糖环C2位和C3位硫酸酯基 ( propylene glycol,PRG)酯化/硫酸酯化/金属离(SO3∽)修饰所得;聚甘古酯即泼力沙滋 子络合,即可以得到结构不同的海洋糖类药物。( polymannuroguluronate sulfate,911)的M:G≈ 藻酸双酯钠[( propylene glycol alginate sodiu4:1,是将褐藻酸糖环C2和C3硫酸酯基(-OSO3-) ulfate,PSS)是丙二醇酯硫酸酯化的衍生物,M:修饰而得,分子量约为8.5kD2。寡聚藻甘酸铬 G≈7:3,相对分子量约为10~20kD,相对分子钠( oligomannuronic acid chromium sodiun, 质量分布宽度<1.8;甘糖酯( propylene glycol HS203)是由寡聚甘露糖醛酸与三价铬离子络合 mannuronate sulfate,PGMS)采用类似PSS的修制备的平均分子量低于3kD的糖铬络合物。结 饰方法得到丙二醇酯硫酸酯聚甘露糖醛酸钠构如图1 盐[1,分子量约5kD;寡聚甘露糖醛酸( oligomer- uronates,HS971)是经氧化降解得到的还原端 MG=73 PGS MG=41 [◇1[◇J HS203 Hs971 uronic acid,M glucosamine Ps916 ◆ glycuronic acid, G fucose 图1海洋糖类药物的结构图 Fig. 1 The structure of carbohydrate drugs from ocean 以上一系列海洋糖药都是用褐藻酸为基础结行分析。下面将对这些药物的药效学及药代动力 构,经过不同降解或是修饰手段获得的糖类药物,学进行简述。 它们具有不同的药效学性质,也有不同临床应用。1.1藻酸双酯钠 如PSS临床主要用于缺血性心、脑血管系统疾病 PSS是1985年由中国海洋大学管华诗院 和高脂血症的预防和治疗[1;HS971临床拟用于士[研制开发的世界上第一个海洋类肝素糖类药 抗老年痴呆[2;PGMS主要用于高血脂症和缺血物,其以褐藻酸为原料,经过降解后丙二醇酯硫酸 性心脑血管疾病的防治;PGS临床上拟用于尿酯化的衍生物,制备方法见图2。 路结石症的防治21;911在临床则应用于抗艾滋1.1.1药理作用 病[。HS203临床上拟用于2型糖尿病的防 PSS有多种生物活性。PSS具有较强的聚阴 治[。这些海洋药物都是聚阴离子化合物,具有离子性质,可以使富含电荷的细胞表面增强相互 些共有的类肝素活性,如PSS与PGMS都有抗间的排斥力,阻抗红细胞之间或红细胞与管壁之 凝血[的活性。 间的黏附,改善血液的流变学性质。PSS具有较 海洋糖类药物因其是糖类聚合物,所以糖的强的抗凝活性,其抗凝效价相当于肝素的1/3~ 性质决定了其在药代动力学分析的方法。如1/201,而且其相对分子质量的大小对FIla/Fxa HS203采用柱后荧光衍生法[2进行药代动力学有较明显的影响,能阻止血小板对胶原蛋白的 分析;PS916则采用荧光标记[的方法进行药代粘附,抑制由血管内膜受损和腺苷二磷酸(ADP) 动力学分析;PGMS则用同位素标记[的方法进凝血酶激活等所致的血小板聚集[3;PSS还能显 21994-2016ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
68 中 国 海 洋 药 物 32卷 藻酸,甘露糖醛酸与古罗糖醛酸的相对含量(M/ G)不同。对褐藻酸进行降解、分级 或 氧 化 可 以 得 到 M/G 含量不同的组分,对不同组分进行丙二醇 (propyleneglycol,PRG)酯 化/硫 酸 酯 化/金 属 离 子络合,即可以得到结构不同 的海洋糖类药物。 藻酸双 酯 钠[17](propyleneglycolalginatesodium sulfate,PSS)是丙二醇酯硫酸酯化的衍生物,M∶ G≈7∶3,相对分子量约为10~20kD,相 对 分 子 质量 分 布 宽 度 <1.8;甘 糖 酯 (propyleneglycol mannuronatesulfate,PGMS)采 用 类 似 PSS的 修 饰方法 得 到 丙 二 醇 酯 硫 酸 酯 聚 甘 露 糖 醛 酸 钠 盐[18],分子量约5kD;寡聚甘露糖醛酸(oligoman- nuronates,HS971)是经氧化降解得到的还原端 C1位为羧基的寡聚甘露糖醛 酸[19],分 子 量 约 为 1.3kD;古 糖 酯 (polyguluronatesulfatesodium, PGS)是聚古罗糖醛酸糖环 C2位和 C3位硫酸酯基 (-OSO3-)修 饰 所 得[20];聚 甘 古 酯 即 泼 力 沙 滋 (polymannuroguluronatesulfate,911)的 M:G≈ 4:1,是将褐藻酸糖环C2和C3硫酸酯基(-OSO3-) 修饰而得,分子量约为8.5kD[21]。寡聚藻甘酸铬 钠 (oligomannuronic acid chromium sodium, HS203)是由寡聚甘露糖醛酸与三价铬离子络合 制备 的 平 均 分 子 量 低 于3kD 的 糖-铬 络 合 物。结 构如图1。 图1 海洋糖类药物的结构图 Fig.1 Thestructureofcarbohydratedrugsfromocean 以上一系列海洋糖药都是用褐藻酸为基础结 构,经过不同降解或是修饰手段获得的糖类药物, 它们具有不同的药效学性质,也有不同临床应用。 如 PSS临床主要用于缺 血 性 心、脑 血 管 系 统 疾 病 和高脂血症的预防和治疗[14];HS971临床拟用于 抗老年痴呆[22];PGMS主要用于高血 脂 症 和 缺 血 性心脑血管疾病的防治[23];PGS临床上拟用于尿 路结 石 症 的 防 治[24];911在 临 床 则 应 用 于 抗 艾 滋 病[25]。HS203临 床 上 拟 用 于 2 型 糖 尿 病 的 防 治[26]。这些海洋药物都是 聚 阴 离 子 化 合 物,具 有 一些共有的类肝素活性,如 PSS与 PGMS都有抗 凝血[5]的活性。 海洋糖类 药 物 因 其 是 糖 类 聚 合 物,所 以 糖 的 性质决 定 了 其 在 药 代 动 力 学 分 析 的 方 法。 如 HS203采 用 柱 后 荧 光 衍 生 法[27]进行药代动力学 分析;PS916则采 用 荧 光 标 记[27]的 方 法 进 行 药 代 动力学分析;PGMS则用同位素标 记[29]的 方 法 进 行分析。下面将对这些药物的药效学及药代动力 学进行简述。 1.1 藻酸双酯钠 PSS是 1985 年 由 中 国 海 洋 大 学 管 华 诗 院 士[17]研制开发的世界上第一个海洋类肝素糖类药 物,其以褐藻酸为原料,经过降解后丙二醇酯硫酸 酯化的衍生物,制备方法[5]见图2。 1.1.1 药理作用 PSS有多种生物活性。PSS具有较强的聚阴 离子性质,可 以 使 富 含 电 荷 的 细 胞 表 面 增 强 相 互 间的排斥力,阻抗红细胞之间或红细胞与管壁之 间的黏附,改 善 血 液 的 流 变 学 性 质。PSS具 有 较 强的抗凝 活 性,其 抗 凝 效 价 相 当 于 肝 素 的 1/3~ 1/2[14],而且其 相 对 分 子 质 量 的 大 小 对 FIIa/Fxa 有较明显的影响[30],能阻止血小板对胶原蛋白的 粘附,抑制由血管内膜受损和腺苷二磷 酸(ADP) 凝血酶激活等所致的血小板聚集[31];PSS 还 能 显
2期 张丽娟,等:海洋糖类药物研究进展 著降低内皮素(ET-1)、P选择素( P-selectin)、血作用,治疗后降低血浆中总胆固醇(TC)、甘油三 管内皮生长因子(VEGF)和血小板活化因子酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白 (PAF)的含量,进而起到抑制局部血栓形成,恢复(VLDL),升高血清高密度脂蛋白(HDL)3,能抑 脑部组织供血的作用3;PSS能提高组织型纤溶制动脉粥样硬化病变的发生和发展,对外周血管 酶原激活剂(tPA)含量,降低组织型纤溶酶原抑有明显的扩张作用,能有效的改善微循环[3,抑制 制剂(tPAD)含量3]。PSS具有明显的降低血脂动脉和静脉内血栓的形成 Aiginate Chlorosulfonic acid/formamide 一上 A mannuronic acid,M glycuronic acid, G 图2Pss的合成路线[1 ig. 2 The synthesis procedure of PSs 1.1.2临床应用 症3、皮肤病、肾病等 目前国内已批准藻酸双酯钠生产批准文号 PSS作为1种在临床上实践多年的药物,常 294个,其中片剂241个,注射液53个。PS临床与其他药品联用治疗一系列临床疾病,如与他汀 主要用于缺血性心、脑血管系统疾病和高脂血症类药物联用治疗高血脂症,与奧扎格雷钠联 的预防和治疗。PSS临床用途如图3,主要用于高用[治疗脑梗塞,与二甲双胍联用[4治疗糖尿病 血脂及高血粘36、心脑血管病[3、糖尿病及并发等 冠心病、肺心病 性血管内凝血 脑血栓、脑梗塞 心血管病 高黏血症、高 椎动脉缺血、眩 偏头痛、假性脑血管病 高血脂血症,儿童过敏 高血黏性紫旋高黏滞血 症、动脉粥样硬 2型糖尿病、糖尿 病肠病、糖尿病足糖尿病及 皮肤病险黄瘤、重症皮 糖尿病周固神经病并发症 肤病、新生儿硬 变、糖尿病酮症酸 皮病、银屑病 糖尿|风、不安腿综合征 突发性耳聋、系统性 红斑狼疮、视网膜静 水阻塞、急性非淋巴 细胞白血 图3PSS的临床应用 Fig 3 The clinical applications of PSs 1.2甘糖酯 的防治 甘糖酯( propylene glycol mannuronate suh-1.2.1药理作用 fate,PGMS)是在对PSS进行较系统的构效关系 PGMS在临床上主要用于高脂血症的预防和 研究的基础上,研制的一种低分子海洋类肝素药治疗,具有明显的降低血浆中的TC、TG、VLDL、 物,主要用于高血脂症[4和缺血性心脑血管疾病C反应蛋白[,并能升高HDL的水平。宫海英 21994-2016ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
2期 张丽娟,等:海洋糖类药物研究进展 69 著降低内 皮 素(ET-1)、P- 选 择 素(P-selectin)、血 管内 皮 生 长 因 子 (VEGF)和血小板活化因子 (PAF)的含量,进而起到抑制局部血栓形成,恢复 脑部组织供血的作用[32];PSS 能提高组织 型 纤 溶 酶原激活剂(t-PA)含量,降低组织型纤溶酶原抑 制剂(t-PAI)含 量[33]。PSS具有明显的降低血脂 作用,治疗后降低血浆中总胆固醇(TC)、甘 油 三 酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白 (VLDL),升高血清高密度脂蛋白(HDL)[34],能抑 制动脉粥样硬化病变的发生和发展,对 外 周 血 管 有明显的扩张作用,能有效的改善微循环[35],抑制 动脉和静脉内血栓的形成。 图2 PSS的合成路线[19] Fig.2 ThesynthesisprocedureofPSS 1.1.2 临床应用 目前国内已批准藻酸双酯 钠生产批准文号 294个,其中片剂241个,注射液53个。PSS临床 主要用于缺 血 性 心、脑血管系统疾病和高脂血症 的预防和治疗。PSS临床用途如图3,主要用于高 血脂及高 血 粘[36]、心 脑 血 管 病[33]、糖 尿 病 及 并 发 症[35]、皮肤病[37]、肾病[38]等。 PSS作为1种 在 临 床 上 实 践 多 年 的 药 物,常 与其他药品联用治疗一系列临床疾病,如 与 他 汀 类药物 联 用[39]治 疗 高 血 脂 症,与 奥 扎 格 雷 钠 联 用[40]治疗脑梗塞,与二甲双胍联用[41]治疗糖尿病 等。 图3 PSS的临床应用 Fig.3 TheclinicalapplicationsofPSS 1.2 甘糖酯 甘 糖 酯 (propyleneglycolmannuronatesul- fate,PGMS)是在 对 PSS进行较系统的构效关系 研究的基础 上,研制的一种低分子海洋类肝素药 物,主要用于高血脂症[42]和缺血性 心 脑 血 管 疾 病 的防治。 1.2.1 药理作用 PGMS在临床上主要用于高脂血症的预防和 治疗,具有明显的降低 血 浆 中 的 TC、TG、VLDL、 C-反应蛋白[25],并 能 升 高 HDL 的 水 平。宫 海 英
中国海洋药物 32卷 等[2通过临床观察36例高脂血症患者口服甘糖抑制ABl-42的生成,下调AB42/AB40,可减少线 酯进行治疗的前后对照试验,证实甘糖酯确有降粒体内Aβ及其寡聚体含量发挥线粒体功能保护 低VLDL,升高HDL的作用。PGMS在改善血脂作用 的同时亦能较好地改善血液流变学的各项指标,1.3.2临床药代动力学 可减少诱发加重心力衰竭的可能 刘萍[1通过大量制备HS971的单克隆抗体, 姜国辉[等通过试验发现PGMS可通过抑建立了以单克隆抗体为基础的结合SPR技术的 制凝血系统和激活纤维蛋白溶解系统而发挥其抗HS971药代动力学研究的免疫学研究方法,考察 血栓作用。PGMS的抗血栓作用比等抗凝效价肝了HS971药代动力学。选择了两名健康人作为 素稍强,而其体外溶栓作用则明显优于肝素。 受试者,口服971后药时曲线符合二房室模型,与 翁进等[进行相关试验结果显示,很小剂量新鲜人血浆蛋白的结合率在50%左右,Tmax均 (1.6g/mL)的PGMS即可明显促进内皮细胞的为0.5h,Cmax分别为14.02、22.78mg/L。 生长。与之相反,PGMS不引起平滑肌细胞增殖,1.4古糖酯 提示PGMS可发挥良好的抗动脉粥样硬化作用。1.4.1药理作用 PGMS通过诱导抗氧化酶超氧化物歧化酶 体外实验表明古糖酯PGS对一水草酸钙晶 (SOD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化体和2种磷酸钙晶体的生长和聚集有很强的抑制 氢酶(CAT)的活性,增加Cu, Zn-SoD,mRNA的活性,且可以显著改变晶体表面的zeta电位。细 表达水平,清除体内过多的氧自由基,降低管壁脂胞和晶体黏附实验结果表明,PGS可以黏附于 质过氧化物的代谢产物丙二醛(MDA)的含量,以水草酸钙晶体表面,从而抑制晶体向肾小管上皮 达到抗氧化的目的。 细胞的黏附作用。符合尿石症的“大分子抑制 1.2.2药代动力学研究 学说”。 盛少虎等[用同位素标记法研究了[H] PGS可明显降低大鼠肾结石的肾草酸和肾钙 PGMS1次灌胃后在小鼠体内的药代动力学,符含量,并对肾脏结石的沉积、肾脏病变均具有明显 合一室开放模型。小鼠灌服[3H]PGMS25mg/的改善作用;对膀胱植入锌粒的大鼠可明显抑制 kg后吸收迅速(tKa=0.24h),生物利用度高(F以锌为核心的膀胱结石的形成。PGS具有明显的 =79.3%)。其他药代动力学参数为:tnB=67h;预防及治疗肾结石和膀胱结石的作用。PGS Vd=921mL;Cl=9.58m/h;AUC=41.45mg/还具有明显的抗炎作用 (mL·h);血浆蛋白结合率为54.9%。该药广泛1.4.2毒理学研究 分布于肝、肾、脾、胸腺、肾上腺、肺、心、肌肉和脑 PGS具有良好的安全性。在急性毒性及长期 内。主要经尿道与粪便排泄 毒性研究方面53,管华诗等发现给药组与对照组 1.3寡聚甘露糖醛酸 的大鼠均无明显差异。长期毒性研究方面,PGS 寡聚甘露糖醛酸( oligomannuronates,的高、中剂量组在 Beagle犬上出现轻度的胃肠道 HS971)作为抗老年痴呆( Alzheimer' s disease,反应,凝血时间延长,胸腺萎缩,但在停药30d后 AD)一类新药,目前正在I期临床研究中[。 各项病理改变明显减轻[521。 1.3.1药理作用 1.5聚甘古酯 HS971以β淀粉样蛋白(AB)为作用靶点,通 聚甘古酯( polymannuroguluronate sulfate)又 过与AB的特异结合,抑制纤丝形成,促进纤丝解称911、泼力沙滋,用于抗艾滋病( Acquired Im 聚[,从而拮抗AB神经毒性,进而发挥抗老年痴 mune Deficiency Syndrome,AIDS)的治疗,目前 呆作用;HS971对不同类型AD模型动物的学习已完成Ⅱ期临床研究 记忆功能均具有明显的改善作用,特别是在APP/1.5.1药理作用 PS1双转基因鼠模型中,HS971表现出非常好的 辛现良等[21的体外研究表明示911的抗 治疗效果2;HS971通过靶向AB的前体蛋白AIDS作用与抑制逆转录酶活性和干扰病毒与细 ( amyloid precursor protein,APP)跨膜区,专一性的吸附作用有关,并可抑制低毒的HIV-1的增 21994-2016ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
70 中 国 海 洋 药 物 32卷 等[42]通过临床观察36例高脂血症 患 者 口 服 甘 糖 酯进行治疗 的 前 后 对 照 试 验,证实甘糖酯确有降 低 VLDL,升高 HDL的作用。PGMS在改善血脂 的同时亦能较好地改善血液流变学的各项指标, 可减少诱发加重心力衰竭的可能。 姜国辉[43]等 通 过 试 验 发 现 PGMS可 通 过 抑 制凝血系统和激活纤维蛋白溶解系统而发挥其抗 血栓作用。PGMS的抗血栓作用比等抗凝效价肝 素稍强,而其体外溶栓作用则明显优于肝素。 翁进等[44]进行 相 关 试 验 结 果 显 示,很 小 剂 量 (1.6μg/mL)的 PGMS即可明显促进内皮细胞的 生长。与之相反,PGMS不引起平滑肌细胞增殖, 提示 PGMS可发挥良好的抗动脉粥样硬化作用。 PGMS 通过诱导抗氧化酶超 氧化物歧化酶 (SOD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化 氢酶(CAT)的活性,增加Cu,Zn-SOD,mRNA 的 表达水平,清除体内过多的氧自由基,降低管壁脂 质过氧化物的代谢产物丙二醛(MDA)的含量,以 达到抗氧化的目的[45]。 1.2.2 药代动力学研究 盛少 虎 等[29]用 同 位 素 标 记 法 研 究 了 [3 H] PGMS1次灌胃后在小鼠体内的药代动力学,符 合一室开 放 模 型。小 鼠 灌 服[3H]PGMS25mg/ kg后吸收迅速(t1/2Ka=0.24h),生物利用度高(F =79.3%)。其他药代动力学参数为:t1/2β=67h; Vd=92lmL;Cl=9.58ml/h;AUC=41.45mg/ (mL·h);血浆蛋白结合 率 为54.9%。该 药 广 泛 分布于肝、肾、脾、胸 腺、肾 上 腺、肺、心、肌 肉 和 脑 内。主要经尿道与粪便排泄。 1.3 寡聚甘露糖醛酸 寡 聚 甘 露 糖 醛 酸 (oligomannuronates, HS971)作 为 抗 老 年 痴 呆 (Alzheimer'sdisease, AD)一类新药,目前正在II期临床研究中[46]。 1.3.1 药理作用 HS971以β淀粉样蛋白(Aβ)为作用靶点,通 过与 Aβ的特异结合,抑 制 纤 丝 形 成,促 进 纤 丝 解 聚[47],从而拮抗 Aβ神经毒性,进而发挥抗老年痴 呆作用;HS971对 不 同 类 型 AD 模型动物的学习 记忆功能均具有明显的改善作用,特别是在 APP/ PS1双转基因 鼠 模 型 中,HS971表现出非常好的 治疗 效 果[22];HS971 通 过 靶 向 Aβ 的 前 体 蛋 白 (amyloidprecursorprotein,APP)跨膜区,专一性 抑制 Aβ1-42的 生 成,下 调 Aβ42/Aβ40,可 减 少 线 粒体内 Aβ及其寡聚体含量发挥线粒体功能保护 作用[46]。 1.3.2 临床药代动力学 刘萍[48]通过大量制备 HS971的单克隆抗体, 建立了以单 克 隆 抗 体 为 基 础 的 结 合 SPR 技 术 的 HS971药代动力学研究的免疫学研究方法,考 察 了 HS971药 代 动 力 学。选 择 了 两 名 健 康 人 作 为 受试者,口服971后药时曲线符合二房室模型,与 新鲜人血浆蛋白的结合率在50%左右,T max均 为0.5h,Cmax分别为14.02、22.78mg/L。 1.4 古糖酯 1.4.1 药理作用 体外 实 验 表 明 古 糖 酯 PGS对 一 水 草 酸 钙 晶 体和2种磷酸钙晶体的生长和聚集有很强的抑制 活性,且可以显著改变晶体表面的zeta电 位。细 胞和晶体黏附实验结果表明,PGS可以黏附于一 水草酸钙晶 体 表 面,从而抑制晶体向肾小管上皮 细胞的黏附[49]作用。符合尿石症的 “大分子抑制 学说”。 PGS可明显降低大鼠肾结石的肾草酸和肾钙 含量,并对肾脏结石的沉积、肾脏病变均具有明显 的改善作用;对膀胱植入锌粒的大鼠可明显抑制 以锌为核心的膀胱结石的形成。PGS具有明显的 预防及治疗肾结石和膀胱结 石的作用[50]。PGS 还具有明显的抗炎作用[51]。 1.4.2 毒理学研究 PGS具有良好的安全性。在急性毒性及长期 毒性研究方面[52],管华诗等发现给药组与对照组 的大鼠均 无 明 显 差 异。长 期 毒 性 研 究 方 面,PGS 的高、中剂量组在 Beagle犬上出现轻度的胃肠道 反应,凝血时间延长,胸腺萎缩,但在停药30d后 各项病理改变明显减轻[52]。 1.5 聚甘古酯 聚甘古酯(polymannuroguluronatesulfate)又 称911、泼 力 沙 滋,用 于 抗 艾 滋 病 (AcquiredIm- muneDeficiencySyndrome,AIDS)的 治 疗,目 前 已完成Ⅱ期临床研究。 1.5.1 药理作用 辛现 良 等[25]的 体 外 研 究 表 明 示 911 的 抗 AIDS作用与抑 制 逆 转 录 酶 活 性 和 干 扰 病 毒 与 细 胞的吸附作用有关,并可抑制低毒的 HIV-1的增
2期 张丽娟,等:海洋糖类药物研究进展 殖;911通过抑制HIV1的反式转录调节蛋白 孙淑萌[]等用紫外衍生液相及柱后荧光衍生 (Tat)对PKCδ活化53,从而抑制炎症细胞因子两种方法对 Beagle犬静脉注射60mg/kgHS203 TNFa,I-6及Ⅱl-1B的释放,从而对抗艾滋病及的血药浓度进行了测定,并计算了药代动力学参 其并发的脑病。 数,两种结果都表明HS203的药时曲线符合二房 辛现良等还研究了911体内对猴免疫缺陷病室开放模型,但柱后荧光衍生所需样品量更少 E Ls4( simian immunodeficiency viruses, SIV)It 殖的影响,得到了与体外实验一致的结果。 2甲壳质衍生物——几丁糖酯 911体内对鼠白血病病毒的增殖具有明显的 几丁糖酯( chitosan ester),即PS916,化学名 抑制作用。911可增强正常小鼠体内外淋巴细称B-1,4) polyglycosamine3- - sulfate-6--suh 胞产生I1-2,巨噬细胞产生I1-1的能力,对正常fate-6, carboxylmethyl ether sodium,(结构如 小鼠的自然杀伤细胞活性、溶血素生成也有较好图1)是以海洋动物蟹类外壳中所含的甲壳质为基 的促进作用。表明911能增强机体的免疫力,础原料,经多步分子修饰制得的一种硫酸氨基多 起到免疫调节作用 1.5.2药代动力学试验 2.1药理活性 小鼠静脉注射911后,测得[H]911符合三 研究表明PS916具有一定的调血脂3、抗氧 房室开放模型。小鼠口服911后血药浓度时间曲化6及防止动脉粥样硬化形成的作用。PS916 线符合二房室开放模型。小鼠口服12.5mg/kg能够通过降低血清TC、TG、VLDL,升高HDL及 [H]911后,在所测12种组织均有分布,胃、肠、其亚组分Ⅱ(HDL2C),减少过氧化酯质(LPO)代 肾、肝等组织放射性最高,心、脾、肺、生殖腺、肌谢产物丙二醛(MDA)生成5,减轻肝脏脂肪样 肉、脑次之,骨、脂肪较少。药物可迅速通过血脑变,减少动脉粥样斑块的形成。体外研究发现1 屏障分布脑中,仅略少于肝、肾。[3H]911在小鼠PS916对bFGF和I1-1诱发的平滑肌细胞的增殖 体内稳定,不易被分解。 具有明显抑制作用。PS916能明显降低高脂血症 1.6寡聚藻甘酸铬钠药效学研究 大鼠血浆中游离含硫氨基酸的含量[62]。PS916还 HS203具有模拟胰岛β细胞表面乙酰肝素糖具有抗肿瘤的活性,PS916与一种或几种多糖 链的性质,其负电荷可以与胰淀素相互作用形成联合用药有明显的抗肿瘤作用,并在PS916重量 可溶性复合物,是1种以胰淀素为作用靶点的新含量在70%~80%时药理作用最强。经过系统的 型抗2型糖尿病海洋寡糖药物[51,HS203能防止临床前药学与生物学研究,PS916已经国家食品 胰淀素在胰岛β细胞表面沉积,促进胰岛素的分与药品监督管理局批准进入临床研究2,目前正 泌,减少淀粉样蛋白沉积,保护胰岛β细胞。分子在进行Ⅲ期临床研究。 水平实验表明,HS203能显著提高骨骼肌细胞和2.2药代动力学研究 脂肪细胞GLI-4mRNA水平,提高葡萄糖的运 吕志华等通过异硫氰酸荧光素(FITC)标 转,逆转TNFa的激活效应,从而可以解除其对胰记PS916的方法进行药代动力学的研究,结果表 岛素的信号传导途径的抑制作用,能提高胰岛素明标记的PS916含FITC0.74%,高效凝胶色谱 的敏感性。HS203能提高AMPK以及IR、法显示标记前后的PS96平均分子量及分子量分 AKT和PI3K磷酸化水平,表明其通过胰岛素受布宽度未发生显著变化并可在体外稳定存在。大 体通路和AMPK通路改善胰岛素抵抗[。鼠口服和静脉注射PS916后,主要以原型的形式 HS203不会造成正常小鼠血糖的降低,无发生低吸收代谢,在大鼠体内呈线性动力学特征,并且吸 血糖作用的危险,50pmol/L下HS203具有明显收较慢,消除半衰期tl/2为7.84±0.12h,口服 降低血糖作用,效果好于二甲基双胍;HS203对PS916吸收较差,生物利用度较低,体内不易蓄 db/db小鼠有降血脂作用,显著降低小鼠血清游积,且对其代谢酶无诱导抑制作用,能透过血脑 离脂肪酸(FFA)水平 屏障,主要是从粪便和尿液中排出体外。 1.6.2药代动力学研究 杨志等6用毛细管电泳的方法测得人血清蛋 21994-2016ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
2期 张丽娟,等:海洋糖类药物研究进展 71 殖;911 通 过 抑 制 HIV-1 的反式转录调节蛋白 (Tat)对 PKCδ活 化[53],从而抑制炎症细胞因子 TNFα,IL-6及IL-1β的 释 放,从 而 对 抗 艾 滋 病 及 其并发的脑病。 辛现良等还研究了911体内对猴免疫缺陷病 毒[54](simianimmunodeficiencyviruses,SIV)增 殖的影响,得到了与体外实验一致的结果。 911体内对鼠白血病 病 毒 的 增 殖 具 有 明 显 的 抑制作用[5]。911可增强正常小鼠体内外淋巴细 胞产生IL-2,巨 噬 细 胞 产 生IL-1的 能 力,对 正 常 小鼠的自然 杀 伤 细 胞 活 性、溶血素生成也有较好 的促进作用[55]。表 明911能 增 强 机 体 的 免 疫 力, 起到免疫调节作用。 1.5.2 药代动力学试验 小鼠静脉注射911后,测得[3H]911符合三 房室开放模型。小鼠口服911后血药浓度时间曲 线符合二房 室 开 放 模 型。小 鼠 口 服 12.5 mg/kg [3H]911后,在所测12种组织均有分布,胃、肠、 肾、肝等组织放射性最高,心、脾、肺、生 殖 腺、肌 肉、脑次之,骨、脂 肪 较 少。药 物 可 迅 速 通 过 血 脑 屏障分布脑中,仅略少于肝、肾。[3H]911在小鼠 体内稳定,不易被分解。 1.6 寡聚藻甘酸铬钠药效学研究 HS203具有模拟胰岛β细胞表面乙酰肝素糖 链的性质,其 负 电 荷 可 以 与 胰 淀 素 相 互 作 用 形 成 可溶性复合物,是1种以胰淀素为作用靶点的新 型抗2型糖尿病海洋寡糖药物[56],HS203能防止 胰淀素在胰岛β细 胞 表 面 沉 积,促进胰岛素的分 泌,减少淀粉样蛋白沉积,保护胰岛β细胞。分子 水平实验表明,HS203能显著提高骨骼肌细胞和 脂肪细胞 GLT-4 mRNA 水 平,提 高 葡 萄 糖 的 运 转,逆转 TNFα的激活效应,从而可以解除其对胰 岛素的信号 传 导 途 径 的 抑 制 作 用,能 提 高 胰 岛 素 的敏 感 性[26]。HS203 能 提 高 AMPK 以 及 IR、 AKT 和 PI3K 磷酸 化 水 平,表 明 其 通 过 胰 岛 素 受 体 通 路 和 AMPK 通路改善胰岛素抵抗[57]。 HS203不会造成正常小鼠血糖的降低,无发 生 低 血糖作用的 危 险,50μmol/L 下 HS203具 有 明 显 降低血糖 作 用,效果好于二甲基双胍;HS203 对 db/db小鼠有降血脂作用,显 著 降 低 小 鼠 血 清 游 离脂肪酸(FFA)水平。 1.6.2 药代动力学研究 孙淑萌[27]等用紫外衍生液相及柱后荧光衍生 两种方法 对 Beagle犬 静 脉 注 射60mg/kg HS203 的血药浓度 进 行 了 测 定,并计算了药代动力学参 数,两种结果都表明 HS203的药时曲线符合二房 室开放模型,但柱后荧光衍生所需样品量更少。 2 甲壳质衍生物———几丁糖酯 几丁糖酯(chitosanester),即 PS916,化 学 名 称β-(1,4)polyglycosamine-3-O-sulfate-6 -O-sul- fate-6’-O-carboxylmethylethersodium,(结 构 如 图1)是以海洋动物蟹类外壳中所含的甲壳质为基 础原料,经多 步 分 子 修 饰 制 得 的 一 种 硫 酸 氨 基 多 糖[58]。 2.1 药理活性 研究表明 PS916具有一定的调血脂[59]、抗氧 化[60] 及防止动脉粥样硬化形成[61]的作用。PS916 能够通过降低血清 TC、TG、VLDL,升高 HDL 及 其亚组分Ⅱ(HDL2-C),减少过氧化酯质(LPO)代 谢产物 丙 二 醛(MDA)生 成[59],减轻肝脏脂肪样 变,减少动脉粥样斑块的形成。体外研究发现[61], PS916对bFGF和IL-1诱发的平滑肌细胞的增殖 具有明显抑制作用。PS916能明显降低高脂血症 大鼠血浆中游离含硫氨基酸的含量[62]。PS916还 具有抗肿瘤 的 活 性[63],PS916与 一 种 或 几 种 多 糖 联合用药有明显的抗肿瘤作用,并在 PS916重 量 含量在70%~80%时药理作用最强。经过系统的 临床前药学 与 生 物 学 研 究,PS916 已 经 国 家 食 品 与药品监督管理局批准进入临 床 研 究[28],目 前 正 在进行III期临床研究。 2.2 药代动力学研究 吕志华[28]等通 过 异 硫 氰 酸 荧 光 素(FITC)标 记 PS916的方法进行药代动力学的研究,结 果 表 明标记的 PS916含 FITC0.74%,高 效 凝 胶 色 谱 法显示标记前后的 PS916平均分子量及分子量分 布宽度未发生显著变化并可在体外稳定存在。大 鼠口服和静脉注射 PS916后,主要以原型的 形 式 吸收代谢,在大鼠体内呈线性动力学特征,并且吸 收较慢,消 除 半 衰 期t1/2为7.84±0.12h,口 服 PS916吸 收 较 差,生 物 利 用 度 较 低,体 内 不 易 蓄 积,且对其代谢酶[64]无诱导抑制作用,能透过血脑 屏障,主要是从粪便和尿液中排出体外。 杨志等[65]用毛细管电泳的方法测得人血清蛋