5-羟色胺(5-HT,又称血清素)是一种血管收缩物质,广泛的参与了如血管功能、止血、肝再生、肠动力、胰岛素分泌、免疫反应等生理过程。脊椎动物的5-HT能信号系统非常复杂。5-HT生物合成和代谢过程中,色氨酸羟化酶(TPH)是催化合成5-HT (5-HTP)的起始和限速酶(图1)。
但在当时称为TPH(现在称为TPH1)基因消融小鼠中发现,大脑内的5-HT含量却在正常水平,揭示了第二种异构体TPH2的存在。后来发现TPH有两种分型——TPH 1和TPH 2,他们是两种高度同源的蛋白质,但动力学性质和组织分布却不同。TPH2主要表达于脑干中缝神经元和肠道肌肠层神经元,被认为是5-HT中枢神经递质池的来源;而大多数血液中的5-HTP是由胃肠道表达TPH 1的ECs合成的,储存在血栓性细胞密集颗粒中,在活化部位的血小板释放发挥其调节激素作用。TPH 1也存在于其他外周组织,如胰 腺、脂肪和肺,松果体等。
过去,针对5-HT系统的药物仅仅针对5-HT转运体和受体,主要用于治疗抑郁症、精神病和偏头痛等中枢症状。然而,由于5-HT系统二重性的发现,使其成为了一种新型的药物治疗的靶点。关于TPH2已有很多的研究综述,因此,本文重点介绍了TPH1抑制剂药物开发的最新成果以及临床研究变情况。
TPH1抑制剂的研究历程
早在TPH分型发现前,就有许多非特异性的TPH阻断剂就有报道,如多巴胺衍生的四氢异喹啉类的Salsolinol和 Tetrahydropapaverine;食物中致癌的杂环化合物Trp-P-1 和 Trp-P-2,苯丙氨酸的衍生物分克罗宁(PCPA)和苯乙炔苯丙氨酸(PEPA)。PCPA曾经用于治疗类癌综合征和化疗引起的呕吐,但因为中枢的副作用(CNS)而被放弃,PEPA是另一种更强效的TPH抑制剂,对苯丙氨酸羟化酶(苯丙酮酸尿症是由于缺乏此酶引起的)和酪氨酸羟化酶(缺乏会引起多巴反应性肌张力障碍)的抑制活性较低,但因为静脉注射后的影响中枢5-HT的作用而限制了它的临床应用前景。
自从2003年TPH异构体的分来以来,学术界和制药业一直致力于将TPH 1作为一个新型的药理靶标研究,而一系列TPH抑制剂,治疗5-HT相关疾病新型小分子化合物的专利数量也在不断增加(表1)。
Lexicon Pharmaceuticals率先发现和表征一系列抑制胃肠道的5-HT生物合成的新型的苯丙氨酸衍生物。这类抑制剂主要在肠道的ECs发挥作用,实现了对外周5-HT的抑制,而且无法穿透血脑屏障,不影响中枢的TPH2。
由于活性位点的TPH1与TPH2两种酶之间具有非常高的同源性,迄今为止开发的抑制剂大多是非选择性的,会同时阻断TPH1和TPH2。
Lexicon开发的TPH抑制剂主要同TPH构型中色氨酸结构结合,阻断外周的5-HT。其中LX-1031,LX-1033可以抑制外周的5-HT,不能通过血脑屏障,不影响中枢的5-HT功能,也成为第一批进入临床试验的肠易激综合征(IBS)的治疗药物。同时,LX-1032,即Xermelo(Telotristat ethyl,特罗司他乙酯),2017年由FDA批准与生长抑素类似物(SSA)联合用于治疗成人类癌症综合征引起的腹泻,特罗司他乙酯也是首个被批准用于治疗类癌综合症(Carcinoid syndrome)的口服药物。
同时,Karos制药公司采用了一种基于结构的设计方法,进一步发现了一批新型的外周TPH抑制剂(KAR5585,KAR5417)。这些基于螺旋环脯氨酸的TPH 1抑制剂没有类苯丙氨酸特征性结构,在动物实验中取得成功后,目前已进入I期临床研究。
最近的研究者通过高通量、虚拟筛选的方式在传统中药大黄中发现了1-愈创木酚素(1-galloypedunculagin,mol002291),这种分子具有选择性抑制外周TPH 1的作用,可以降低结肠5-HT含量,减轻体内脏痛觉过敏。
5-HT在外周器官中的作用及治疗意义