磷脂酶抑制剂新进展

具有抗炎、抗过敏活性磷脂酶

抑制剂的研究进展*

王 寅 朱再明

(辽宁师范大学化学系 大连 116029)

刘 彦

(大连医科大学生化教研室 大连 116027)

摘 要 磷脂酶参与细胞跨膜信息传递，磷脂酶A2还是机体炎症、过敏介质产生的关键酶。因此，磷脂酶抑制剂的合成研究对研究细胞表达某种功能的信息传递机制及与磷脂酶A2激活相关的疾病治疗机制和药物研究具有重要意义。本文主要综述了近期有关磷脂酶A2抑制剂的合成、结构、抑效性能、构效关系及应用前景等,对磷脂酶C和磷脂酶D的抑制剂作了简要介绍。

关键词 磷脂酶A2 磷脂酶C 磷脂酶D 磷脂酶抑制剂

Recent Advances in Phospholipase Inhibitors

Wang Yin Zhu Zaiming

(Department of Chemistry, Liaoning Normal University, Dalian 116029,

China) Liu Yan

（Department of Biochemistry， Dalian Medical University, Dalian 116027,

China) Abstract Phospholipase A2,C,D are involved in the pathways of cell

transmembrane signal transduction,and phospholipase A2（PLA2） is also a critical enzyme which catalyzes the specific hydrolysis of membrane phospholipids and causes the release of inflammatory and allergic

mediators.The studies on phospholipase inhibitors are of significance in investigating the mechanism of the signal transduction of cell functional expression and the mechanism of some diseases related with PLA2 activation,and also in the development of some antiinflammatory and

antiallergic drugs.A brief review on phospholipase inhibitors including their structures,properties, structure-effect relationship and application prospects is given.

Key words phospholipase A2; phospholipase C; phospholipase D; phospholipase inhibitors

磷脂酶(phospholipase)是指水解甘油磷脂的酶，依水解甘油磷脂的位点不同，将磷脂酶分为磷脂酶A1（PLA1）、磷脂酶A2（PLA2）、磷脂酶C(PLC)和磷脂酶D(PLD)，如下图所示。甘油磷脂是构成细胞膜的主要成分，也称膜磷脂。近年来发现其一项重要功能是作为细胞应答外界

刺激(第一信使)，表达相应功能或效应的跨膜信息传递的第二信使库，此第二信使是磷脂酶水解膜磷脂的产物。如PLA2水解磷脂生成第二信使花生四烯酸(AA)；磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(PIP2)特异的PLC(PIP2-PLC)水解PIP2生成第二信使二脂酰甘油(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)，以及PLD水解磷脂生成第二信使磷脂酸(PA)。现发现参与细胞信息传递的磷脂酶有PLA2、PLC、PLD。何种磷脂酶参与细胞表达某种功能或效应的信息传递依细胞和第一信使而异。磷脂酶抑制剂特异抑制该磷脂酶的活性，阻断第二信使的产生，则能抑制细胞表达相应的功能或效应。例如：炎症细胞如中性粒细胞、巨噬细胞在感染等外源或内源抗原刺激下，其PLA2被激活，PLA2水解膜磷脂生成AA，后者在脂加氧酶作用下，生成类二十碳多烯化合物，这类化合物中某些在炎症反应中作为炎症介质，某些在过敏反应中作为过敏介质。炎症介质对炎症细胞有强的趋化性，促进更多炎症细胞向炎症部位浸润，从而扩大炎症程度。PLA2抑制剂能抑制PLA2活性，抑制炎症介质或过敏介质的生成，表现出抗炎、抗过敏功效。 因此，近年来磷脂酶抑制剂的研究引起人们的广泛兴趣。该领域的研究不仅为研究细胞跨膜信息传递提供似探针性的研究工具，而且对相关疾病机制研究及抗炎、抗过敏药物研制具有重要意义。

图

一、磷脂酶A2的抑制剂

PLA2是一类水解膜磷脂sn-2位上的脂酰基生成脂肪酸和溶血磷脂的酶，分为分泌型(sPLA2)和胞内型(cPLA2)，分别参与食物磷脂的消化及细胞功能的调节，并都参与炎症、过敏反应。酶抑制剂的合成多从合成酶的底物类似物,即合成酶竞争性抑制剂着手来抑制酶的活性。甘油磷脂类似物PLA2抑制剂就属于这类抑制剂。

1.甘油磷脂类似物的PLA2抑制剂 甘油磷脂类似物的PLA2抑制剂，如结构1，最早是由de Haas和Van Deenen合成的。他们研究发现短键的磷脂酰胆碱系列化合物，在PLA2水解位点sn-2位上将脂酰基以相应的脂酰胺基取代，能够抑制PLA2的水解活性［1］。其抑制机制主要是非水解的磷脂类似物与底物争夺酶的活性中心并能与酶活性中心紧密键合，以可逆竞争性机制抑制PLA2催化活性。基于这一发现，人们合成了多种有抑制效果的脂酰胺磷脂酰胆碱或乙醇胺系列化合物，如结构2，3，4［2－4］。

从构效关系研究中发现：(1)增加sn-1位上官能团的疏水性可提高磷脂类似物与酶的亲合性，增强抑制效果，如sn-1位为硫醚基和醚基的脂酰胺磷脂酰胆碱抑制效应达50%时的浓度(IC50)分别为2μΜ和38μΜ，比相应sn-1位为脂酰基的IC50分别降低约78和4倍；(2)sn-2上脂酰胺基比天然磷脂的脂酰胺基与酶活性中心键合能力加强；(3)sn-2脂酰链的α-次甲基在底物与酶活性中心键合上起着重要的作用，如无此α-次甲基的脂酰胺磷脂类似物，其抑制活性基本上消失；(4)sn-2脂酰胺键的长短及饱和程度也影响抑制效果，饱和的脂酰胺链抑效最佳的是十烷基，不饱和脂酰胺链比相应饱和脂酰胺链抑效高，不饱和脂酰胺链抑效最佳的为亚油酸和亚麻酸酰胺链［4］；(5)sn-2脂酰胺链末端碳上有羟基取代，抑制效果大大降低，有氨基、羧基取代，抑制效果丧失［4］；(6)脂酰胺磷脂酰乙醇胺类似物（2）比相应的脂酰胺磷脂酰胆碱类似物（3）要有较强的抑制效果；(7)甘油磷脂中磷酸部分在底物与酶活性中心键合上起着重要作用，因磷酸上带负电荷的氧能与激活sPLA2活性的Ca2＋结合，双键氧能与酶活性中心 48-酪氨酸残基形成氢键［5］。从sPLA2活性中心的结构特征可解释以上所述的sPLA2抑制剂的构效关系［5］。sPLA2活性中心的结构尚未完全确定，根据酶与底物嵌合形成酶-底物复合物的X射线衍射结构特征，可知底物——甘油磷脂上的两个脂酰链嵌入酶活性中心的亲脂区域，脂酰链的长短和饱和程度影响脂酰链与酶亲脂域的结合力。底物类似物即抑制剂与酶活性中心的结合力越大，抑制效果越佳，因此在脂酰链尾端增加亲水性基团如羟基、羧基和氨基都降低抑制剂与酶活性中心亲脂区域的结合力，使抑制效果大大降低或丧失。底物结构上的酯酰基、羟基等与酶活性中心的必须基团如酪氨酸上的羟基形成氢键及带负电的磷酸根与Ca2＋

螯合力，这些都是必须具备的。凡能增加抑制剂与酶活性中心上的某些必须基团形成氢键或螯合Ca2＋的能力，都将增大抑制剂的抑制效果。因此酶活性中心、结构的确定，为酶抑制剂的设计提供最佳信息。

5 唾液酸甘油磷脂

受脂酰胺甘油磷脂类似物的PLA2抑制剂的启发，改变甘油磷脂亲水性的头部基团可能对PLA2具有抑制作用。结构5是以寡聚唾液酸链取代磷脂亲水性头部的胆碱或乙醇胺的产物，结果该系列化合物对

sPLA2有较强抑制效果，对PLC仅有一定抑制作用［6］。甘油磷脂中的磷酸部分在底物与酶活性中心键合中起着重要作用，如增加磷脂中磷酸数则可能增加抑制剂与底物竞争和酶活性中心键合的能力，如心磷脂系列化合物(6)(结构中A、B、C、D之一为羟基，其余为饱和或不饱和脂酰基)，6对sPLA2有强的抑制作用，且对大鼠肝线粒体PLA2抑制有效果强、特异性高、体内实验毒性低等特点，对临床治疗与PLA2激活相关的线粒体功能损伤性疾病，如Reye′s综合症，肌麻痹及恶性高热症等，有很大应用潜力。该类心磷脂类似物与天然一溶血心磷脂(A、B、C、D中之一的脂酰基被水解)相似。从牛心中提取的心磷脂受蛇毒sPLA2水解所得到的一溶血心磷脂，对大鼠线粒体PLA2也显示强的抑制作用，从而证实了心磷脂系列对sPLA2的抑制作用［7］。根据甘油磷脂类似物对sPLA2抑制的特点，将甘油磷脂类似物sn-2位上脂酰基以膦酸基代替，可获得膦酸脂基磷脂类似物，其抑效最佳的是由Gelb 等合成的化合物(7)，它对蛇毒sPLA2有强的抑制作用。该类化合物中甘油sn-1位上的长键醚脂基对抑制效果起着重要的作用，如无此醚脂基的膦酸脂基磷脂类似物，则抑制效果大大降低，表明sn-1上长键醚脂基的引入对抑制剂与酶键合起着很重要的作用［8］。

2.合成的非甘油磷脂类似物PLA2抑制剂

目前，人们发现越来越多的非甘油磷脂类似物具有抑制PLA2的性能。P-溴苯甲酰甲基溴通过修饰酶活性中心的必要基团组氨酸，不可逆抑制sPLA2［9］。N-羟甲基-N-［3,5-双(＋烷氧基)苯基］甘氨酸(Ro 23－9358)(8)是一类具有强抗炎、抗过敏活性的sPLA2抑制剂。在Ro23－9358

2+

结构中，每个羧基上带负电荷的氧作为Ca的配位体，螯合Ca2+，抑制Ca2+对sPLA2的激活，同时苯环和烷基链可占据底物亲脂部分与酶键合的空穴，从而使Ro 23-9358显出对sPLA2很强的抑制作用。这类化合物对cPLA2是抑制还是激活依赖环境中Ca2+浓度，高浓度Ca2+(2μM)时，它对U937细胞的cPLA2有激活作用；低浓度Ca2+(0．1—1μM)时,它对cPLA2有抑制作用；IC50为48μΜ，估计它对cPLA2抑制是通过螯合Ca2+来进行的［10］。目前，对cPLA2抑制剂研究较少，Hasegawa 等人合成的取代苯磺酰胺产物(9)是cPLA2的抑制剂。在其结构中，各取代基的变化对该抑制剂的IC50影响较大，例如，N-CH3的引入可使其IC50减少13．3—25μΜ，而且苯环中吸电子基—OH或—SO2CH3的引入也可使化合物的抑制效果有较大的增加。具有代表性的该类化合物ER-3826，

其对兔心肌细胞cPLA2的IC50是0.028μΜ，具有非常好的抑制效果［11］。由Failli 等人合成的2-苯胺基苯乙酸系列sPLA2抑制剂(10)对sPLA2、环加氧酶和脂氧合酶皆有良好的抑制作用，具有抗炎、抗过敏及保护细胞免受sPLA2激活造成组织细胞损伤等作用［12］。

Beaton 等人根据甘油磷脂的磷酸部分与酶活性中心相互作用的观点，认为羧基官能团也可能与酶的活性中心相互作用，而且认为像含有羧基官能团这样简单的化合物会比甘油磷脂类似物更容易代谢。依此假设，成功地合成了一系列羧酸sPLA2抑制剂，其中最有效的抑制剂

FPL67047XX（11）对人血小板sPLA2的IC50为0．021μΜ，这为依据构效理论设计目标化合物提供了良好的例子［13］。N-烷基脯胺酰胺(12)合成方法简单，对佛波酯激活巨噬细胞的cPLA2、环加氧酶及脂氧合酶有良好的抑制作用［14］。Acevedo 等人合成了吡咯烷磷酯低聚体化合物(13)。该系列化合物对PLA2具有良好的抑制作用，其IC50是1.5μΜ［15］。2-苯氧基苯磺胺系列(14)是由2-苯氧基苯胺与取代的苯磺酰氯在吡啶中

［16］

缩合而得，它对PLA2也具有特异的抑制作用，是一种很好的抗炎药物。双芳氧基烷烃系列化合物(15)也是PLA2的抑制剂，它们对各种炎症如风湿性关节炎、滑囊炎、银屑病等有良好的医治作用，它的抑制效果IC50为0．5—10μΜ［17］。5-羟基-4-苯基-2-呋喃酮及其系列物(16)对PLA2有较强的抑制效果，它们是由对烷氧基苯乙醛与羟基乙酸环合而得，也是一种效果良好的抗炎、抗过敏药物［18］。

N-烷胺基酯酰胺系列(17)，十八烷胺正己醇系列(18)及2-环氧乙烷基烷基酯系列(19)，它们对人血小板sPLA2皆有抑制作用，且具有良好抗炎、抗过敏等药效［19—21］。

3.从天然产物中提取的PLA2抑制剂

从天然产物中提取的PLA2抑制剂，研究较多并有代表性的是从具有抗炎、抗过敏药效的天然海绵中提取的manoalide（20）,能不可逆抑制(即灭活)蛇毒sPLA2［22］，蜂毒sPLP2［23］，最大抑制率达85%，有较强的抗炎、抗过敏、抗表皮增生及免疫抑制效果，现已制备成药物应用于临床实验［24］。人工合成的manoalide的类似物manoaloques(21)能部分灭活sPLA2活性，灭活率达47%。在构效关系的研究中发现，manoalide中烯醛基及保证内酯环能开合是灭活sPLA2所必需的。如对内酯环上羟基甲基化，使其不能可逆地开合，则失去对sPLA2的灭活；烯醛基还原为醇也丧失灭活sPLA2的性能。通过分析manoalide处理的眼镜蛇毒sPLA2的氨基酸序列，发现sPLA2中有4个赖氨酸(Lys)残基被修饰，而manoaloque只能修饰3个Lys残基。可认为这4个Lys残基是酶活性的必需基团［25］。

从青霉素属SP BM-99的培养液分离出的真菌代谢产物ergophilones A和B，对于兔血小板sPLA2具有较强的抑制活性。它们的IC50分别是0．44μΜ和0．56μΜ，但对猪胰的PLA2的抑制活性较小，IC50分别是51．7μΜ和39．0μΜ［26］。PLA2抑制剂thielocins系列是从菌属Thielavia terrleola RF-143发酵液中分离出的一类新型PLA2抑制剂，其对兔PLA2和重组人的PLA2具有强的抑制作用，其中对兔PLA2最强的抑

制活性IC50是0．0033μΜ，对人PLA2 IC50是0．076μΜ［27］。Ergophilones A和B及RF-143的药理作用及对酶抑制的特异性有待于研究。

二、PLC与PLD抑制剂

PLC、PLD位于细胞内，其激活可能受蛋白激酶磷酸化的调节。两者激活后水解膜磷脂分别生成第二信使DAG和PA，PA可在磷酸酶作用下生成DAG。现发现PLC、PLD是胞内信息传递的重要组分，由于PLC、PLD酶蛋白的结构与构象的研究尚未完善，因而限制了PLC、PLD抑制剂的研究，同时也影响细胞表达相应功能的信息传递的研究。 1.合成的PLC、PLD抑制剂

U73122(22)是人工合成的氨基类固醇类化合物，是一种PLC(很可能是PIP2-PLC）的抑制剂。此结论来自以下实验结果：(1)胶原和凝血酶能激活血小板受体介导的PIP2-PLC，产生第二信使DAG和IP3，两者分别激活PKC和动员胞内Ca2＋，从而激活血小板凝集的信息传递；U73122能抑制胶原和凝血酶对血小板PIP2-PLC的激活，抑制第二信使DAG和IP3产生，从而抑制血小板凝集［28］。U73122能抑制甲酰蛋氨酰亮氨酰苯丙氨酸(FMLP)对中性粒细胞的激活，也表现在U73122抑制FMLP对中性粒细胞的PIP2-PLC的激活［29］。（2)人SK-N-SH神经母细胞瘤表面优势表达M3亚型蕈毒碱乙酰胆碱受体(mAChR)，配体与受体结合能激活G蛋白偶联的PIP2-PLC，导致mAChR脱离细胞入胞液，U73122能抑制mAChR脱离细胞，表现在它对配体与受体结合诱导PIP2-PLC活性的抑制［30］。（3)光敏细胞L5178Y淋巴细胞受可见光照射能诱导该细胞凋亡，凋亡的机制表现在光能诱导细胞PLC的激活，U73122抑制光对细胞PLC的诱导，从而抑制该细胞凋亡［31］。以上实验说明U73122很可能是PIP2-PLC的抑制剂，但也有文献表明U73122对PLC抑制并非完全特异，因葡萄糖能激活胰岛β细胞PIP2-PLC，诱导β细胞释放胰岛素，U73122

［32］

对β细胞的PLC的抑制较其无抑效的对照物U73143(23)无明显差别，可见U73122对PIP2-PLC抑制的特异性有待深入研究。U73122结构与U73143极为相似，仅在合成上用丁二酸酐代替顺丁烯二酐，但U73143对PLC、PLA2皆无抑制作用。在对U73122结构与抑制关系的研究中，发现除去3位上OCH3基会大大降低抑制活性，C17侧链长短对抑制效果也有一定的影响；用巯基乙醇预处理U73122则破坏U73122对PLC的抑制作用〔25〕。U26384与U73122属于同类化合物，但前者对PLC无抑制作用，对PLA2有抑制作用。 2.天然的PLC、PLD抑制剂

从真菌Caloporus dichrous分离得到一种含唾液酸的化合物，称为caloporoside(24)，它以可逆竞争性机制抑制猪脑PLC，IC50为

18—31μΜ，但对猪胰腺，眼镜蛇毒的PLA2及甘蓝(cabbage)中PLD无

［33］

抑制效果，且抗细菌和真菌的活性也较低。从细菌Penicillium vinaceum分离的PLC抑制剂vinaxanthone (Ro 09-1450)(25)对大鼠PLC有强抑制作用，IC50为5.4μΜ［34］，从Chaetosphaeroneama hispidulum培养肉汤中分离得到一种PLC抑制剂，称为hispidospermidin(26)，其对大鼠PLC也

［35］

有强的抑制作用，IC50为16μΜ。

PLD抑制剂文献报道的较少，从真菌Nattrassia mangiferase提取分离得到三种结构相似的化合物称为Sch49210(27)，Sch 53514(28)和Sch 53516，它们对PLD有较强抑制作用，其中Sch 53514对PLD抑制效果最佳，IC50为0.2μΜ，Sch49210的IC50为1.6μΜ，这些化合物对不同肿瘤细胞具有抗肿瘤浸润活性［36］。分离提取的PLC、PLD抑制剂的药理作用及对酶抑制的特异性有待研究。

目前，抗炎、抗过敏药物及医治与PLA2激活相关疾病的药物多用类固醇激素类PLA2抑制剂，如地塞米松等。这类药物具有强的副作用，因此开发研制非类固醇激素类PLA2抑制剂具有良好的应用前景。 本文综述的PLA2抑制剂皆为非类固醇激素类，但它们对PLA2抑制的特异性、药理、毒理及临床试验有待进一步研究。PLC、PLD抑制剂的研究文献较少，且其构效关系、特异性及药理作用尚未完善。若能发现特异高、抑效强的PLC、PLD抑制剂将会推进细胞跨膜信息传递的研究。

收稿：1997年5月， 收修改稿：1997年7月

*国家自然科学基金和辽宁省自然科学基金资助项目

参 考 文 献

［1］ Bonsen P P M,de Haas G H,van Deenen L L M et al., Biochem. Biophys. Acta, 1972, 270, 364-382.

［2］ Chandrakumar N S,Hajdu J,J. Org. Chem.,1982,47,2144-2147.

［3］ Yu L,Deems R A,Hajdu J et al., J. Biol. Chem.,1990,265,2657-2664. ［4］ Dijkman R,Cox R,van den Berg L et al., Biochim. Biophys. Acta,1994,1212,50-58.

［5］ Campbell M M, Fox J L, Osguthorpe D J et al., J． Chem． Soc．, Chem． Commun., 1988, 1560-1562.

［6］ Shimizu C,Achiwa K,Chem. Pharm. Bull., 1989,37(8),2258-2260. ［7］ Reers M,Pfeiffer D R,US 4 959 357,1990.

［8］ Yuan W,Gelb H M,J．Am．Chem．Soc.,1988,110,2665-2666. ［9］ Roberts M F,Deems R A,Mincey T C et al., J. Biol. Chem.,1977,252,2405-2411.

［10］ LeMahieu R A,Carson M,Han R J et al., J. Med. Chem.,1993,36,3029-3031.

［11］ Oinuma H,Takamura T,Hasegawa T et al., J. Med. Chem., 1991,34,2260-2267.

［12］ Failli A A,Junction P,Trooper A F K et al., US 5 021 576,1991. ［13］ Beaton H G,Bennion C,Connolly S et al., J. Med. Chem.,1994,37，557-560.

［14］ McGregor W H,WO 88 06 885,1988.

［15］ Acevedo O L，Hebert H,WO 95 18 792,1995. ［16］ Adams J L,Hall R F,WO 95 33 713,1995. ［17］ Stutz W, US 5 453 443,1995.

［18］ Gupta C M,Khorana H G,US 5 464 865,1995. ［19］ McGregor W H,Chang J Y,US 4 824 996,1989.

［20］ McGregor W H,Marshall L A,Musser J H,US 4 845 292,1989. ［21］ Marshall L A,Steiner K E,Schiehser G A,US 4 933 365,1990. ［22］ Deems R A,Lombardo D,Morgan B P et al.，Biochim．Biophys．Acta,1987,917,258-268.

［23］ Glaser K B,Jacobs R S,Biochem. Pharmacol.,1986,35,449-453. ［24］ Jacobs R S,Faulkner J D,WO 87 05 019,1987. ［25］ Reynolds L J,Morgan B P,Hite G A et al．, J. Am．Chem．Soc．,1988,110,5172-5177.

［26］ Hyodo S,Fujita K,Kasuya O et al．,Tetrahedron,1995,51,6717-6724. ［27］ Matsumoto K,Tanaka K,Matsutani S et al.,J. Antibiotics,1995,48(2),106-112.

［28］ Bleasdale J E,Thakur N R,Gremban R S et al.,J．Pharmacol．Exp．Ther．,1990,255,756-768. ［29］ Smith R J，Sam L M,Justen J M et

al.,J．Pharmacol．Exp．Ther．,1990,253,688-697.

［30］ Thompson A K, Mostafapour S P, Denlinger L C et al．,J．Biol．Chem．,1991,266,23856-23862.

［31］ Agarwal M L,Larkin H E,Zaidi S I A et al．,Cancer Res.,1993,53,5897-5902.

［32］ Alter C A,Amagasu M,Shah K et al.,Life Sciences,1994,54(8) ,107-112.

［33］ Weber W,Schu P,Anke T et al．,J. Antibiotics,1994,47(11), 1188-1194.

［34］ Aoki M,Itezono Y,Shirai H et al．,Tetrahedron Lett.,1991,32(36), 4737-4740.

［35］ Ohtsuka T,Itezono Y,Nakayama N et al．,J．Antibiotics,1994,47(1), 6-15.

［36］ Chu M,Truumees I,Patel M G et al．,Tetrahedron Lett．,1994,35(9), 1343-1346.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9ab6.html