降钙素的进展

中国药房2011年第22卷第17期ChinaPharmacy2011Vol.22No.17Δ国家高技术研究发展计划（863）资助项目（2007AA02Z171）；国家基础科学人才培养基金资助项目（J0630858）＊在读本科生。研究方向：药动学。电话：[phone]。E-mail：[e-mail]#通讯作者：教授，博士研究生导师。研究方向：药动学。电话：[phone]。E-mail：[e-mail]降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞分泌产生的一种重要的多肽类激素，其主要作用是调节全身钙离子流，抑制骨的重吸收。其在临床上被用来治疗多种疾病，尤其是骨质疏松症。随着我国人口老龄化日益严重，对降钙素的需求也将越来越大，所以其有关研究日益受到人们重视。但又因多肽类药物在体内易被降解，使得降钙素的给药方式受到一定限制，给患者的服药造成不便，故不少学者正在从事其新剂型的研究工作。为此本文综述了降钙素的研究进展，为其进一步研究和利用提供参考。1降钙素新的药理作用及临床应用近年来的研究表明，降钙素抑制骨吸收的作用与破骨细胞（OC）的特殊结构伪足小体有关。OC通过富含肌动蛋白的伪足小体来黏附骨髓基质。降钙素则可以使伪足小体解聚，促使OC收缩，降低其运动性，最终使其与骨脱离。其结合受体后将激活腺苷酸环化酶/环磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A通路和磷脂酶C通路并使酪氨酸酶磷酸化[1]。下游信号分子通过调控富脯氨酸蛋白酪氨酸激酶（Pyk2）和原癌基因Src的磷酸化状态以及在OC内的分布，诱导伪足小体重新装配[2]。此外，降钙素还可以调控骨细胞中核因子κB受体活化因子配基（RANKL）和护骨素（OPG）的表达。由于RANKL能够促进OC的生成，因此研究者认为，降钙素对RANKL的抑制也可能参与抑制骨的重吸收[3，4]。利用降钙素这种抑制骨吸收的作用，不仅能够治疗骨质疏松症，还能治疗其他与骨代谢率升高有关的疾病，同时，其还具有其他抑制骨吸收的药物不具有的镇痛作用。1.1降钙素的镇痛药理作用与其他抑制骨吸收的药物不同的是，降钙素可以减轻骨痛。此作用最早于1974年被报道用于治疗佩吉特氏病，1年后通过动物模型证明降钙素确实具有镇痛作用[5]。此后的临床研究[5]发现，降钙素对多种疼痛有效，包括反射性交感神经营养不良综合征、黏连性关节囊炎、强直性脊柱炎、风湿性关节炎、脊椎压缩骨折、幻肢痛等。骨质疏松患者每天接受200u的鲑鱼降钙素（sCT，应用于临床的降钙素通常指的是鲑鱼降钙素）就能大大减少止痛药的用量。关于镇痛作用的机制，有学者认为降钙素能抑制前列腺素E2的合成，还有学者认为降钙素通过激活内源性阿片系统而发挥镇痛作用，因为降钙素受体（CTRs）结构与阿片受体类似，且降钙素能够提高血浆β-内啡肽水平[6]。降钙素在脑内的结合位点位于痛觉感受区，脑室内给予sCT可以提高家兔的痛阈值，此作用不能被阿片受体拮抗药纳洛酮所对抗，因此有研究者设想降钙素也可能是通过直接激动中枢神经系统内的CTRs而发挥作用[7]。有报道[8]称在大鼠脑桥髓质部发现了sCT的特异性结合位点，进一步证实了这一设想。1.2降钙素的临床应用CTRs在许多组织器官中均有发现，例如中枢神经系统、胃肠道、卵巢、胎盘、骨髓以及OC、肾小管细胞和淋巴细胞中，在一些乳腺癌及肺癌细胞中也有表达。综合其抑制骨吸收及镇痛作用，降钙素被广泛用于临床各种组织器官疾病的治疗。骨关节炎的特征是关节软骨发生原发性或继发性退行性病变。实验及临床观察[9]表明，关节软骨的结构完整性有赖于软骨成骨和关节软骨之间的相互作用，而Ⅱ型胶原蛋白和蛋白聚糖占到了正常软骨细胞干重的90％。因此，理想的骨关节炎治疗药物应该对成骨和软骨的代谢都发挥调节作用，并且能够抑制酶对Ⅱ型胶原蛋白和蛋白聚糖的降解。降钙素是骨关节炎重要的治疗药物。从结构重建的角度，降钙素对软骨和软骨下骨均有调节作用，具有长期疗效，这一点与其他抗骨吸收药物只作用于关节软骨不同。另外，降钙素还能止痛，可以迅速缓解症状[9]。目前在关节软骨细胞中已发现了CTRs，降钙素与其结合后将启动cAMP信号转导通路，促进软骨细胞的增殖、分化和成熟并合成蛋白聚糖和Ⅱ型胶原蛋白。另一方面，白细胞介素-1（IL-1）、抑瘤素（OSM）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是软骨·综述讲座·降钙素的研究进展Δ侯笑然＊，张庆，李国坤，邱志霞，陈西敬#（中国药科大学药物代谢研究中心，南京市211198）中图分类号R97；R58文献标识码A文章编号1001-0408（2011）17-1617-03摘要目的：了解降钙素的研究进展，为进一步研究和利用提供参考。方法：根据文献，对降钙素的药理作用、临床应用及新剂型等方面的进展进行综述。结果：降钙素具有中枢镇痛的特点；可用于治疗骨髓炎等与骨代谢率升高有关的疾病；现有的新剂型有以脂质体为载体的降钙素给药系统（包括柔性脂质体、前体脂质体等）、聚乙二醇修饰的降钙素等。结论：随着降钙素新作用的发现及其新剂型的发展，使其具有广阔的应用前景。关键词降钙素；镇痛；新剂型；综述；研究进展··1617ChinaPharmacy2011Vol.22No.17中国药房2011年第22卷第17期细胞分解代谢中重要的细胞因子，可促使基质金属蛋白酶（MMP）在关节软骨细胞中表达，导致大量软骨细胞变性。降钙素对MMP进行向下调节，抑制其表达及活性，从而抑制蛋白聚糖和Ⅱ型胶原蛋白的变性[10，11]。使用sCT后，尿中Ⅱ型胶原蛋白的排泄量显著降低，且有剂量依赖性，说明sCT能抑制软骨降解，保护软骨，对那些软骨降解快的绝经后妇女疗效可能更好[12]。下颌骨弥散性硬化性骨髓炎以阵痛及下颌骨膨大为标志，并伴有牙关紧闭症。该病因尚不明确，可能由一种低毒性细菌感染引起。但目前采用的抗生素、非类固醇类消炎药、高压氧和骨骼肌松弛药治疗其疗效均不显著。而患者使用降钙素后胀痛症状得到明显改善，疗效令人鼓舞[13]。2降钙素新剂型研究进展目前，国内、外市场上降钙素剂型以注射剂、喷鼻剂为主。但现阶段的注射给药存在患者依从性差、不良反应较多、长期用药不方便等问题；喷鼻剂也存在稳定性差、对鼻黏膜有一定的刺激性等缺点。鉴于这2种剂型的不足，不少学者研究采用以脂质体为载体、聚乙二醇（PEG）修饰等方法制备全新的口服等剂型或改良现有剂型，以克服现有剂型的缺点，并促进降钙素的吸收。以下介绍几种降钙素新剂型。2.1以脂质体为载体的降钙素给药系统脂质体作为一种亲脂性的微型泡囊体，具有靶向性和淋巴定向性、缓释作用、生物相容性好、药物毒性低等特点。虽然脂质体存在稳定性较差等问题，但经改良后的脂质体仍可作为一种优良的药物载体。近年来，国内、外研究者尝试利用各种改良后的脂质体以增强降钙素的吸收和降血钙效果。2.1.1柔性脂质体。陈铭等[14]在脂质体膜材中加入一定比例的去氧胆酸钠（大豆磷脂∶去氧胆酸钠＝100∶32，W/W），使脂质体具有充分的柔性，从而制备成柔性脂质体。该研究利用柔性脂质体优越的变形性能，降低了sCT透过鼻腔上皮黏膜进入血液循环的阻力，从而促进sCT的鼻黏膜吸收。其研究结果表明，由表面活性剂去氧胆酸钠修饰的sCT柔性脂质体经鼻腔给药后，可以迅速降低血清钙离子浓度，并长时间维持降血钙效应，与sCT水溶液有显著性差异（P＜0.05）。并且柔性脂质体的降血钙效应与其变形性呈正相关。脂质体的变形性越大，其降血钙效果越强，即其相对生物利用度越高。国外研究[15]也表明，由去氧胆酸钠修饰的sCT柔性脂质体经鼻腔给药后的效果与上述研究结果相似，且柔性脂质体中的去氧胆酸钠的含量明显影响脂质体的粒径大小和包封率。2.1.2前体脂质体。这是一种将脂质吸附在极细的水溶性载体，如氯化钠、山梨醇等聚合糖类（增加脂质分散面积）而制成的脂质体。作为一种新型的靶向脂质体，前体脂质体具有可预防脂质体之间相互聚集等优点，因而备受国内、外研究者关注。Song等[16]制备了多种胆盐修饰的sCT前体脂质体，发现以这些胆盐，如由表面活性剂牛磺去氧胆酸钠修饰的前体脂质体可明显促进sCT的肠吸收，增加sCT的生物利用度且对肠黏膜上皮细胞的毒性低，有望制成一种新的降钙素口服制剂。2.1.3其他脂质体。另有许多研究者尝试使用其他物质修饰的脂质体来促进降钙素在体内的吸收，已取得比较理想的成果。有报道[17]用果胶修饰的sCT纳米脂质体显示出较强药理活性，具有增强降钙素的肠吸收和降血钙效果。还有报道[18]采用壳聚糖修饰的sCT纳米脂质体具有较好的缓释作用。这些改良的纳米脂质体都有望应用于新的口服多肽类药物的制备。2.2PEG修饰的降钙素随着基因工程技术的发展，多肽类药物的应用日益受到人们的青睐。然而由于多肽类药物具有血浆半衰期较短、有一定的免疫原性等不足，在一定程度上限制了其临床应用。因PEG可与蛋白质相容，用其对多肽类药物进行化学修饰已经成为医学和生物工程领域的热门课题，现已得到了广泛的研究和应用[19]。因此有许多研究者尝试用PEG修饰降钙素，以期获得一种高效、低毒的降钙素药物。Youn等[20]将分子量为2000的PEG分别与降钙素多肽上1位的半胱氨酸、11位的赖氨酸、18位的赖氨酸相偶联，发现PEG偶联在18位的赖氨酸上时，降钙素的生物活性最高。与PEG偶联后，降钙素的分子量增大，可防止其从肾小球毛细血管中渗出，减小肾清除率。同时，降钙素经PEG修饰后可增强其在肠中的稳定性，且没有明显减弱降钙素的肠膜透过性和生物活性。另外有研究[21]探讨了不同分子量PEG与降钙素偶联后的降血钙效果，经研究筛选出分子量为2000的PEG修饰的降钙素生物活性最高。国内也有专利[22]称优选了一种结构为（m-PEG-（CH2）Q-T-NH）P-R的PEG修饰的降钙素，其中m优选甲氧基；PEG可以是支链或者是直链的，分子量优选3000～6000。在动物实验[22]中发现其降血钙效果增强1倍，作用时间也显著延长，且有更低的免疫原性。这说明选用大小合适的PEG来修饰降钙素可较好地保持其原有生物活性。2.3其他降钙素给药系统有学者也探索用一些新合成的化合物以改善降钙素的某些特性，以克服降钙素的原有缺陷，并从中发现有潜在价值的新降钙素给药系统。有报道[23]用合成的乙二醇壳聚糖巯基聚合物（GCS）及其与巯基乙酸（TGA）结合后产生的衍生物（GCS-TGA），制备包裹了降钙素的GCS和GCS-TGA的纳米粒，研究结果表明这2种纳米粒促进了降钙素在肺中的吸收，且对肺组织的毒性较低。另有报道[24]构建一种由二碳磷酸盐化合物（BP）介导的以OC为靶目标的降钙素给药系统，这种给药系统增强了降钙素与OC上的CTRs结合的特异性和亲和力，且有较强的生物活性，有望成为一种全新、高特异性的降钙素药物。3结语综上所述，降钙素镇痛作用的发现必将带来人们对降钙素应用方式、适用范围的全新思考，更给一些疾病的临床治疗提供了另一种选择。此外，在近年来降钙素剂型的研究中，许多研究者利用脂质体、PEG等物质的特性来提高降钙素的生物利用度和稳定性，均取得积极成果，可以预见这些物质在降钙素等多肽类药物的使用中具有广阔的应用前景。随着科学技术的不断发展，降钙素或将发挥更大的作用，从而为相关患··1618中国药房2011年第22卷第17期ChinaPharmacy2011Vol.22No.17者提供更好的治疗方式，减少其不必要的痛苦。参考文献[1]PurdueBW，TilakaratneN，SextonPM.Molecularpharm-acologyofthecalcitoninreceptor[J].ReceptorsandChan-nels，2002，8（3-4）：243.[2]ShyuJF，ShihC，TsengCY，etal.Calcitonininducespod-osomedisassemblyanddetachmentofosteoclastsbymod-ulatingPyk2andSrcactivities[J].Bone，2007，40（5）：