縮宮素的臨床應(yīng)用

縮宮素的臨床應(yīng)用

收縮宮素（也稱為生產(chǎn)素，oxytocin，ot）是第一個(gè)獲得結(jié)構(gòu)的神圣精神經(jīng)劑。1909年,Blair等報(bào)導(dǎo)了受孕豬的垂體提取物的子宮收縮作用。1910年,Ott和Scott證明了該提取物的射乳作用。1949年,OT以高純度形式從該提取物中被分離出來。幾年后,deVigneaud等人測(cè)定了OT的氨基酸序列并在1954年首先人工合成了OT。這是人類歷史上第一次成功合成有生物活性的肽類激素,具有劃時(shí)代意義,deVigneaud也因此獲得1955年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。縮宮素的主要作用機(jī)理是促進(jìn)子宮平滑肌收縮,是目前臨床上催產(chǎn)、引產(chǎn)的首選藥物。本文就縮宮素及其類似物的基礎(chǔ)研究進(jìn)展及在臨床中的應(yīng)用,作如下綜述。1妊娠和縮宮素縮宮素的結(jié)構(gòu)是一環(huán)形九肽,氨基酸序列為CYIQNCPLG,其中兩個(gè)半胱氨酸在1,6位組成1個(gè)二硫鍵,如圖1所示。其分子量為1007,在血液循環(huán)中以自由肽的形式存在。包含縮宮素及垂體后葉素運(yùn)載蛋白的神經(jīng)分泌顆粒廣泛分布于浦肯野纖維,并沿著神經(jīng)元分布。另外,縮宮素還廣泛分布于子宮、卵巢、睪丸、腎上腺、胸腺和胰腺等器官,并有自主分泌和旁分泌的功能。其生物半衰期僅為3~10min,在高濃度時(shí)半衰期更短,主要由肝臟清除,從腎臟以非活性形式排出,妊娠期間縮宮素還通過子宮的縮宮素酶降解?？s宮素主要在下丘腦視上核、室旁核的大細(xì)胞中合成,少量在外周器官中合成,其調(diào)控機(jī)理仍不十分清楚,縮宮素基因中的調(diào)控序列部位也未明了?？s宮素能神經(jīng)元在解剖上的特殊結(jié)構(gòu)使得縮宮素具有激素和神經(jīng)遞質(zhì)的雙重作用?？s宮素的主要作用是促進(jìn)子宮收縮。在子宮收縮中,縮宮素和縮宮素受體的相互關(guān)系決定了子宮活動(dòng)的總體平衡。在維持子宮靜息或促使其收縮中,縮宮素受體數(shù)目若較少,就需要較多的縮宮素以產(chǎn)生宮縮,妊娠早期即是如此。而妊娠后期則正相反。這就構(gòu)成了人體子宮在整個(gè)妊娠過程中對(duì)縮宮素敏感性的基礎(chǔ)。縮宮素也可通過與受體關(guān)聯(lián)的鈣通道的激活和肌漿網(wǎng)鈣的釋放來促使子宮收縮。雌激素可增加大鼠子宮和人羊膜、絨毛膜、蛻膜培養(yǎng)物中縮宮素基因的表達(dá)。胸腺素對(duì)縮宮素也有一定的調(diào)節(jié)作用,因?yàn)榭s宮素基因中含有胸腺反應(yīng)片段,胸腺素可使下丘腦縮宮素的mRNA表達(dá)和血、垂體中縮宮素的水平顯著增加。2妊娠期間縮宮素受體的變化許多研究表明,OT通過與縮宮素受體(oxytocinreceptor,OTR)結(jié)合起作用。1992年Kimura等首先從人子宮肌層的cDNA文庫(kù)中克隆出人類縮宮素受體的cDNA,大小約411kb,由389個(gè)氨基酸組成,含有7個(gè)跨膜肽段,屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族。子宮肌層、子宮內(nèi)膜及卵巢的縮宮素受體由4.4kb、乳腺的縮宮素受體由3.6kb的mRNA編碼,但后者數(shù)量較少。無論是否在妊娠期間,人的子宮內(nèi)膜均含有縮宮素受體,子宮對(duì)縮宮素的敏感性依賴于受體密度。人子宮肌層縮宮素受體的mRNA水平在孕32周和分娩時(shí)分別升高100倍和300倍,這種改變說明了妊娠期間子宮肌層縮宮素受體的結(jié)合度升高。大鼠和豬的OTR氨基酸數(shù)目分別是388和386,與人的OTR氨基酸的同源性分別是92.8%和92.0%,說明OTR在哺乳動(dòng)物之間有很大的同源性。圖2為子宮中縮宮素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖。當(dāng)縮宮素與縮宮素受體在體外結(jié)合后,刺激G蛋白的異源亞基α將GTP水解成GDP,并釋放βγ亞基刺激磷脂酶C,磷脂酶轉(zhuǎn)化為甘油二酯和肌醇三磷酸(IP3)。甘油二酯刺激蛋白激酶C活性,進(jìn)而使其底物磷酸化,引發(fā)特定細(xì)胞的一些反應(yīng)。IP3會(huì)刺激Ca2+通過鈣通道進(jìn)入胞漿的流量,這些Ca2+主要來自肌質(zhì)網(wǎng),但也有一些來自細(xì)胞外。增加的鈣會(huì)與鈣調(diào)蛋白結(jié)合,刺激肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)產(chǎn)生子宮收縮功能。在蛻膜,增加的Ca2+反應(yīng)的是前列腺素的合成和釋放。許多研究表明OTR活性的大小受類固醇激素的調(diào)節(jié)。人子宮肌層組織體外培養(yǎng)的研究發(fā)現(xiàn),雌激素可以按劑量、時(shí)間依賴的方式增加縮宮素受體的含量,孕激素則以濃度依賴的方式抑制這一增加。懷孕期間子宮收縮活動(dòng)的變化,是因?yàn)殡S著雌激素/黃體酮比率的變化,導(dǎo)致OTR的表達(dá)不同而引起的。3收縮子宮及其生理活性在研究這些縮宮素類似物的過程中,由于化合物同縮宮素或升壓素的結(jié)構(gòu)類似性,經(jīng)常會(huì)使用到下述幾種模型進(jìn)行藥物活性的研究。3.1宮乳的制備選用健康雌性大鼠,在實(shí)驗(yàn)前1~2d肌內(nèi)注射己烯雌酚0.1mg·kg-1一次,以調(diào)整動(dòng)物性周期。處死大鼠取出子宮,立即置于盛有臺(tái)氏液的玻璃平皿中。小心剝離附于子宮壁上的結(jié)締組織和脂肪組織。將一側(cè)子宮角的兩端分別用線結(jié)扎,轉(zhuǎn)移通入有氧氣、盛有12mL臺(tái)氏液并已被預(yù)溫至37±0.5℃的營(yíng)養(yǎng)管中。下端固定,上端與張力傳感器相連。靜息20~30min,換液2~3次。給予子宮負(fù)荷1g并保持,待子宮穩(wěn)定后,開始給藥并觀察、記錄子宮平滑肌張力等數(shù)據(jù)變化。3.2細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞過濾采用穩(wěn)定轉(zhuǎn)染縮宮素受體(OTR)使之高表達(dá)的HEK細(xì)胞,實(shí)驗(yàn)采用96孔板進(jìn)行。在高表達(dá)OTR的細(xì)胞中加入3H標(biāo)記的OT(2nm)和縮宮素或其類似物(0.1~10,000nm)不同濃度在35℃孵育30min,反應(yīng)混合物總體積為250μL。使用的緩沖溶液pH7.6的50mmol·L-1HEPES,含10mmol·L-1MnCl2和1mg·mL-1牛血清白蛋白。該反應(yīng)使用Brandel細(xì)胞收集器過濾終止實(shí)驗(yàn)。通過繪制親和力結(jié)合曲線,計(jì)算IC50值來表示化合物與縮宮素受體的親和力。3.3抗劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)值縮宮素拮抗能力用pA2值表示,所謂pA2值是指一種拮抗劑消除2x單位的激動(dòng)劑的生物效應(yīng)的平均摩爾濃度和沒有拮抗劑時(shí)由x單位激動(dòng)劑引起的生物效應(yīng)的摩爾濃度比值的自然對(duì)數(shù)的負(fù)值。3.4縮宮素結(jié)構(gòu)活性化合物取成年雄性大鼠麻醉后固定于保溫手術(shù)臺(tái)上分離器官,在一側(cè)頸靜脈插入靜脈插管抗凝后供注射藥液用。然后剝離另一側(cè)頸動(dòng)脈,插入與血壓計(jì)相連的動(dòng)脈插管,在血壓計(jì)與插管通路中充滿氯化鈉注射液,并于動(dòng)脈插管中注入適量肝素,全部手術(shù)完畢后,將血壓計(jì)調(diào)節(jié)到與動(dòng)物血壓相當(dāng)?shù)母叨?開啟動(dòng)脈夾,記錄血壓。緩緩注入適宜的交感神經(jīng)阻斷藥(如酚妥拉明),待血壓穩(wěn)定后,即可進(jìn)行藥液注射。通過比較化合物與縮宮素標(biāo)準(zhǔn)品所致血壓升高的高度,計(jì)算化合物對(duì)血壓的影響。自從1953年Vigneaud成功合成縮宮素以來,為了弄清楚縮宮素構(gòu)象與功能之間的關(guān)系,各國(guó)科學(xué)家通過對(duì)縮宮素各個(gè)位點(diǎn)的氨基酸進(jìn)行取代,合成出大量的縮宮素類似物。1位取代:Vigneaud和Schulz最早開始進(jìn)行縮宮素1位的取代,隨著1位取代基的體積和親脂性的增強(qiáng),所得到的類似物的縮宮素拮抗能力也隨之增強(qiáng)[11~14]。在所研究的縮宮素1-位半胱氨酸殘基上有2個(gè)烷基取代的衍生物中,1-(3-巰基-環(huán)戊丙酸)縮宮素的拮抗能力最強(qiáng)。上述研究揭示出對(duì)于縮宮素1位的烷基取代修飾可能會(huì)產(chǎn)生縮宮素的拮抗劑。2位取代:在Walter推測(cè)的縮宮素和它的子宮受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)模型中,縮宮素2-位酪氨酸殘基的酚羥基基團(tuán)被認(rèn)為是縮宮素活性位點(diǎn)的活性元素。將2-位酚羥基基團(tuán)取代或?qū)?-位酪氨酸用其他的氨基酸替換后所得到的衍生物產(chǎn)生了抑制縮宮素活性的作用。并且即使保留苯環(huán)上對(duì)位酚羥基,但在苯環(huán)上引入親脂性和體積大的取代基,該衍生物就會(huì)產(chǎn)生拮抗縮宮素的活性。對(duì)縮宮素2-位修飾的另一個(gè)方法是改變它的構(gòu)型,用D-酪氨酸替換L-酪氨酸后與縮宮素相比,其子宮活性大大降低,由546u·mg-1降到8.4u·mg-1,同時(shí)它的內(nèi)在活性也大為降低;但在另一方面又表現(xiàn)出一定的抗利尿活性。以上這些構(gòu)效關(guān)系的研究表明縮宮素2位的酚羥基基團(tuán)對(duì)縮宮素的活性起著很大作用。5位取代:Walter推測(cè)縮宮素5-位天冬酰胺殘基不僅被認(rèn)為是維持縮宮素三維空間的重要部分,而且其酰胺基團(tuán)被認(rèn)為是縮宮素活性位點(diǎn)的活性元素。早期對(duì)于縮宮素5-位天冬酰胺殘基的修飾都導(dǎo)致縮宮素子宮活性消失[21~23],但是Walter合成的[5-天冬氨酸]縮宮素仍然具有較高的子宮活性以及一定的內(nèi)在活性。3,4位和7,8位取代:縮宮素的3,4位和7,8位分別處于縮宮素立體結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角的兩個(gè)拐角位置,即處于平伏鍵的位置。從構(gòu)象的角度來看,對(duì)這4個(gè)位置的殘基進(jìn)行化學(xué)修飾以及替換可得到活性加強(qiáng)的類似物,而具有這種性質(zhì)的肽類化合物在臨床上是非常有應(yīng)用價(jià)值的。在這里特別突出的例子是對(duì)縮宮素4-位和7-位的修飾,即[4-蘇氨酸]縮宮素和[7-(四氫噻唑4-羧酸)]縮宮素,它們都是強(qiáng)效的具有縮宮素活性的類似物,同時(shí)它們的抗利尿活性非常低?？s宮素3-位異亮氨酸是和縮宮素子宮受體結(jié)合相關(guān)的重要?dú)埢?對(duì)它的修飾如[3-苯丙氨酸]縮宮素和[3-脯氨酸]縮宮素等衍生物具有較低的縮宮素內(nèi)在活性。4-位替換為一系列親脂性的脂肪族氨基酸后,其縮宮素活性、射乳活性和血管加壓活性有很大的變動(dòng)性,并且4-位谷氨酰胺殘基的酰胺基團(tuán)并不是縮宮素子宮活性所必需的基團(tuán)。通過將4-位氨基酸殘基分別用高絲氨酸、絲氨酸和天冬酰胺取代發(fā)現(xiàn),這些類似物促子宮收縮的活性均明顯小于[4-蘇氨酸]縮宮素,說明4-位β-碳同時(shí)連接有甲基和羥基時(shí)對(duì)縮宮素活性產(chǎn)生獨(dú)有的增強(qiáng)作用。MariaFragiadaki等發(fā)現(xiàn),分別用1-氨基異丁酸[白蛋白],L或D-1,2,3,4-四氫-3-羧酸,L-a-t-丁基甘氨酸[Gly(But)]和哌啶酸取代7-位的脯氨酸,發(fā)現(xiàn)[Mpa1,D-Tyr(Et)2,D-Tic7,Aib9]縮宮素具有很強(qiáng)的抗縮宮素活性,且為縮宮素的選擇性拮抗劑,其pA2值為8.31±0.19。1-6位之間二硫鍵的取代:縮宮素1-位和6-位的半胱氨酸對(duì)于形成縮宮素含有一個(gè)二硫鍵的20元環(huán)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。對(duì)于這兩個(gè)位置的研究主要集中在兩方面:一方面是利用電子等排原理,將二硫鍵-S-S-分別替換成-S-CH2-、-CH2-S-、CH2-CH2、-Se-S-,-S-Se-以及-NH-CO-,對(duì)它們的藥理實(shí)驗(yàn)表明其中前4種替換均表現(xiàn)出相當(dāng)強(qiáng)的縮宮素活性,該研究結(jié)果也說明縮宮素中的二硫鍵并不是其活性所必需的基團(tuán),利用電子等排原理對(duì)其進(jìn)行修飾可以得到保留縮宮素活性的類似物;另一方面是對(duì)20元環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾,將環(huán)擴(kuò)大或者縮小。對(duì)分別得到的19-、21-、22-和28-元環(huán)的衍生物進(jìn)行生物活性研究發(fā)現(xiàn),其活性均有較大程度降低,有的甚至完全失去活性,研究結(jié)果說明縮宮素的20元環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)于活性有較大的影響。8-或9-位取代:MariaFragiadaki等用L-α-t-丁基甘氨酸[Gly(But)]取代8-位的甘氨酸或9-位的亮氨酸,其縮宮素活性會(huì)大大降低,在取代的同時(shí)引入d-Cys6,d-Tyr(Et)2,Mpa1或Pen1,發(fā)現(xiàn)會(huì)顯示出較強(qiáng)的抗縮宮素活性。VassilikiMagafa等發(fā)現(xiàn)9-位取代[Mpa1,D-Tyr(Et)2,Deg9]OT顯示出較強(qiáng)的抗縮宮素活性(pA2=8.68±0.26)。4卡貝縮宮素單次給藥的安全性分析近幾年來,對(duì)縮宮素類似物的研究成為國(guó)外各大制藥企業(yè)的研究熱點(diǎn),除了合成的縮宮素類似物之外,基因重組的縮宮素也已經(jīng)上市。在以上對(duì)縮宮素的構(gòu)效關(guān)系研究中,從中篩選出很多縮宮素的類似物,并有一些已上市或待上市的新肽類藥物,如活性比縮宮素強(qiáng)一倍的去氨基縮宮素([1-(3-巰基丙酸]縮宮素,demoxytocin)、長(zhǎng)效的卡貝縮宮素(1-脫氨基-1-單羥基-(2-O-甲基酪氨酸)-縮宮素,carbetocin,半衰期為40min),以及那卡縮宮素(nacartocin)、卡古縮宮素(cargutocin)、精氨縮宮素(argiprestocin)等。我國(guó)進(jìn)口的卡貝縮宮素(巧特欣,Duratocin,FerringInc,加拿大)半衰期為40min,較縮宮素長(zhǎng)4~10倍。國(guó)外和我國(guó)的多中心隨機(jī)對(duì)照研究均表明,卡貝縮宮素(100μg靜脈注射)在控制選擇性剖宮產(chǎn)術(shù)后出血與縮宮素同樣有效,二者安全性相似[35~38]。它的藥理作用與縮宮素相似,卡貝縮宮素與子宮平滑肌上的縮宮素受體結(jié)合引起子宮節(jié)律性收縮并增強(qiáng)已有的收縮頻率,增加子宮張力。靜注和肌注卡貝縮宮素起效非?？?2min內(nèi)即有子宮活性。單次靜脈推注卡貝縮宮素可以保持子宮收縮(60±18)min,肌注的維持時(shí)間(119±69)min,是肌注催產(chǎn)素維持時(shí)間的4倍。目前,國(guó)外上市的還有諾華公司的一種新型制劑syntometrine(ergometrine-oxytocin),是一種縮宮素和麥角新堿的混合物。從理論上看,該藥集中了縮宮素起效快和麥角新堿作用時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),且縮宮素輕微舒張血管的作用緩和了麥角新堿引起的縮血管作用。Cochrane的系統(tǒng)評(píng)價(jià)認(rèn)為,與應(yīng)用傳統(tǒng)縮宮素(5U或10U)相比,syntometrine減少了出血在500~1000mL的產(chǎn)后出血的風(fēng)險(xiǎn),但出血超過1000mL的風(fēng)險(xiǎn)在兩組的比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;在副反應(yīng)方面,syntometrine組血壓升高、惡心、嘔吐等發(fā)生率顯著增加,因此應(yīng)權(quán)衡利弊決定是否應(yīng)用。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些具有拮抗縮宮素活性的縮宮素競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑,如臨床上已經(jīng)廣泛使用的保胎藥阿托西班([1-(3-巰基丙酸)-2-(O-乙基-D-酪氨酸)-4-L-蘇氨酸-8-L-鳥氨酸]]縮宮素atosiban)。atosiban可以直接與縮宮素競(jìng)爭(zhēng)縮宮素受體,抑制縮宮素和縮