降鈣素的研究進展Δ

侯笑然，張慶，李國坤，邱志霞，陳西敬（中國藥科大學藥物代謝研究中心，南京市 211198）

降鈣素的研究進展Δ

侯笑然＊，張慶，李國坤，邱志霞，陳西敬#（中國藥科大學藥物代謝研究中心，南京市 211198）

目的：了解降鈣素的研究進展，為進一步研究和利用提供參考。方法：根據文獻，對降鈣素的藥理作用、臨床應用及新劑型等方面的進展進行綜述。結果：降鈣素具有中樞鎮痛的特點；可用于治療骨髓炎等與骨代謝率升高有關的疾病；現有的新劑型有以脂質體為載體的降鈣素給藥系統（包括柔性脂質體、前體脂質體等）、聚乙二醇修飾的降鈣素等。結論：隨著降鈣素新作用的發現及其新劑型的發展，使其具有廣闊的應用前景。

降鈣素；鎮痛；新劑型；綜述；研究進展

降鈣素是由甲狀腺濾泡旁細胞分泌產生的一種重要的多肽類激素，其主要作用是調節全身鈣離子流，抑制骨的重吸收。其在臨床上被用來治療多種疾病，尤其是骨質疏松癥。隨著我國人口老齡化日益嚴重，對降鈣素的需求也將越來越大，所以其有關研究日益受到人們重視。但又因多肽類藥物在體內易被降解，使得降鈣素的給藥方式受到一定限制，給患者的服藥造成不便，故不少學者正在從事其新劑型的研究工作。為此本文綜述了降鈣素的研究進展，為其進一步研究和利用提供參考。

1 降鈣素新的藥理作用及臨床應用

近年來的研究表明，降鈣素抑制骨吸收的作用與破骨細胞（OC）的特殊結構偽足小體有關。OC通過富含肌動蛋白的偽足小體來黏附骨髓基質。降鈣素則可以使偽足小體解聚，促使OC收縮，降低其運動性，最終使其與骨脫離。其結合受體后將激活腺苷酸環化酶/環磷酸腺苷（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]。下游信號分子通過調控富脯氨酸蛋白酪氨酸激酶（Pyk2）和原癌基因Src的磷酸化狀態以及在OC內的分布，誘導偽足小體重新裝配[2]。此外，降鈣素還可以調控骨細胞中核因子κB受體活化因子配基（RANKL）和護骨素（OPG）的表達。由于RANKL能夠促進OC的生成，因此研究者認為，降鈣素對RANKL的抑制也可能參與抑制骨的重吸收[3，4]。利用降鈣素這種抑制骨吸收的作用，不僅能夠治療骨質疏松癥，還能治療其他與骨代謝率升高有關的疾病，同時，其還具有其他抑制骨吸收的藥物不具有的鎮痛作用。

1.1 降鈣素的鎮痛藥理作用

與其他抑制骨吸收的藥物不同的是，降鈣素可以減輕骨痛。此作用最早于1974年被報道用于治療佩吉特氏病，1年后通過動物模型證明降鈣素確實具有鎮痛作用[5]。此后的臨床研究[5]發現，降鈣素對多種疼痛有效，包括反射性交感神經營養不良綜合征、黏連性關節囊炎、強直性脊柱炎、風濕性關節炎、脊椎壓縮骨折、幻肢痛等。骨質疏松患者每天接受200u的鮭魚降鈣素（sCT，應用于臨床的降鈣素通常指的是鮭魚降鈣素）就能大大減少止痛藥的用量。關于鎮痛作用的機制，有學者認為降鈣素能抑制前列腺素E2的合成，還有學者認為降鈣素通過激活內源性阿片系統而發揮鎮痛作用，因為降鈣素受體（CTRs）結構與阿片受體類似，且降鈣素能夠提高血漿β-內啡肽水平[6]。降鈣素在腦內的結合位點位于痛覺感受區，腦室內給予sCT可以提高家兔的痛閾值，此作用不能被阿片受體拮抗藥納洛酮所對抗，因此有研究者設想降鈣素也可能是通過直接激動中樞神經系統內的CTRs而發揮作用[7]。有報道[8]稱在大鼠腦橋髓質部發現了sCT的特異性結合位點，進一步證實了這一設想。

1.2 降鈣素的臨床應用

CTRs在許多組織器官中均有發現，例如中樞神經系統、胃腸道、卵巢、胎盤、骨髓以及OC、腎小管細胞和淋巴細胞中，在一些乳腺癌及肺癌細胞中也有表達。綜合其抑制骨吸收及鎮痛作用，降鈣素被廣泛用于臨床各種組織器官疾病的治療。

骨關節炎的特征是關節軟骨發生原發性或繼發性退行性病變。實驗及臨床觀察[9]表明，關節軟骨的結構完整性有賴于軟骨成骨和關節軟骨之間的相互作用，而Ⅱ型膠原蛋白和蛋白聚糖占到了正常軟骨細胞干重的90%。因此，理想的骨關節炎治療藥物應該對成骨和軟骨的代謝都發揮調節作用，并且能夠抑制酶對Ⅱ型膠原蛋白和蛋白聚糖的降解。降鈣素是骨關節炎重要的治療藥物。從結構重建的角度，降鈣素對軟骨和軟骨下骨均有調節作用，具有長期療效，這一點與其他抗骨吸收藥物只作用于關節軟骨不同。另外，降鈣素還能止痛，可以迅速緩解癥狀[9]。

目前在關節軟骨細胞中已發現了CTRs，降鈣素與其結合后將啟動cAMP信號轉導通路，促進軟骨細胞的增殖、分化和成熟并合成蛋白聚糖和Ⅱ型膠原蛋白。另一方面，白細胞介素-1（IL-1）、抑瘤素（OSM）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是軟骨細胞分解代謝中重要的細胞因子，可促使基質金屬蛋白酶（MMP）在關節軟骨細胞中表達，導致大量軟骨細胞變性。降鈣素對MMP進行向下調節，抑制其表達及活性，從而抑制蛋白聚糖和Ⅱ型膠原蛋白的變性[10，11]。使用sCT后，尿中Ⅱ型膠原蛋白的排泄量顯著降低，且有劑量依賴性，說明sCT能抑制軟骨降解，保護軟骨，對那些軟骨降解快的絕經后婦女療效可能更好[12]。

下頜骨彌散性硬化性骨髓炎以陣痛及下頜骨膨大為標志，并伴有牙關緊閉癥。該病因尚不明確，可能由一種低毒性細菌感染引起。但目前采用的抗生素、非類固醇類消炎藥、高壓氧和骨骼肌松弛藥治療其療效均不顯著。而患者使用降鈣素后脹痛癥狀得到明顯改善，療效令人鼓舞[13]。

2 降鈣素新劑型研究進展

目前，國內、外市場上降鈣素劑型以注射劑、噴鼻劑為主。但現階段的注射給藥存在患者依從性差、不良反應較多、長期用藥不方便等問題；噴鼻劑也存在穩定性差、對鼻黏膜有一定的刺激性等缺點。鑒于這2種劑型的不足，不少學者研究采用以脂質體為載體、聚乙二醇（PEG）修飾等方法制備全新的口服等劑型或改良現有劑型，以克服現有劑型的缺點，并促進降鈣素的吸收。以下介紹幾種降鈣素新劑型。

2.1 以脂質體為載體的降鈣素給藥系統

脂質體作為一種親脂性的微型泡囊體，具有靶向性和淋巴定向性、緩釋作用、生物相容性好、藥物毒性低等特點。雖然脂質體存在穩定性較差等問題，但經改良后的脂質體仍可作為一種優良的藥物載體。近年來，國內、外研究者嘗試利用各種改良后的脂質體以增強降鈣素的吸收和降血鈣效果。

2.1.1 柔性脂質體。陳銘等[14]在脂質體膜材中加入一定比例的去氧膽酸鈉（大豆磷脂∶去氧膽酸鈉＝100∶32，W/W），使脂質體具有充分的柔性，從而制備成柔性脂質體。該研究利用柔性脂質體優越的變形性能，降低了sCT透過鼻腔上皮黏膜進入血液循環的阻力，從而促進sCT的鼻黏膜吸收。其研究結果表明，由表面活性劑去氧膽酸鈉修飾的sCT柔性脂質體經鼻腔給藥后，可以迅速降低血清鈣離子濃度，并長時間維持降血鈣效應，與sCT水溶液有顯著性差異（P＜0.05）。并且柔性脂質體的降血鈣效應與其變形性呈正相關。脂質體的變形性越大，其降血鈣效果越強，即其相對生物利用度越高。國外研究[15]也表明，由去氧膽酸鈉修飾的sCT柔性脂質體經鼻腔給藥后的效果與上述研究結果相似，且柔性脂質體中的去氧膽酸鈉的含量明顯影響脂質體的粒徑大小和包封率。

2.1.2 前體脂質體。這是一種將脂質吸附在極細的水溶性載體，如氯化鈉、山梨醇等聚合糖類（增加脂質分散面積）而制成的脂質體。作為一種新型的靶向脂質體，前體脂質體具有可預防脂質體之間相互聚集等優點，因而備受國內、外研究者關注。Song等[16]制備了多種膽鹽修飾的sCT前體脂質體，發現以這些膽鹽，如由表面活性劑牛磺去氧膽酸鈉修飾的前體脂質體可明顯促進sCT的腸吸收，增加sCT的生物利用度且對腸黏膜上皮細胞的毒性低，有望制成一種新的降鈣素口服制劑。

2.1.3 其他脂質體。另有許多研究者嘗試使用其他物質修飾的脂質體來促進降鈣素在體內的吸收，已取得比較理想的成果。有報道[17]用果膠修飾的sCT納米脂質體顯示出較強藥理活性，具有增強降鈣素的腸吸收和降血鈣效果。還有報道[18]采用殼聚糖修飾的sCT納米脂質體具有較好的緩釋作用。這些改良的納米脂質體都有望應用于新的口服多肽類藥物的制備。

2.2 PEG修飾的降鈣素

隨著基因工程技術的發展，多肽類藥物的應用日益受到人們的青睞。然而由于多肽類藥物具有血漿半衰期較短、有一定的免疫原性等不足，在一定程度上限制了其臨床應用。因PEG可與蛋白質相容，用其對多肽類藥物進行化學修飾已經成為醫學和生物工程領域的熱門課題，現已得到了廣泛的研究和應用[19]。因此有許多研究者嘗試用PEG修飾降鈣素，以期獲得一種高效、低毒的降鈣素藥物。

Youn等[20]將分子量為2000的PEG分別與降鈣素多肽上1位的半胱氨酸、11位的賴氨酸、18位的賴氨酸相偶聯，發現PEG偶聯在18位的賴氨酸上時，降鈣素的生物活性最高。與PEG偶聯后，降鈣素的分子量增大，可防止其從腎小球毛細血管中滲出，減小腎清除率。同時，降鈣素經PEG修飾后可增強其在腸中的穩定性，且沒有明顯減弱降鈣素的腸膜透過性和生物活性。另外有研究[21]探討了不同分子量PEG與降鈣素偶聯后的降血鈣效果，經研究篩選出分子量為2000的PEG修飾的降鈣素生物活性最高。國內也有專利[22]稱優選了一種結構為（m-PEG-（CH2）Q-T-NH）P-R的PEG修飾的降鈣素，其中m優選甲氧基；PEG可以是支鏈或者是直鏈的，分子量優選3000～6000。在動物實驗[22]中發現其降血鈣效果增強1倍，作用時間也顯著延長，且有更低的免疫原性。這說明選用大小合適的PEG來修飾降鈣素可較好地保持其原有生物活性。

2.3 其他降鈣素給藥系統

有學者也探索用一些新合成的化合物以改善降鈣素的某些特性，以克服降鈣素的原有缺陷，并從中發現有潛在價值的新降鈣素給藥系統。有報道[23]用合成的乙二醇殼聚糖巰基聚合物（GCS）及其與巰基乙酸（TGA）結合后產生的衍生物（GCS-TGA），制備包裹了降鈣素的GCS和GCS-TGA的納米粒，研究結果表明這2種納米粒促進了降鈣素在肺中的吸收，且對肺組織的毒性較低。另有報道[24]構建一種由二碳磷酸鹽化合物（BP）介導的以OC為靶目標的降鈣素給藥系統，這種給藥系統增強了降鈣素與OC上的CTRs結合的特異性和親和力，且有較強的生物活性，有望成為一種全新、高特異性的降鈣素藥物。

3 結語

綜上所述，降鈣素鎮痛作用的發現必將帶來人們對降鈣素應用方式、適用范圍的全新思考，更給一些疾病的臨床治療提供了另一種選擇。此外，在近年來降鈣素劑型的研究中，許多研究者利用脂質體、PEG等物質的特性來提高降鈣素的生物利用度和穩定性，均取得積極成果，可以預見這些物質在降鈣素等多肽類藥物的使用中具有廣闊的應用前景。隨著科學技術的不斷發展，降鈣素或將發揮更大的作用，從而為相關患者提供更好的治療方式，減少其不必要的痛苦。

[1] Purdue BW，Tilakaratne N，Sexton PM.Molecular pharmacology of the calcitonin receptor[J].Receptors and Channels，2002，8（3-4）：243.

[2] Shyu JF，Shih C，Tseng CY，et al.Calcitonin induces podosome disassembly and detachment of osteoclasts by modulating Pyk2and Src activities[J].Bone，2007，40（5）：1329.

[3] Gardner CR.Morphological analysis of osteoclastogenesis induced by RANKL in mouse bone marrow cell cultures[J].Cell Biology International，2007，31（7）：672.

[4] Mancini L，Paul-Clark MJ，Rosignoli G，et al.Calcitonin and prednisolone display antagonistic actions on bone and have synergistic effects in experimental arthritis[J].American Journal of Pathology，2007，169（3）：1018.

[5] Gennari C.Analgesic effect of calcitonin in osteoporosis[J].Bone，2002，30（5）：67.

[6] PecileA.Calcitonin and relief of pain[J].Bone Miner，1992，16（3）：187.

[7] Braga PC.Calcitonin and its antinociceptive activity：animal and human investigations 1975－1992[J].Agents and Actions，1994，41（3-4）：121.

[8] Sibilia V，Pagani F，Lattuada N，et al.Amylin compared with calcitonin：competitive binding studies in rat brain and anticiceptive activity[J].Brain Research，2000，854（1-2）：79.

[9] Karsdal MA，Tanko LB，Riis BJ，et al.Calcitonin is involved in cartilage homeostasis：is calcitonin a treatment for OA?[J].Osteoarthritis and Cartilage，2006，14（7）：617.

[10] Sondergaard BS，Olsen AK，Sumer EU，et al.Calcitonin stimulates proteoglycan and collagen TypeⅡbiosynthesis in articular cartilage ex vivo[J].Osteoarthritis and Cartilage，2005，13（Supplement 1）：S142.

[11] Sondergaard BS，Wulf H，Henriksen K，et al.Calcitonin directly attenuates collagen TypeⅡdegradation by inhibition of MMP expression and activity in articular chondrocytes[J].Osteoarthritis and Cartilage，2005，13（Supplement 1）：S12.

[12] Bagger YZ，TankóLB，Alexandersen P，et al.Oral salmon calcitonin induced suppression of urinary collagen typeⅡdegradation in postmenopausal women：a new potential treatment of osteoarthritis[J].Bone，2005，37（3）：425.

[13] Jones J，Amess TR，Robinson PD.Treatment of chronic sclerosing osteomyelitis of the mandible with calcitonin：a report of two cases[J].British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery，2005，43（2）：173.

[14] 陳 銘，鄧 秋，李馨儒，等.sCT柔性脂質體大鼠鼻腔給藥的降血鈣效應[J].藥學學報，2007，42（6）：681.

[15] Chen M，Lia XR，Zhou YX，et al.Improved absorption of salmon calcitonin by ultraflexible liposomes through intranasal delivery[J].Peptides，2009，30（7）：1288.

[16] Song KH，Chung SJ，Shim CK.Enhanced intestinal absorption of salmon calcitonin（sCT）from proliposomes containing bile salts[J].Journal of Controlled Release，2005，106（3）：298.

[17] Thirawong N，Thongborisute J，Takeuchi H，et al.Improved intestinal absorption of calcitonin by mucoadhesive delivery of novel pectin-liposome nanocomplexes[J].Journal of Controlled Release，2008，125（3）：236.

[18] Fuentes MG，Torres D，Alonso MJ.New surface-modified lipid nanoparticles as delivery vehicles for salmon calcitonin[J].International Journal of Pharmaceutics，2005，296（1-2）：122.

[19] 徐 靜.聚乙二醇修飾蛋白質類藥物的研究現狀及展望

[J].國外醫學-預防、診斷、治療用生物制品分冊，2004，27（2）：75.

[20] Youn YS，Jung JY，Oh SH，et al.Improved intestinal delivery of salmon calcitonin by Lys18-amine specific PEGylation：Stability，permeability，pharmacokinetic behavior and in vivo hypocalcemic efficacy[J].Journal of Controlled Release，2006，114（3）：334.

[21] Youn YS，Kwon MJ，Na DH，et al.Improved intrapulmonary delivery of site-specific PEGylated salmon calcitonin：optimization by PEG size selection[J].Journal of Controlled Release，2008，125（1）：68.

[22] 馮 軍，張喜全，薛春佳，等.聚乙二醇修飾的降鈣素[P].中國專利：200810122797.7.2010-01-06.

[23] Makhlof A，Werle M，Yuichi T，et al.Nanoparticles of glycol chitosan and its thiolated derivative significantly improved the pulmonary delivery of calcitonin[J].International Journal of Pharmaceutics，2010，397（1-2）：92.

[24] Bhandari KH，Newa M，Uludag H，et al.Synthesis，characterization and in vitro evaluation of a bone targeting delivery system for salmon calcitonin[J].International Journal of Pharmaceutics，2010，394（1-2）：26.

R97；R58

A

1001-0408（2011）17-1617-03

Δ國家高技術研究發展計劃（863）資助項目（2007AA02Z171）；國家基礎科學人才培養基金資助項目（J0630858）

＊在讀本科生。研究方向：藥動學。電話：025-83271286。E-mail：houxiaoran@126.com

#通訊作者：教授，博士研究生導師。研究方向：藥動學。電話：025-83271286。E-mail：chenxj-lab@hotmail.com

2010-11-23

2011-02-13）

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