NF-κB-IKKβ通路作為藥物開發(fā)靶點(diǎn)的研究現(xiàn)狀*

魏曉炎綜述，侯樂萍審校（.浙江省腫瘤醫(yī)院藥劑科，杭州30022；2.杭州市老年病醫(yī)院藥劑科，浙江30022）

核因子κB（NF-κB）是人體抗感染的第一道防線，NF-κB作為轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控大量不同基因組的轉(zhuǎn)錄。IKKβ 是 NF-κB 重要的上游激酶，NF-κB-IKKβ 通路的激活導(dǎo)致細(xì)胞因子、趨化因子與其各自受體的產(chǎn)生，參與了免疫調(diào)節(jié)、炎癥、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖和存活、血管生成、癌癥發(fā)生和轉(zhuǎn)移等[1]。

通過研發(fā)藥物阻斷NF-κB-IKKβ通路，可以治療腫瘤和炎癥相關(guān)的多種疾病，大量的制藥公司和科研機(jī)構(gòu)均在該方面進(jìn)行了很深入的研究，現(xiàn)將NF-κB-IKKβ通路作為藥物開發(fā)靶點(diǎn)，特別是IKKβ抑制劑的研究現(xiàn)狀闡述如下。

1 NF-κB-IKKβ 通路

1.1 NF-κB NF-κB是在B淋巴細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)并作為κ-免疫球蛋白的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑與促進(jìn)、啟動(dòng)免疫系統(tǒng)反應(yīng)及炎癥過程密切相關(guān)。細(xì)菌和病毒感染、炎性細(xì)胞因子和抗原-受體結(jié)合均能導(dǎo)致NF-κB被激活，這對于識(shí)別和殺死病原微生物是至關(guān)重要的。另外，NF-κB的激活也可以通過其他刺激物來誘導(dǎo)，如物理刺激（紫外線輻射或γ輻射）、生理變化（缺血和高滲性休克）或氧化應(yīng)激[2]。NF-κB 蛋白家族由 5 個(gè)成員組成：p65（RelA）、RelB 、cRel、p50（NF-κB1）和 p52（NF-κB2）。這些蛋白質(zhì)存在于幾乎所有類型的細(xì)胞和組織中，并彼此結(jié)合形成同源和異源二聚體。所有這些蛋白質(zhì)均有1個(gè)氨基酸保守區(qū)域，稱為同源結(jié)構(gòu)域，其負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)的同源和異源二聚化，與DNA相互作用，核移位及二聚體與抑制蛋白（IκB）結(jié)合。NF-κB 蛋白通過與其抑制蛋白IκB結(jié)合而在未受刺激的細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中保持無活性。在炎性細(xì)胞因子的刺激下，通過一系列反應(yīng)使IκB激酶（IKK）蛋白磷酸化，然后導(dǎo)致IκB的磷酸化和泛素化。多聚泛素化的IκB被26S蛋白酶體識(shí)別并降解，隨之釋放出NF-κB二聚體，這些二聚體在細(xì)胞質(zhì)中被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中與DNA結(jié)合，發(fā)揮其作為轉(zhuǎn)錄因子的功能，誘導(dǎo)目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄，該途徑被稱為NF-κB的經(jīng)典途徑[3]。

1.2 IKK激酶 IKK復(fù)合物是由3個(gè)亞基IKKα、IKKβ和IKKγ或NEMO組成的異源三聚體。IKKα和IKKβ均具有激酶結(jié)構(gòu)域，能發(fā)揮磷酸化功能，IKKγ和NEMO是調(diào)節(jié)亞基。IKKα、IKKβ和IKKγ被認(rèn)為是經(jīng)典的IKK蛋白，不過細(xì)胞內(nèi)也存在其他的IKK相關(guān)激酶，如TANK結(jié)合激酶1和IKKε。IKKα和IKKβ是絲氨酸-蘇氨酸激酶，即其催化磷酸基團(tuán)從腺苷三磷酸（ATP）轉(zhuǎn)移到靶蛋白中的絲氨酸和蘇氨酸殘基，IKK磷酸化激活在IκB磷酸化中具有關(guān)鍵作用。IKKα在誘導(dǎo)角質(zhì)形成中具有重要功能，但該功能不依賴于IKKα激酶的活性。由于IKKα在體內(nèi)具有更多生理功能，同時(shí)，IKKα導(dǎo)致炎性效應(yīng)的作用比IKKβ小，因此，研究IKKα的抑制劑作為新的候選藥物不具有吸引力。IKKβ在調(diào)節(jié)NF-κB活性方面占主導(dǎo)地位，在腫瘤、炎癥和免疫等疾病方面均可作為治療的相關(guān)靶點(diǎn)。最近，IKKβ也被認(rèn)為是一種腦炎癥調(diào)節(jié)因子，其與亨廷頓氏?。ê嗤㈩D氏舞蹈癥）的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。有研究表明，IKKβ在亨廷頓氏病小鼠腦中的表達(dá)增高[4]。因此，抑制IKKβ可作為亨廷頓氏病潛在的治療靶點(diǎn)。同時(shí)，IKKβ在炎癥性皮膚病，如皮炎的發(fā)展中也具有重要作用[5]。因此，IKKβ同樣可作為治療皮膚炎性疾病的新的治療靶點(diǎn)。此外，IKKβ的激活也與肥胖和糖尿病等密切相關(guān)[6]。

2 NF-κB-IKKβ通路作為治療靶點(diǎn)

當(dāng)NF-κB調(diào)控的基因異常表達(dá)時(shí)會(huì)導(dǎo)致血管生成、細(xì)胞周期失控和腫瘤細(xì)胞的發(fā)生與轉(zhuǎn)移等。因此，NF-κB的異?；蜻^度刺激與多種疾病相關(guān)，如慢性炎癥、自身免疫性疾病和癌癥，在很多與慢性炎癥過程相關(guān)的病理?xiàng)l件下（如肺、心血管和神經(jīng)退行性疾?。㎞F-κB常被激活。NF-κB-IKKβ通路作為藥物作用靶點(diǎn)越來越引起重視。

2.1 蛋白酶體抑制劑 雖然早在1999年就有文獻(xiàn)報(bào)道蛋白酶體在藥物開發(fā)中可能作為治療的靶點(diǎn)，然而直到2008年，這種作用機(jī)制的第1個(gè)藥物才被發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證。硼替佐米是NF-κB通路阻斷劑的主要例子之一，硼替佐米是一種能抑制26S蛋白酶體的擬肽類硼酸，因此，在硼替佐米的作用下，IκB蛋白將不發(fā)生降解，導(dǎo)致NF-κB二聚體不能轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子的作用，降低了NF-κB促進(jìn)的基因轉(zhuǎn)錄。該藥已用于治療多發(fā)性骨髓瘤。硼替佐米研制成功后，相繼開發(fā)了其他蛋白酶體抑制劑。2013年，擬肽衍生物——卡非佐米被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)，也被用于治療多發(fā)性骨髓瘤[7]?？ǚ亲裘资堑?代蛋白酶體抑制劑，其作用機(jī)制不同于硼替佐米，卡非佐米是一種不可逆的蛋白酶體抑制劑，其與蛋白酶體的結(jié)合區(qū)域與硼替佐米不同[8]。2015年，另一種硼酸蛋白酶體抑制劑——伊克昔佐米在市場上發(fā)布，不同于以上提到的兩種藥物，伊克昔佐米是第1個(gè)口服活性的蛋白酶體抑制劑藥物。伊克昔佐米與地塞米松和來那度胺聯(lián)合使用，也可用于治療多發(fā)性骨髓瘤[9]。另外，其他一些研究小組和制藥公司也一直在研究其他蛋白酶體抑制劑，如天然海產(chǎn)品鹽硝磺酰胺A或Marizomib。Marizomib被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了作為孤兒藥（罕見藥）用于治療惡性膠質(zhì)瘤，Marizomib也被認(rèn)為是第2代降解抑制劑，因?yàn)槠涫且环N不可逆的抑制劑[10]。還有一個(gè)處于臨床研究階段的用于治療多發(fā)性骨髓瘤的具有非常好前景的藥物是oprozomib。該化合物通過對卡非佐米的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而具有更好的藥代動(dòng)力學(xué)特征，且該藥物也可以口服給藥[11]。

2.2 核易位抑制劑 另一種阻斷NF-κB-IKKβ通路激活的策略是阻止NF-κB到達(dá)其作用位點(diǎn)DNA。如果這些蛋白質(zhì)的核易位被抑制或降低，NF-κB在核水平上的作用就會(huì)降低。環(huán)氧醌衍生物——脫氧甲基環(huán)氧喹啉霉素能選擇性地抑制NF-κB的核易位，這種天然來源的化合物在幾種動(dòng)物模型中均顯示出抗炎和抗腫瘤活性。另外，脫氧甲基環(huán)氧喹啉霉素還能降體內(nèi)低哮喘模型中的炎癥[12]。另一種天然產(chǎn)物——黃酮黃芩素也能抑制細(xì)胞中p65的核易位，從而降低了p65促進(jìn)的轉(zhuǎn)錄激活[13]。單萜類化合物——桉葉醇是德國植物藥溶膠的有效成分，用于治療呼吸道疾病，如慢性鼻竇炎和支氣管炎，桉葉酚能抑制脂多糖刺激的人細(xì)胞系中p65的核易位[14]。SN-50是一種具有41個(gè)氨基酸殘基的合成肽，能進(jìn)入細(xì)胞并能與NF-κB二聚體競爭性進(jìn)行核易位，因此，SN-50能有效抑制脂多糖和腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導(dǎo)的 NF-κB在不同類型細(xì)胞系中的核易位。

2.3 NF-κB-DNA結(jié)合抑制劑 阻斷NF-κB信號(hào)通路的另一種可能是抑制NF-κB與DNA的相互作用。倍半萜內(nèi)酯類化合物具有抗炎活性，且該藥的藥理作用的可能機(jī)制之一是抑制NF-κB信號(hào)通路激活。倍半萜內(nèi)酯——錦雞菌素能結(jié)合p65從而阻斷NF-κB與DNA的相互作用。另一種倍半萜內(nèi)酯——小白菊內(nèi)酯能結(jié)合p50和p65中的DNA結(jié)合區(qū)域，從而阻止NF-κB與DNA的相互作用。此外，小白菊內(nèi)酯也被證明是多靶點(diǎn)化合物，因?yàn)槠溥€能抑制IKKβ的活性[15]。血管擴(kuò)張劑藥物——硝普鈉和S-亞硝基-N-乙酰青霉胺均為一氧化氮供體，能抑制NF-κB同源或異源二聚體與DNA的結(jié)合能力。

2.4 p65乙?；种苿?p65蛋白是NF-κB經(jīng)典途徑中釋放的主要蛋白之一，為激活p65，需要在特定的殘基，即221位和310位賴氨酸殘基進(jìn)行乙酰化。因此，通過抑制p65蛋白乙?；?，可抑制NF-κB通路激活。多種天然產(chǎn)物均能抑制p65的乙酰化，包括沒食子酸和漆樹酸[16]。

2.5 IKKβ抑制劑 在激活NF-κB通路負(fù)調(diào)控因子中，沒有一個(gè)比IKKβ抑制劑更具有吸引力。因此，大量制藥公司進(jìn)行了IKKβ抑制劑的研究。CHS-828是利奧制藥研發(fā)的一種能選擇性抑制IKKβ的氰基胍，現(xiàn)在正在進(jìn)行實(shí)體腫瘤治療的Ⅰ期臨床研究；在臨床前試驗(yàn)中，該化合物已在體內(nèi)模型中顯示出較強(qiáng)的抗癌活性[17]。賽諾菲研發(fā)的氨基嘧啶衍生物——SAR113945正在進(jìn)行骨關(guān)節(jié)炎的臨床Ⅱ期研究，已在其藥代動(dòng)力學(xué)、安全性和功效等方面進(jìn)行了幾項(xiàng)研究[18]。目前，已發(fā)現(xiàn)的IKKβ抑制劑結(jié)構(gòu)種類繁多，包括氨基嘧啶類、β-咔啉類、噻吩并吡啶類和喹啉縮氨基硫脲類等，很多化合物對IKKβ的抑制均已達(dá)到納摩爾級(jí)別[19]。通過對這些化合物結(jié)構(gòu)的研究，這些化合物中的大多數(shù)在其結(jié)構(gòu)中含有芳香族雜環(huán)，尤其是含氮雜環(huán)。這種含氮雜環(huán)與ATP的腺嘌呤核結(jié)構(gòu)類似，有利于與IKKβ的鉸鏈區(qū)結(jié)合，產(chǎn)生競爭性激酶抑制劑的作用。然而，還有很多化合物，如N-酰基腙衍生物——LASSBio-1524、氨基酯衍生物和二羧酸衍生物等IKKβ抑制劑在其結(jié)構(gòu)中不具有雜環(huán)亞基，表明這些化合物可能不是作用與IKKβ的ATP結(jié)合部位，是非競爭性抑制劑[20-22]。除上述介紹的幾類外，還存在一些含ATP模擬亞基的變構(gòu)IKKβ抑制劑，如由百時(shí)美施貴開發(fā)的BMS-345541[23]或在其結(jié)構(gòu)中沒有雜環(huán)亞基的醉茄素A，其能通過與IKKβ活性位點(diǎn)中存在的179位半胱氨酸殘基相互作用而抑制酶活性[24]。

2.6 非甾體抗炎藥作為IKKβ抑制劑 對一些非甾體類抗炎藥，對IKKβ的抑制已被作為一種附加的作用機(jī)制。阿司匹林和水楊酸鈉能通過抑制IKKβ激活而抑制NF-κB-IKKβ通路。此外，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，阿司匹林體外具有抑制細(xì)胞中蛋白酶體的作用，表明其在NF-κB途徑中具有雙重作用機(jī)制[25]。多項(xiàng)體內(nèi)外研究表明，阿司匹林由于具有阻斷NF-κB-IKKβ通路的作用，因此，其可預(yù)防和治療多種類型的腫瘤[26]。另一種能抑制IKKβ的非甾體抗炎藥是舒林酸，舒林酸、舒林酸砜和舒林酸硫化物的代謝產(chǎn)物也是IKKβ的抑制劑，能降低NF-κBIKKβ通路在結(jié)腸癌細(xì)胞系中的作用。此外，用于治療炎癥性腸病和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的抗風(fēng)濕藥物——柳氮磺胺吡啶也具有通過抑制IKKα和IKKβ阻斷NF-κB通路激活的能力[27]。且有研究發(fā)現(xiàn)，阿司匹林和水楊酸鈉在小鼠模型中具有降低肥胖和逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗的作用，且與抑制IKKβ激活有關(guān)，而不是抑制環(huán)氧化酶活性，這些研究為IKKβ抑制劑提供了一種新的有前途的方向[28]。

3 結(jié) 語

迄今為止，在將NF-κB-IKKβ途徑作為靶標(biāo)的藥物中只有蛋白酶體抑制劑是用于臨床的，如硼替佐米和卡非佐米。另一方面，盡管被廣泛研究，IKKβ靶向抑制劑仍須克服限制其在臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一些困難。雖然一些藥物已進(jìn)入臨床階段作為控制炎癥性疾病或抗腫瘤的候選藥物，但目前還沒有一種藥物進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)。不過，一些臨床在用的藥物本身就具有IKKβ抑制活性，如阿司匹林已有超過100年的歷史，被作為IKKβ抑制劑也有30年。因此，雖然市場還沒有特定靶向的IKKβ抑制劑，IKKβ抑制劑仍然是相當(dāng)有吸引力的研究方向。IKKβ抑制劑作為抗肥胖治療和控制胰島素抵抗糖尿病的最新證據(jù)為IKKβ的研究提供了新的方向。