腫瘤壞死因子小分子抑制劑的作用機理

徐葉青 劉菲焱 黃海華 花修凱 朱淼

摘 要：腫瘤壞死因子（TNF）是一種具有多種生物學活性的細胞因子，其過表達與多種疾病有關。目前，TNF已成為一種治療炎癥疾病極具吸引力的藥物作用靶點。綜述TNF小分子抑制劑的研究現狀，旨在為TNF新型小分子抑制劑的設計和研究提供參考。

關鍵詞：腫瘤壞死因子;小分子抑制劑;作用機理

1?腫瘤壞死因子小分子抑制劑研究背景

腫瘤壞死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）是一種具有多種生物學活性的細胞因子，主要源于單核細胞和巨噬細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、肥大細胞[1]，在免疫反應調節、T細胞介導的組織損傷、慢性炎癥的發生發展等方面具有重要作用[2]。正常水平的TNF-α可以參與抵抗細菌、病毒和寄生蟲的感染，促進組織修復，引起腫瘤細胞凋亡等。然而，TNF-α在體內的大量產生和釋放會破壞機體的免疫平衡，并引發多種疾病，包括多發性硬化癥、敗血性休克、惡質病、哮喘以及自體免疫疾病等。

TNF-α的多種生物學活性都是通過兩個不同的細胞表面特異受體（TNFR）介導的，且TNFR1和TNFR2產生的信號轉導通路并不完全相同[3]。因此，應用拮抗劑或者抑制劑降低患者體內的TNF-α水平或抑制其與TNFR的結合，已經成為一種臨床上治療類風濕性關節炎、節段性腸炎、強直性脊柱炎、銀屑病關節炎等TNF過度表達引起的相關疾病的主要途徑。

目前出現的TNF-α抑制劑主要抑制TNF-α與受體TNFR1之間的結合，通過破壞兩者之間的信號傳導，最終抑制TNF-α過度表達所引發的一系列疾病，主要包括合成抗體、合成小分子、天然產物、金屬和多肽抑制劑[4]。不同的抑制劑作用時機理并不相同。本綜述主要從抑制機理的角度對TNF抑制劑進行分類總結。

2?TNF抑制劑的作用機理

2.1? 與TNF結合發揮抑制作用

Grazioli等[5]發現蘇拉明對TNF與其受體之間的相互作用起到抑制作用，實驗結果證明蘇拉明的抑制機理與解聚TNF三聚體有關。后續結果表明了蘇拉明分子中的3個結構特征（6個磺酸基團、29.4?的分子長度和結構對稱性）對TNF影響的重要性。Mancini等[6]在Grazioli等[5]的工作基礎上，選擇了一系列與蘇拉明結構類似的化合物并測試了對? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?TNF-TNFR1相互作用的抑制效果，最終得到了兩種有效的化合物，分別為錐蟲藍和伊文思藍，這兩種化合物同時具備蘇拉明的3種結構特征。Aeg103B、Tyr119C和Lys98B 3個氨基酸殘基是3種活性抑制劑與TNF共同的作用位點，且這? ? ? ? ? ? ?3個氨基酸殘基在TNF三聚體締合時發揮了重要的作用[7]。近年來，通過生物模擬實驗發現了許多可能是通過破壞TNF三聚體發揮作用的抑制劑，如SPD305[8]、天然抑制劑皂苷[9]等。蘇拉明為這部分抑制劑的機理奠定了基礎。

Leung等[10]選擇過渡金屬銥（Ⅲ）復合物作為TNF-α的抑制劑，分子模擬結果表明該金屬復合物的作用模式與SPD305類似，通過疏水作用與TNF二聚體結合。細胞實驗表明，該金屬抑制劑對TNF-α的抑制效果優于SPD305。這是首次關于TNF-α金屬抑制劑的報道。

北京大學來魯華課題組[11-12]通過計算確定了α螺旋多肽與TNF二聚體的結合位點，在此基礎上設計了α螺旋多肽DLH08。結果顯示，DLH08可以通過與二聚體結合阻止三聚體的形成，從而抑制其生物活性。

2.2? 與TNFR結合發揮抑制作用

Carter等[13]通過TNF/TNFR1結合實驗進行了結構篩選，發現了一系列含有羅丹寧雜環結構的分子。其中，最佳抑制劑IW927可抑制TNF-TNFR1的相互作用，并可抑制Ramos細胞中TNF引起的Ik-B磷酸化。此外，該化合物對TNFR1的選擇性是TNFR2或CD40的2 000倍，首次確定抑制劑結合TNFR1而不是TNF。他們認為，抑制劑以較弱且可逆的作用力與TNFR1結合，然后共價結合到TNFR1上，形成了明顯的高結合親和力。結果還發現，抑制劑與TNFR1的Phe60、Thr61、Leu67和Leu71氨基酸殘基形成了范德華作用力。TNFR1沒有發生大的結構變化，推測該抑制劑是通過阻斷TNF與Ala62附近TNFR1區域的相互作用而起作用的。

3?結語

盡管對于TNF小分子抑制劑的報道較多，但是目前已經進入臨床應用的TNF-α小分子抑制劑甚少。眾所周知，受體結合通常以其大而平坦的表面為特征，表面有許多氨基酸參與復雜多樣的相互作用。一般的小分子抑制劑體積較小，與TNF-α的作用方式單一，親和力差，很難發揮作用。因此，TNF-α小分子抑制劑只有具備一定的疏水性并且體積足夠大，才能與TNF作用，從而阻止與第三個單體結合，形成具有生物活性的三聚體或者分解已經形成的三聚體結構，這應該是小分子抑制劑的發展趨勢。

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