于瑞河,戚微巖,劉晨,高新梅,徐寒梅
(中國(guó)藥科大學(xué) 江蘇省合成多肽藥物發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)研究工程中心,江蘇 南京211198)
疼痛(pain)普遍存在于人類和多種動(dòng)物中,是由直接或潛在組織損傷造成的一種令人不愉快的痛苦感覺,常伴有情緒的波動(dòng)以及心血管和呼吸方面的變化[1]。而慢性疼痛(chronic pain)嚴(yán)重影響正常工作生活,加重患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),已成為一個(gè)主要的公共健康問(wèn)題。傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛藥物包括嗎啡(morphine)、芬太尼(fentanyl)等阿片類鎮(zhèn)痛藥(opioid analgesics)和水楊酸類、苯胺類等非甾體類抗炎藥(nonsteroidal antiinflammatory drugs,NSAIDs)。雖然這些藥物已被證實(shí)可以有效治療疼痛,但因藥物耐受性(tolerance)、成 癮 性(addiction)、 消 化 道 出 血(digestive tract hemorrhage)等多重不良反應(yīng)而受到限制[2]。因此,亟需開發(fā)出一種更為安全有效的新型鎮(zhèn)痛藥。近年來(lái),研究者們?cè)陔x子通道(ion channel)研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,研究表明抑制其相應(yīng)的靶點(diǎn)具有明顯的鎮(zhèn)痛效果。本文聚焦于離子通道調(diào)控劑現(xiàn)狀以及在緩解疼痛方面的應(yīng)用,討論目前離子通道類鎮(zhèn)痛藥物的作用機(jī)制及研究進(jìn)展,希望能為科研工作者提供參考及思路。
離子通道是一種含有水孔隙的封閉內(nèi)在膜蛋白,可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外離子流調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上的電壓電位[3]。離子流動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào),以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)形式使相鄰的電壓敏感型通道開放,從而產(chǎn)生一種可以傳導(dǎo)整個(gè)人神經(jīng)細(xì)胞的自主傳輸電信號(hào),傳輸速度約1m · ms-1。根據(jù)導(dǎo)致通道開放閉合的因素可將離子通道廣義地分為電壓門控離子通道(voltage-gated ion channel,VGIC) 和配體門控離子通道(ligand-gated ion channel,LGIC)?;诓煌碾x子通道位置和功能的不同,進(jìn)一步將離子通道分為不同的亞型。研究表明,離子通道改變是炎癥或神經(jīng)病理?yè)p傷后外周敏化、中樞敏化及脫抑制作用的分子基礎(chǔ),也是疼痛發(fā)生的重要分子機(jī)制[4]。人類基因組中存在215 個(gè)離子通道編碼基因,其中85 個(gè)與疼痛緊密相關(guān),但僅有少數(shù)可用于疼痛治療,已成功用于疼痛治療的離子通道則更少。
近年來(lái),借助基因突變手段已證明了離子通道在疼痛發(fā)生中的作用。研究表明在突變個(gè)體中,電壓門控鈉離子通道Nav1.7 功能片段的缺失可導(dǎo)致痛覺失敏[4],而功能片段的獲得會(huì)導(dǎo)致痛覺敏化[5]。
目前,大部分離子通道類鎮(zhèn)痛藥物是10 年前發(fā)現(xiàn),甚至有的已經(jīng)有50 年歷史。比如卡馬西平(carbamazepine,1)是20 世紀(jì)50 年代發(fā)現(xiàn)的第1 代抗驚厥藥物(anticonvulsants),臨床用于三叉神經(jīng)痛、癲癇和躁狂癥[6]。這一時(shí)期的藥物往往先通過(guò)模擬臨床癥狀建立體內(nèi)模型或者離體組織模型,從“表型”上探究藥物效果,然后進(jìn)一步探究配體與靶點(diǎn)蛋白間明確的相互作用。
卡馬西平通過(guò)阻塞鈉離子通道抑制持續(xù)的節(jié)律性電位,阻斷信號(hào)在三叉神經(jīng)核突觸上的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而緩解疼痛反應(yīng)[7]。在高濃度下卡馬西平也能夠調(diào)節(jié)鈣離子通道(calcium channels)和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)受體,這一廣泛的離子通道抑制作用決定了其具有抗心律失常、抗抑郁、神經(jīng)阻滯、鎮(zhèn)靜等廣泛的適應(yīng)證[7]。在這類局部麻醉藥物(local anesthetics)中,還有另一種更經(jīng)典的藥物——利多卡因(lidocaine,2),臨床用于麻醉外周組織、緩解急性疼痛以及治療慢性疼痛[8]。但是,由于這些局部麻醉藥的劑量相對(duì)較高,在阻斷電壓門控鈉離子通道的同時(shí)也會(huì)阻斷鉀離子通道(potassium channels)和鈣離子通道[9]。正如其他擁有多重藥理作用的藥物一樣,這些非選擇性藥物的安全性和副作用也限制了它們的長(zhǎng)期使用[10]。
綜上所述,雖然非選擇性鈉離子通道阻滯劑已經(jīng)在急性疼痛的治療中使用多年,但由于其除了可以抑制傷害性感受器中的鈉離子通道以外,還對(duì)心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)產(chǎn)生作用,使得其在臨床上的應(yīng)用受限[7]。近年來(lái),隨著研究人員深入研究以及膜片鉗技術(shù)的快速發(fā)展,離子通道類鎮(zhèn)痛藥物取得了突破性進(jìn)展。
離子通道類鎮(zhèn)痛藥物靶點(diǎn)主要分為VGIC 家族和LGIC 超家族2 大類。其中,VGIC 包括電壓門控鈣離子通道(voltage-gated calcium channel,VGCC,Cav)、電壓門控鈉離子通道(voltage-gated sodium channel,VGSC,Nav)和電壓門控鉀離子通道(voltage-gated potassium channel,VGPC,Kv)等;LGIC 包括瞬時(shí)電壓感受器(transient receptor potential,TRP)、N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-Daspartic acid,NMDA)受體、嘌呤能受體P2X、酸敏感 離 子 通 道(acid-sensing ion channel,ASIC)、 煙堿樣乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR)和A 型γ-氨基丁酸受體 (type Aγ-aminobutyricacid receptor,GABAAR)等。圖1 為上述幾類離子通道類鎮(zhèn)痛藥物作用機(jī)制簡(jiǎn)圖。
VGCC 是去極化介導(dǎo)的鈣離子進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞的主要通路,可調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)釋放、分泌、興奮-收縮偶聯(lián)與細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)和物質(zhì)代謝[11]。VGCC 是一種膜蛋白復(fù)合體,由α1、β、α2δ 及γ 4 個(gè)亞基構(gòu)成。其中,α1亞基有10 種不同的類型,是構(gòu)成VGCC 水孔隙的主要亞單位[12]。根據(jù)VGCC 結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)及對(duì)阻滯劑敏感程度的不同,將其分為L(zhǎng) 型、N 型、P/Q 型、R 型和T 型5 種類型,其中L 型、N 型、P/Q 型、R 型為高壓激活(high-voltage-activated,HVA)鈣離子通道,T 型為低壓激活(low-voltage-activated,LVA)鈣離子通道。目前研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了編碼不同類型VGCC 的10 種編碼基因[11],如表1 所示。
表1 不同類型的電壓門控Ca2+通道所對(duì)應(yīng)的編碼基因Table 1 Encoding genes of different subtypes of voltage-gated calcium channels
現(xiàn)有鈣離子通道鎮(zhèn)痛藥物的靶點(diǎn)以N 型VGCC 為主,其中加巴噴?。╣abapentin,3)早期用于癲癇的治療[13],目前也用于神經(jīng)病理性疼痛的治療,2002 年輝瑞公司的加巴噴丁獲美國(guó)FDA 批準(zhǔn)用于帶狀皰疹后神經(jīng)痛(postherpetic neuralgia,PHN)的治療。加巴噴丁作為一種親脂性GABA,最初被認(rèn)為是通過(guò)活化谷氨酸脫羧酶增加GABA 水平治療癲癇。后來(lái)發(fā)現(xiàn)加巴噴丁的正確作用機(jī)制是與VGCC 的亞基α2δ 相互作用,而這些亞基主要位于新皮質(zhì)、海馬、杏仁核和脊髓[14]。在后續(xù)的藥物發(fā)現(xiàn)中,輝瑞公司通過(guò)改造加巴噴丁提高其藥代動(dòng)力學(xué)特性得到普瑞巴林(pregabalin,Lyrica,4),并于2004 年獲得美國(guó)FDA 批準(zhǔn)用于治療糖尿病性外周神經(jīng)痛(diabetic peripheral neuralgia,DPN)以及PHN,如今,這一藥物已成為治療糖尿病、神經(jīng)病變相關(guān)慢性疼痛的金標(biāo)準(zhǔn)[7,15]。
齊考諾肽(ziconotide,ω-MVIIA,Prialt)是目前唯一上市的N 型VGCC 選擇性鎮(zhèn)痛藥物,于2004 年獲得美國(guó)FDA 和歐盟批準(zhǔn)用于鞘內(nèi)注射治療其他藥物不能耐受或治療效果不佳的嚴(yán)重慢性疼痛[16-17]。齊考諾肽是從致幻芋螺(Conus magus)的毒腺中分離得到的一種ω-芋螺毒素,是含有25 個(gè)氨基酸殘基的小分子多肽,其中有6 個(gè)半胱氨酸殘基兩兩成對(duì)形成3 對(duì)二硫鍵。齊考諾肽作用于N 型VGCC 的α1β 亞基水孔隙內(nèi)部,可明顯阻斷鈣離子內(nèi)流,抑制致痛遞質(zhì)釋放[16]。實(shí)驗(yàn)表明,齊考諾肽對(duì)10%甲醛所致的Ⅱ相疼痛、完全弗氏佐劑誘發(fā)的慢性炎性疼痛和脊神經(jīng)結(jié)扎所致的神經(jīng)病理性疼痛均有明顯的抑制作用[18-19],鎮(zhèn)痛效果優(yōu)于嗎啡,但對(duì)急性疼痛鎮(zhèn)痛效果較差。此外,齊考諾肽長(zhǎng)期給藥不會(huì)出現(xiàn)耐受性問(wèn)題,鞘內(nèi)低劑量給藥可明顯減少全身毒性。臨床研究發(fā)現(xiàn),齊考諾肽對(duì)于癌癥與獲得性免疫缺陷綜合征引起的嚴(yán)重疼痛、非惡性慢性疼痛和術(shù)后疼痛具有良好的鎮(zhèn)痛作用,且未發(fā)生鎮(zhèn)痛耐受[20-22],同時(shí),對(duì)頑固性重度慢性神經(jīng)性疼痛也顯示出一定的鎮(zhèn)痛效果,并且與阿片類藥物聯(lián)用可減少阿片類藥物使用劑量,改善了單一用藥產(chǎn)生的耐受性問(wèn)題[23]。但是,在高劑量下齊考諾肽會(huì)導(dǎo)致嗜睡、行為失控、視力模糊、低血壓和記憶障礙等不良反應(yīng),這可能由于N 型VGCC 在腦中也有廣泛分布,因此會(huì)導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重的不良反應(yīng)[24],再者,鞘內(nèi)給藥手術(shù)也會(huì)增加患者感染的風(fēng)險(xiǎn)。
來(lái)考諾肽(leconotide,CVID,AM336)是在齊考諾肽基礎(chǔ)上開發(fā)的一種選擇性阻斷N 型VGCC 的類似物,可靜脈注射,不良反應(yīng)相對(duì)齊考諾肽較低,主要用于治療癌癥引起的慢性疼痛[25]。
T 型VGCC 存在于心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種神經(jīng)細(xì)胞中,可調(diào)控鈣離子流調(diào)節(jié)細(xì)胞閾電位,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞去極化及其他鈣離子、鈉離子、鉀離子通道的激活,阻滯其可緩解神經(jīng)性疼痛、炎癥性疼痛和內(nèi)臟疼痛[7]。Z944(結(jié)構(gòu)未報(bào)道)是一種新型口服選擇性T 型VGCC 阻滯劑[26],對(duì)于T 型VGCC的選擇性是非T 型VGCC 的150 倍,在Ⅰ期臨床試驗(yàn)研究中均表現(xiàn)出了良好的安全性和耐受性,目前正處于Ⅱ期臨床試驗(yàn)研究。zonisamide(5)是NeuroMed 公司研發(fā)的T 型VGCC 阻滯劑,早期用于抗癲癇,后用于慢性神經(jīng)痛。Moore 等[27]通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)研進(jìn)行療效評(píng)估,發(fā)現(xiàn)缺乏足夠的證據(jù)表明zonisamide 可緩解各種神經(jīng)病理性疼痛。目前部分在研和已上市電壓門控鈣離子通道類鎮(zhèn)痛藥物見表2。
表2 目前部分在研和已上市電壓門控鈣離子通道類鎮(zhèn)痛藥物Table 2 Some of the analgesic drugs targeting voltage-gated calcium channel under clinical development or on the market
VGSC 是一類跨膜糖蛋白復(fù)合體,由一個(gè)α 亞基和數(shù)個(gè)β 亞基構(gòu)成[28],廣泛存在于可興奮細(xì)胞(如神經(jīng)元、骨骼肌細(xì)胞)的細(xì)胞膜上。在哺乳動(dòng)物中,根據(jù)α 亞基的不同已鑒定出Nav1.1 ~ 1.9 9 種鈉離子通道亞型[29]。其中,Nav1.1、Nav1.2、Nav1.3、Nav1.7 為河豚毒素敏感型(tetrodotoxin sensitive,TTX-S),Nav1.5、Nav1.8、Nav1.9 為河豚毒素不敏感型(tetrodotoxin resistant,TTX-R),與疼痛相關(guān)的亞型主要是Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9[33]。Nav1.3 在成年個(gè)體外圍神經(jīng)系統(tǒng)(peripheral nervous system,PNS)中表達(dá)量極少,僅少量存在于交感神經(jīng)元[30],具體作用機(jī)制不明;Nav1.7主要存在于背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion,DRG)神經(jīng)元、交感神經(jīng)元[31]、施萬(wàn)細(xì)胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞以及嗅上皮細(xì)胞中[32];Nav1.8 主要存在于三叉神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元和DRG 神經(jīng)元上[33];Nav1.9 主要分布于感受傷害的DRG 神經(jīng)元[34]、三叉神經(jīng)節(jié)和腸肌層神經(jīng)元中[35];研究表明,Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9 參與了炎癥疼痛和神經(jīng)疼痛過(guò)程[36-37],具體作用機(jī)制還在進(jìn)一步研究。
利多卡因(lidocaine)是一種鈉離子通道阻斷劑,在局部神經(jīng)病理性疼痛治療方面作用稍差,神經(jīng)受損后Nav1.7 和Nav1.8 的異常敏感被認(rèn)為是疼痛產(chǎn)生的最重要因素,阻斷Nav1.7 和Nav1.8 可減少痛覺神經(jīng)纖維異位放電,提高外周異位放電閾值改善疼痛[38]。研究發(fā)現(xiàn)5%利多卡因藥膏對(duì)外周神經(jīng)源性疼痛和DPN 有良好的療效[39-40]。
PF-05089771(6)為芳基磺酰胺類化合物,是一種正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)并用于慢性疼痛的選擇性鈉離子通道阻滯劑,對(duì)Nav1.7 的選擇性是Nav1.5 和Nav1.8 的1 000 多倍,并在臨床Ⅰ期試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的耐受性。同時(shí),從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看,磺酰胺類(特別是芳基磺酸鹽)幾乎是開發(fā)Nav1.7抑制劑的主要化合物之一,這表明這類化合物可能比其他類具有更好的選擇性優(yōu)勢(shì)[41]。此外,在臨床開發(fā)中也存在其他類型化合物,比如Convergence 公司研發(fā)的吡咯烷基類化合物CNV-1014802(7),用于治療三叉神經(jīng)痛,目前正在進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗(yàn)[42]。新型α-氨基酰胺類Na+通道阻滯劑 ralfinamide(NW-1029,8)在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中對(duì)多種疼痛模型及混合神經(jīng)痛具有良好的治療效果,但在Ⅲ期臨床試驗(yàn)中對(duì)改善神經(jīng)性下腰痛未表現(xiàn)出良好的治療效果[43]。
除了小分子抑制劑外,一些對(duì)鈉離子通道有選擇性的天然毒素也用作疼痛的治療,從狼蛛毒液中提取的protoxin Ⅱ[44]和從芋螺的毒液中提取的μ-Conotoxin-KⅢA[45]分別對(duì) Nav1.7 和Nav1.4 有一定的特異性,用于治療慢性神經(jīng)痛等[46]。從少棘蜈蚣毒液中分離純化出的小分子多肽μ-SLPTX-Ssm6a,作為一種Nav1.7 阻滯劑在甲醛致痛模型、醋酸扭體模型等多種經(jīng)典鎮(zhèn)痛模型和電生理實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出良好的鎮(zhèn)痛效果[47]。另外,從河豚毒液中提取的河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)可用于治療與癌癥相關(guān)的嚴(yán)重性疼痛[48]。
根據(jù)鉀離子通道作用機(jī)制的不同可將鉀離子通道分為Kv、Ca2+激活型鉀離子通道家族(KCa)、內(nèi)向整流型鉀離子通道家族(Kir)、雙P 區(qū)(tandem pore domain)型家族4 種類型。其中,Kv7.x 屬于延遲整流型鉀離子通道,含6 個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和1 個(gè)空區(qū),主要分布于交感神經(jīng)節(jié)、DRG 神經(jīng)元及部分中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及與癲癇發(fā)作有關(guān)的腦區(qū)[49]。研究表明,瑞替加賓(retigabin,9)作為一種Kv7.2 ~ 7.5 開放劑,可有效治療神經(jīng)結(jié)扎模型所產(chǎn)生的神經(jīng)病理性疼痛、甲醛所導(dǎo)致的炎癥疼痛,減緩辣椒素引起的內(nèi)臟疼痛[50]。然而,Ⅱ期概念驗(yàn)證試驗(yàn)(proof-of-concept,PoC)中發(fā)現(xiàn)瑞替加賓在PHN 治療中與安慰劑無(wú)明顯差異。令人欣慰的是瑞替加賓的結(jié)構(gòu)類似物氟吡?。╢lupirtine,10)在臨床試驗(yàn)研究中表現(xiàn)出較好鎮(zhèn)痛活性[51]。
TRP 是一類存在于細(xì)胞膜上的非選擇型陽(yáng)離子通道家族,包含28 個(gè)成員,根據(jù)其氨基酸同源序列的不同可分為瞬時(shí)感受器電位香草酸受體(transient receptor potential vanilloid,TRPV,即辣椒素受體)、瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道蛋白(transient receptor potential cation channel,TRPC)、瞬時(shí)受體電位通道(transient receptor potential melastatin,TRPM)、 瞬 時(shí) 受 體 電位 多 囊 蛋 白(transient receptor potential polycystic,TRPP)、瞬時(shí)受體電勢(shì)陽(yáng)離子通道粘脂蛋白(transient receptor potential cation channel,mucolipin subfamily,TRPML)、瞬時(shí)受體電位通道錨蛋白(transient receptor potential ankyrin,TRPA)6 個(gè)不同的亞族,其中與疼痛相關(guān)的亞基為TRPV1、TRPV3、TRPV4、TRPM3、
TRPM8、TRPA1[52]。
TRPV1 可溫度被大于42℃的毒熱、刺激性分子(如辣椒素)、內(nèi)源性脂類分子等激活,一些TRPV1 阻滯劑已用于臨床疼痛的治療,比如AMG517(11)[53],SB-705498(12)[54]。然而,許多臨床研究報(bào)告顯示TRPV1 阻滯劑對(duì)核心體溫有不良影響,這阻礙了針對(duì)該通道藥物的進(jìn)一步開發(fā)。
TRPV3 可被天然產(chǎn)物樟腦、2-氨基乙酯二苯基硼酸(2-aminoethoxydiphenyl borate,2-APB)和大于32℃的溫度激活,例如從水蛭中分離的喹唑啉(quinazolin-4-one)[55]和Glenmark 公司的GRC15300(結(jié)構(gòu)未報(bào)道),這2 種TRPV3 阻滯劑均具有較好鎮(zhèn)痛活性。其中,Glenmark 公司已于2011 年完成了GRC15300 的Ⅰ期臨床研究,并于2012 年轉(zhuǎn)讓給賽諾菲-安萬(wàn)特公司(Sanofi-Aventis)開展該藥物在治療神經(jīng)病理性疼痛方面的Ⅱ期臨床試驗(yàn),但后者已于2014 年宣布該藥物在Ⅱ期PoC 研究中失敗[7]。
TRPV4 可被一些小分子化合物(大麻素等)和27 ~ 34℃的溫度刺激而活化,近年來(lái),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些TRPV4 選擇性阻滯劑,如RN-1734(Renovis,13)、HC-067047(Hydra,14)[56]。目前,只有一種未公布結(jié)構(gòu)的GSK2798745 進(jìn)入Ⅰ期臨床[7],或?qū)⒂糜诜嗡[引起的炎癥疼痛。
TRPM8在體外可被10 ~ 23℃的溫度或冷卻劑(icilin或薄荷醇)活化。輝瑞公司已經(jīng)公布了一種TRPM8 的拮抗劑PF-05105679(15),該拮抗劑被證明在人類冷痛實(shí)驗(yàn)?zāi)P停ɡ浼訅涸囼?yàn))中有良好的鎮(zhèn)痛效果,并對(duì)人體核心溫度無(wú)不良影響[57]。
TRPA1 可被外源性親電體桂皮醛(cinnamaldehyde)、異硫氰酸烯丙酯(allyl isothiocyanate)和內(nèi)源性配體羥壬烯醛(4-hydroxynonenal,4-HNE)等不同的配體激活,重組TRPA1 可被低于17℃的溫度活化[58],TRPA1通道基因突變與人類家族性發(fā)作性疼痛有直接的聯(lián)系。目前,發(fā)展最快的是Glenmark 公司的TRPA1 拮抗劑GRC17536[59](結(jié)構(gòu)未報(bào)道),Ⅱa 期臨床試驗(yàn)表明對(duì)糖尿病性神經(jīng)病變具有明顯的治療作用。Hydra/Cubist公司研發(fā)的TRPA1 拮抗劑CB-625 也已完成了口腔疼痛和炎癥疼痛的Ⅰ期臨床試驗(yàn),但具體數(shù)據(jù)還未公布[58]。
N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)受體是一種離子型谷氨酸受體,廣泛表達(dá)于DRG 神經(jīng)元,其可允許鈉離子、鉀離子、鈣離子通過(guò),在病理性疼痛和痛覺過(guò)敏中起到重要作用[60]。NMDAR 具有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn),是調(diào)節(jié)慢性疼痛及與之相關(guān)神經(jīng)毒性作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)[61]。Traxoprodil(16)是一種NMDAR 亞型GluN2B 受體拮抗劑,已用于改善中樞神經(jīng)失調(diào),進(jìn)入卒中和神經(jīng)性疼痛治療的臨床研究階段[62]。氯胺酮(ketamine,17)是美國(guó)FDA 批準(zhǔn)的NMDAR 拮抗劑,可與NMDAR 相互作用阻滯興奮性神經(jīng)遞質(zhì)傳遞發(fā)揮麻醉作用,拮抗興奮性氨基酸與NMDAR 結(jié)合從而抑制興奮性突觸后電位的產(chǎn)生和傷害性刺激的傳入而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[63]。N2O(又稱笑氣)作為一種鎮(zhèn)痛、抗焦慮的吸入性麻醉藥物,臨床應(yīng)用已經(jīng)有150 多年的歷史,上世紀(jì)90 年代,N2O 首次被發(fā)現(xiàn)是作為一種NMDAR 離子通道拮抗劑[63]。
嘌呤受體P2X 是存在于神經(jīng)元、免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞上的ATP 配體門控陽(yáng)離子通道。近年來(lái),P2X3、P2X2/3、P2X4 和P2X7 受體已作為一個(gè)潛在靶點(diǎn)用于治療慢性疼痛和關(guān)節(jié)炎[64]。CE-224535(18)和AZD9056(19)是2 種P2X7 阻滯劑,已經(jīng)分別由輝瑞和阿斯利康公司推向治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的臨床研究,遺憾的是均沒有明顯效果,目前關(guān)于針對(duì)疼痛治療方面正進(jìn)行深入研究[7]。
ASIC 屬于上皮細(xì)胞鈉離子通道/退化蛋白(epithelial sodium channel/degenerin,ENaC/DEG)超家族中的一員,其功能片段由ASIC1、ASIC2、ASIC33 個(gè)編碼基因編碼,分為ASIC1a、ASIC1b、ASIC2a、ASIC2b、ASIC3 5 個(gè)亞基,這些亞基以不同的組合方式結(jié)合形成pH 敏感性、離子選擇性等不同的功能性異聚體通道。不同的亞型在PNS 和CNS 中的分布具有一定的特異性,ASIC 1b 和ASIC 3 主要分布于感覺神經(jīng)元,ASIC 1a、ASIC 1b 和ASIC 2b 廣泛分布于PNS 和CNS[65]。ASIC可調(diào)節(jié)神經(jīng)病理疼痛和炎癥性疼痛傳導(dǎo),酸性物質(zhì)或低pH 環(huán)境都會(huì)激活A(yù)SIC,誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)的反應(yīng),進(jìn)而引發(fā)疼痛[66]。從??蟹蛛x得到的毒素APETx2 作為一種ASIC 抑制劑,能夠與ASIC3 特異性結(jié)合從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛活性;另外從黑曼巴蛇毒中分離得到的多肽mambalgin-1也可以抑制PNS 和CNS 的ASIC,進(jìn)而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[66],目前尚未見該類藥物的進(jìn)一步研究報(bào)道。
nAChR 屬于Cys-loop 超家族,是由5 個(gè)亞基組成的跨膜五聚體的配基門控陽(yáng)離子通道,具有多種亞型。在人類中含有α1~ α7、α9、α10、β1~ β4、δ、ε、γ 不同的亞基,分別由16 種基因編碼,其中α1、β1、δ、ε、γ 亞基組成神經(jīng)肌肉接頭處的nAChR 亞型,其余的α 和β亞基以多種組合形式組成眾多不同的受體亞型表達(dá)于神經(jīng)元上[67]。α-芋螺毒素(alpha-conotoxin,α-CTx)是最早發(fā)現(xiàn)的一類芋螺毒素,一般由12 ~ 30 個(gè)氨基酸殘基組成,富含二硫鍵,能特異性作用于神經(jīng)型或肌肉型nAChR 發(fā)揮鎮(zhèn)痛活性[68]。近年來(lái),研究者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了可作用于nAChR 的新超家族或新家族芋螺毒素(α*-CTx),α*-CTx 能特異地作用于多種乙酰膽堿受體亞型,可作為新藥開發(fā)的先導(dǎo)物深入研究[67-68]。
GABAR 是CNS 最主要的抑制性神經(jīng)傳導(dǎo)復(fù)合體,其中GABAAR 在中央杏仁核(CeA)中有很高的表達(dá),介導(dǎo)前腦大多數(shù)快速突觸抑制[69]。抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA 的作用與興奮性遞質(zhì)谷氨酸相反,GABAAR 激動(dòng)和 GABA 水平升高有利于鎮(zhèn)痛[70],在已有麻醉藥中苯巴比妥(phenobarbital,20)可提高神經(jīng)系統(tǒng)GABA 水平[71]。GABAR 的另一種亞型GABABR 與長(zhǎng)時(shí)程反射抑制作用密切相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)Vc1.1 可通過(guò)激動(dòng)GABABR 來(lái)發(fā)揮鎮(zhèn)痛活性[72]。
疼痛是全球面臨的重大公共健康問(wèn)題,給患者的生活、工作、經(jīng)濟(jì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。早期的鎮(zhèn)痛藥物研發(fā)多以阿片受體為研究靶點(diǎn),雖然針對(duì)這一靶點(diǎn)的鎮(zhèn)痛藥物具有很強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用,但其存在毒性大和易成癮的問(wèn)題,不能滿足臨床對(duì)鎮(zhèn)痛藥物安全性、有效性和耐受性的需求。規(guī)避阿片類鎮(zhèn)痛藥物的毒性和成癮性,積極探索治療疼痛的新靶點(diǎn)、探明鎮(zhèn)痛藥物作用機(jī)制一直是研究人員追尋的目標(biāo)。
離子通道類鎮(zhèn)痛藥物因具有良好選擇性、耐受性和有效性以及不易成癮等特性被廣泛研究。其中,加巴噴丁、齊考諾肽等一些藥物已經(jīng)先后成功上市,還有一部分藥物因在臨床試驗(yàn)中有效性低而未能成功上市。造成這種現(xiàn)象的原因可能是:1)藥物靶點(diǎn)分布在動(dòng)物和人體間存在一定差異,有些疼痛的發(fā)生機(jī)制還不明確,藥物發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的機(jī)制有待完善;2)藥物對(duì)靶點(diǎn)的選擇特異性不高,易產(chǎn)生不良反應(yīng)等。相信通過(guò)提高離子通道克隆與篩選能力,完善靶點(diǎn)選擇性分子理論基礎(chǔ)和鎮(zhèn)痛機(jī)制,探索特異性離子通道與疾病間的內(nèi)在機(jī)制聯(lián)系,進(jìn)而明確鎮(zhèn)痛機(jī)制,尋找最佳作用靶點(diǎn),不斷優(yōu)化,在未來(lái)會(huì)有更多的離子通道類藥物走向臨床,造福廣大患者。