王景文,王琪,王曉東

(上海優(yōu)斐斯生物科技有限公司,上海 201403)

氨甲環(huán)酸,又稱傳明酸、凝血酸,化學名稱為反-4-氨甲基環(huán)己烷甲酸,分子式為C8H15NO2。氨甲環(huán)酸是一種合成氨基酸,常溫下為無臭白色結晶粉末,易溶于水,不溶于乙醇、乙醚、丙酮。氨甲環(huán)酸及其片劑、膠囊、注射液,作為止血藥,被收錄在《中華人民共和國藥典》中[1]。

氨甲環(huán)酸通過其抗纖溶作用發(fā)揮止血功效。纖溶酶原是存在于血漿中的糖蛋白,而纖溶酶是纖溶酶原水解形成的一種蛋白,也是分解纖維蛋白的關鍵酶,該酶還在細胞外基質降解、傷口愈合、組織重塑、病原體入侵和癌癥遷移等多種生理和病理過程中發(fā)揮著重要作用。纖溶酶原通過其Kringle結構域上的賴氨酸結合位點的介導作用形成緊湊的封閉構象,以防止被激活或非特異性地結合,但賴氨酸及其類似物會對這種介導作用造成干擾,使纖溶酶原轉換成開放構象,暴露出激活回路,從而被組織型或尿激酶型纖溶酶原激活劑激活而水解產生纖溶酶。作為纖溶酶底物的纖維蛋白,暴露著賴氨酸殘基,可以與纖溶酶原上的賴氨酸結合位點結合,來促進纖溶酶原的激活[2-3]。而氨甲環(huán)酸具有與賴氨酸類似的空間構型,可以競爭性地與纖溶酶原上的賴氨酸結合位點結合,來減少纖溶酶原與纖維蛋白的結合,從而抑制纖維蛋白降解來穩(wěn)定血凝塊,最終達到止血的目的,被廣泛應用在心臟、骨科、產科、創(chuàng)傷科等手術中,來減少術中出血量和輸血量,降低患者的發(fā)病率和死亡率[4]。但氨甲環(huán)酸的功效不止局限于止血作用,查閱并研讀近5年來與氨甲環(huán)酸非止血功效的相關文獻,并對相關功效和作用機制進行綜述,并對其創(chuàng)新應用進行了討論與展望,以期為氨甲環(huán)酸的臨床應用的拓寬和創(chuàng)新提供參考。

1 氨甲環(huán)酸的非止血功效

1.1 保護線粒體

紫外線輻射導致細胞內產生各種活性氧,過多的活性氧會使細胞損傷累積,導致線粒體功能喪失。此外線粒體的氧化磷酸化作用,使得線粒體成為細胞中自由基最多的生產者,線粒體DNA易受到活性氧的作用而發(fā)生突變或遭受損傷。線粒體受損的特征是其標志物(PGC1α、Tom20、COX IV)的表達水平降低。

Eltania等[5]通過給暴露在紫外線下的小鼠皮膚涂抹3%～5%氨甲環(huán)酸乳膏,發(fā)現氨甲環(huán)酸可以提高小鼠皮膚中線粒體標志物的表達水平,這表明氨甲環(huán)酸可以減少紫外線誘導的線粒體損傷。Prudovsky等[6]研究了氨甲環(huán)酸對人臍靜脈內皮細胞的保護作用,發(fā)現氨甲環(huán)酸可以增強線粒體的呼吸能力,并抑制線粒體自噬和線粒體DNA的釋放,保護內皮細胞單層免受損傷,從而預防全身性內皮病變。此外,氨甲環(huán)酸可以使線粒體的長度增加,增加細胞中腺嘌呤核苷三磷酸的生成量。

1.2 抗菌

常見的抑菌機理有:破壞菌體的細胞膜或細胞壁,使內容物泄露;作用于菌體細胞內部的蛋白質、DNA等物質,阻礙其表達和合成;抑制菌體細胞內的能量酶系統(tǒng),阻礙其代謝過程。氨甲環(huán)酸的抑菌機理與以上有所不同。

Wang等[7]基于金黃色葡萄球菌感染小鼠假膝關節(jié)模型的研究,發(fā)現氨甲環(huán)酸在體外和體內均能有效抑制細菌生物膜的形成,10～50 mg·mL-1氨甲環(huán)酸溶液的抑制率為80%～90%,該抑菌作用是通過氨甲環(huán)酸降低生物膜中的蛋白質、多糖成分,和增強感染區(qū)中性粒細胞的浸潤來實現的。Slokar等[8]報道了氨甲環(huán)酸也可以通過改變細菌的滯后期持續(xù)時間、指數生長速率和種群密度來抑制表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等細菌的生長。Benjumea等[9]通過體外模型來評估了氨甲環(huán)酸對細菌生長的影響,結果表明僅當細菌處于浮游形式時,10 mg·mL-1的氨甲環(huán)酸溶液顯著抑制了金黃色葡萄球菌、痤瘡丙酸桿菌的生長。由此可見,氨甲環(huán)酸在預防感染中發(fā)揮著重要作用。

1.3 抗病毒

抑制病毒編碼離子通道活性的藥用分子可以作為潛在的抗病毒藥物,Lahiri等[10]通過陽性基因篩選和酸堿性依賴性測定交叉測定,發(fā)現氨甲環(huán)酸對登革熱病毒DP1有抗病毒活性,可以作為未來的抗病毒治療藥物。

纖溶酶原/纖溶酶系統(tǒng)在病毒致病性中發(fā)揮著諸多作用,其中纖溶酶原不受控制的激活可導致全身纖維蛋白溶解和內出血,這也是嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2患者常見的死亡原因之一,Kaur等[11]報道了抑制纖溶酶可以作為治療嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2的新策略,包括氨甲環(huán)酸在內的幾種藥物已被重新利用,目前處于治療新型冠狀病毒感染的臨床試驗階段。

1.4 抗癌

Hiramoto等[12]使用7,12-二甲基苯并蒽和連續(xù)UVA照射誘導的小鼠非黑色素瘤皮膚癌模型,研究了口服氨甲環(huán)酸對非黑色素瘤皮膚癌的影響,結果表明氨甲環(huán)酸可以通過調節(jié)纖溶酶/巨噬細胞/白細胞介素-6/轉錄激活因子3/細胞周期蛋白D信號通路來改善非黑色素皮膚癌,這種改善作用可能是通過抑制白細胞介素-6誘導的血管內皮生長因子表達來介導的,說明氨甲環(huán)酸可以預防或治療因長期紫外線照射引起的皮膚癌。

Law等[13]報道了氨甲環(huán)酸通過抑制癌細胞對精氨酸和賴氨酸的吸收來降低黑色素瘤、乳腺癌、前列腺瘤、神經母細胞瘤等多種癌細胞系的活力。此外,氨甲環(huán)酸也可以抑制蛋白質合成并減少組蛋白乙?；?降低致癌轉錄因子STAT3和激酶S6K1的活化磷酸化,降低MYC癌蛋白的表達。以上表明,氨甲環(huán)酸是很有潛力的新型抗癌藥物。

1.5 延緩衰老

Hiramoto等[14]研究了口服氨甲環(huán)酸對小鼠皮膚自然老化的影響,證實氨甲環(huán)酸可以延緩皮膚的自然衰老,機制為氨甲環(huán)酸通過其抗纖溶酶作用來抑制金屬基質蛋白酶的活化,減少細胞外基質的降解,增加I型膠原、纖連蛋白、層粘連蛋白的表達。雌性小鼠的皮膚的抗衰效果優(yōu)于雄性小鼠,原因是氨甲環(huán)酸可以顯著提高雌性小鼠17β-雌二醇的水平,激活轉化生長因子-β/表皮細胞/透明質酸合成酶3/透明質酸的通路,誘導透明質酸合成,增強皮膚保水能力,減少皮膚皺紋。

Hiramoto等[15]也研究了口服氨甲環(huán)酸對自然衰老小鼠壽命的影響,發(fā)現氨甲環(huán)酸給藥組小鼠的壽命顯著延長,且在對照組和溶劑組小鼠的皮膚上觀察到斑疹、腫瘤和損傷,氨甲環(huán)酸給藥組小鼠中則沒有觀察到相關癥狀。具體作用機制為氨甲環(huán)酸抑制纖溶酶合成,減少激肽產生,降低血液中活性氧、白細胞介素-6、金屬基質蛋白酶-9、腫瘤壞死因子-α的水平,抑制炎癥反應和衰老疾病的發(fā)生,從而顯著延長小鼠壽命。Endo 等[16]則報道了氨甲環(huán)酸通過抑制UVA照射的成纖維細胞中前列腺素的合成,來減少對膠原蛋白和纖維蛋白-1的破壞,氨甲環(huán)酸還可以抑制成纖維細胞中自由基的形成,發(fā)揮類似抗氧化劑的作用,氨甲環(huán)酸具有抗光老化的潛力。

1.6 治療痤瘡

痤瘡是毛囊皮脂腺單位發(fā)生的一種慢性炎癥性皮膚病,多由皮脂腺過渡分泌、毛囊皮脂腺導管角化異常、痤瘡丙酸桿菌增殖或炎癥免疫反應等因素引起。

Charoenwattanayothin等[17]報道在輕度至中度痤瘡患者面部涂抹10%的氨甲環(huán)酸精華液,第4周可以觀察到炎癥性痤瘡癥狀明顯減輕,丘疹和膿皰減少,紅腫區(qū)域消退更快,這得益于氨甲環(huán)酸的抗炎作用。

1.7 治療玫瑰痤瘡

與痤瘡不同,玫瑰痤瘡是一種以免疫系統(tǒng)異常、血管高反應性為特征的慢性面部炎癥疾病。

Bageorgou等[18]報道的僅用氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷和微針聯合氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷兩種治療方案,都使玫瑰痤瘡患者的癥狀得到了有效改善,其中僅用氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷較為溫和,沒有不良反應。Li等[19]采用抗菌肽LL37誘導小鼠模型和人永生化表皮細胞模型研究得出,氨甲環(huán)酸通過降低Toll樣受體2、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、趨化因子CCL10的表達發(fā)揮抗炎作用,通過下調血管內皮生長因子表達水平抑制血管生成,從而改善玫瑰痤瘡的癥狀。

1.8 治療黃褐斑

黃褐斑是一種常見的獲得性皮膚疾病,通常對稱性地發(fā)于面部,特征是病變部位色素沉著和真皮毛細血管增加,女性患病率較高。其發(fā)病機制復雜,病因包括紫外線、激素、家族遺傳等,其病程慢、復發(fā)率較高,治療仍然具有挑戰(zhàn)性。氫醌一直以來被認為是治療黃褐斑的黃金標準藥物,效果毋庸置疑,但局部會有不良反應。

Janney等[20]比較了外涂5%氨甲環(huán)酸溶液與3%氫醌霜治療黃褐斑的療效,結果兩者的治療效果相同,且患者對氨甲環(huán)酸溶液的滿意度較高;相對于氫醌霜,氨甲環(huán)酸配制工藝容易,穩(wěn)定性好。

角質形成細胞在受到紫外線損傷后釋放的血管內皮生長因子,被認為是黃褐斑中黑色素細胞活性增加的因素之一,可能成為黃褐斑等色素沉著性疾病治療的新靶點。

Zhu等[21]研究了氨甲環(huán)酸對人臍靜脈內皮細胞和表皮黑色素細胞中血管內皮生長因子受體的影響,結果表明血管內皮生長因子受體信號通路參與黑色素生成和血管形成,氨甲環(huán)酸可以通過抑制該受體激活,并抑制黑色素細胞中黑色素生成蛋白的表達來降低酪氨酸酶活性,從而來減少黑色素和血管的生成。

口服氨甲環(huán)酸是一種治療黃褐斑的方法,Pomerantz等[22]對黃褐斑患者的面部病變區(qū)域和正常區(qū)域進行了動態(tài)光學相干斷層掃描,發(fā)現病變區(qū)域的血流量和血管直徑都比正常區(qū)域的大,口服氨甲環(huán)酸可以減小皮膚的血流量和血管直徑,且在病變性黃褐斑皮膚上的減少更為顯著,這說明氨甲環(huán)酸對血管生成和血管結構有調節(jié)作用,揭示了黃褐斑和皮膚血管之間的關系。Ebrahim等[23]報道了皮內注射和微針注射氨甲環(huán)酸也可以安全有效地治療黃褐斑,且微針治療的滿意度較高。

1.9 治療銀屑病

銀屑病是一種慢性的自身免疫性炎癥性皮膚疾病,常伴有皮膚病變和角質細胞增生異常。

Hseu等[24]通過對咪喹莫特誘導的銀屑病小鼠模型和白細胞介素-17誘導的人工生化表皮細胞模型的研究發(fā)現,氨甲環(huán)酸乳膏可以減少銀屑病小鼠背部皮膚的紅斑、厚度和脫屑,抑制耳表皮炎癥、角化過度和增生,減小耳壁厚度。在白細胞介素-17誘導的人永生化表皮細胞中,氨甲環(huán)酸抑制Nod樣受體3的激活,抑制白細胞介素-1β的表達,抑制核因子E2相關因子2介導的角蛋白17的生成,這四種物質都是銀屑病的生物標志物。以上證實氨甲環(huán)酸在體內和體外都可以減輕銀屑病的炎癥,表明氨甲環(huán)酸是一種很有潛力的銀屑病治療藥物。

1.10 治療炎癥后色素沉著

炎癥后色素沉著是一種獲得性色素異常的皮膚科疾病,通常由創(chuàng)傷、機械損傷、光電項目、手術、化學換膚、燒燙傷、皮膚炎癥等因素引起,位于表皮的角質形成細胞受到以上因素的刺激,相應的信號通路被激活,分泌出各種炎癥因子,促使黑色素細胞合成分泌的黑色素增加,造成色素沉著。

20%杜鵑花酸乳膏在治療色素沉著方面,比4%氫醌制劑有效,Sobhan等[25]分別使用20%的杜鵑花酸乳膏和5%的氨甲環(huán)酸溶液治療痤瘡導致的色素沉著,結果表明,兩者均可以有效治療炎癥后色素沉著,且氨甲環(huán)酸比杜鵑花酸更安全。其中杜鵑花酸可能通過抑制線粒體酶和DNA合成對黑色素細胞產生毒性作用。氨甲環(huán)酸則通過阻斷纖溶酶原的賴氨酸結合位點來抑制纖溶酶原向纖溶酶的轉化。這種抑制作用使游離花生四烯酸和前列腺素的產生減少[26],黑色素細胞中酪氨酸酶活性降低,從而使黑色素合成減少。

1.11 美白

黑色素細胞產生的黑色素,參與皮膚顏色的形成,并保護皮膚組織免受紫外線損傷。美白是指減輕或減緩正常皮膚的色素沉著,達到皮膚美白增白效果。杜鵑花醇是一種皮膚美白成分,導致日本的某些消費者群體患上了白癜風,因為杜鵑花醇可以誘導黑色素細胞死亡[27]。

Bjerke等[28]提出了一個參考標準,通過評估與化學性白癜風相關的化合物的物理和化學特性,并采用結構-活性關系解析和預測代謝工具來確定化合物是否有增加誘發(fā)化學性白癜風的風險。通過篩選試驗得知,其中有3種化合物不能形成醌,并且在體外沒有黑色素細胞毒性,分別為羥基肉桂酸,氨甲環(huán)酸、煙酰胺,當這3種成分以相關濃度的護膚品局部應用于人體皮膚時,被認為不會引起化學性白癜風。歐洲化妝品安全報告也沒有指出使用含有氨甲環(huán)酸的化妝品會有任何健康風險。

Batory等[29]提及氨甲環(huán)酸在皮膚護理品中理想濃度是2%-5%,此時可以有效減少色素沉著,濃度高出這個范圍可能會引起刺激,且效果不會增強,酸性的氨甲環(huán)酸制劑比堿性的制劑更有效。通過研究發(fā)現,5%氨甲環(huán)酸的制劑(pH值2.38)可以顯著減少黑色素生成,并對維持適當的皮膚水合水平、表皮脂質和經皮水分散失有著顯著影響,這是因為氨甲環(huán)酸可通過破壞纖溶酶原結構來阻止纖溶酶原與角質形成細胞賴氨酸結合位點的結合來減少色素沉著。另外氨甲環(huán)酸分子中含有氨基和羧基,可以通過與水形成氫鍵來達到保濕的作用。

2 討論與展望

凝血酸由于其分子結構和抗纖溶作用衍生出諸多功效,例如止血、保護線粒體、抗菌、抗病毒、抗癌、延緩衰老,治療痤瘡、玫瑰痤瘡、黃褐斑、銀屑病、炎癥后色素沉著,美白、保濕、抗炎等功效,另外氨甲環(huán)酸還具有預防肌膚粗糙、加快表皮更新、修復皮膚屏障的功效。

氨甲環(huán)酸在諸多功效中應用最廣泛的是止血,常用的給藥方式是口服和注射,但長期口服和注射氨甲環(huán)酸會有導致血栓形成、視力缺陷、肝腎功能損害等多種不良反應的風險,需要按醫(yī)囑嚴格控制劑量和給藥次數。

氨甲環(huán)酸在治療皮膚疾病和提升皮膚白度上應用也比較多,給藥方式通常有口服、注射、外用3種,其中外用方式減少了口服藥物全身成的副作用和注射侵入性的疼痛,比較安全有效,是治療皮膚疾病最有利的給藥途徑。

外用制劑以溶液、乳霜為主,但氨甲環(huán)酸的親水性和氫鍵作用較強,較難通過皮膚角質層屏障,需要通過提高其經皮滲透性來增強功效,最常用的方式是增加制劑中氨甲環(huán)酸的濃度,但同時提高了刺激風險。其次是研究不同的給藥系統(tǒng)或劑型,通過優(yōu)化制劑來提高經皮滲透,例如脂質體、微針、微珠等[30],具有實現表皮靶向的潛力,使局部治療更有效,但由于氨甲環(huán)酸的親水性,以及脂質體本身的不穩(wěn)定和易被制劑的其他成分破壞,使得其在脂質體的包封仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。

可溶性微針是比較有潛力的促滲方法之一,其由聚乙烯吡咯烷酮或透明質酸鈉等水溶性高分子制成,具有足夠的機械強度穿透角質層,直接作用于表皮基底層,該技術是一種微創(chuàng)經皮給藥方法,為氨甲環(huán)酸等水溶性藥物的經皮給藥提供了便利性。與傳統(tǒng)的固體微針相比,可溶性微針可以直接裝載藥物,實現患者的自行無痛給藥。Xing等[31]以聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮為基體材料,制備了含有氨甲環(huán)酸的可溶性微針,該可溶性微針具有良好的透皮性、溶解性和穩(wěn)定性,與固體微針相比,可溶性微針顯著促進了氨甲環(huán)酸的透皮累計釋放量,又經藥代動力學研究顯示,可溶性微針的生物利用度至少是口服給藥的1.3倍。氨甲環(huán)酸可溶性微針明顯減少了黑色素在黃褐斑豚鼠皮膚中的沉積,且效果顯著。

眾多研究者也通過對氨甲環(huán)酸的氨基或羧基進行了化學修飾,制備氨甲環(huán)酸衍生物來提高其經皮滲透,同時強化氨甲環(huán)酸的功效或者賦予衍生物以新的功效。鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯鹽酸鹽是日本醫(yī)藥部外品的美白功效成分,進入皮膚后被酯酶水解轉化成氨甲環(huán)酸,同樣可以抑制角質形成細胞分泌前列腺素E2來防止黑色素細胞被激活產生黑色素[32]。da Silva Souza等[33]通過測試了另一種氨甲環(huán)酸的衍生物,鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽的安全性和美白功效,結果顯示,與氨甲環(huán)酸相比,鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽除了可以減少色素沉著之外,其緩解皮膚紅腫的功效更強,功效作用時間更長(長達8周)。鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽具有更高水平的皮膚靶向性。Xing等[34]合成的5-冰片氧基-3,4-二溴-2(5H)-呋喃酮的氨甲環(huán)酸衍生物,其止血性能優(yōu)于氨甲環(huán)酸,且具有潛在的抗菌、抗炎、鎮(zhèn)痛作用。王曉東等[35]發(fā)明了一種脂肪酰凝血酸鹽,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)表面活性劑,發(fā)揮乳化、清潔或分散的作用,因其還具有舒緩、美白或修護的功效,它的應用不僅避免傳統(tǒng)表面活性劑殘留引起的皮膚刺激,而且會改善肌膚問題。

綜上所述,氨甲環(huán)酸在不同病理模型、臨床病例上的嘗試,功效機理的探究,使得氨甲環(huán)酸的應用范圍得到的拓展;新劑型和衍生物的制備可以降低傳統(tǒng)使用方式上的風險,并使功效得到了靶向發(fā)揮。以上研究為氨甲環(huán)酸的治療更多的疾病等相關實際應用提供了參考,機理探究、靶向治療依舊是今后的研究方向。