雙膦酸類化合物作為骨靶向載體治療常見骨病的研究進展

錢敏雷 馬 勇 王培民"

1 南京中醫藥大學（南京 210029）

2 江蘇省中醫院（南京 210029）

Pierce等[1]于1968年首次提出了“骨靶向”的概念：化合物分子具有沉積于骨并摻和到羥基磷灰石晶體中的趨勢，同骨鈣具有結合能力。由于骨組織硬度大、滲透性差，生理生化過程特殊，治療藥物一般給藥途徑難以有效轉運到作用部位，且對非骨組織產生毒副作用。使用骨靶向藥物，能提高局部骨組織的藥物濃度，達到增強療效，并改善藥物其對其他器官的副作用，以滿足臨床需要。迄今，已有許多載體分子用于骨靶向藥物的合成[2]。雙膦酸類化合物是以P－C－P鍵為特征的新型藥物，分子中含有兩個緊密相連的磷酸根基團，有優良的螯合活性，分子中的磷酸基與骨中羥基磷灰石晶體結合，骨攝取率可達50%～60%，尤其是病變骨的攝取高于正常骨4～12倍，具有明顯的親骨性，故可以作為多種藥物的骨靶向載體[3]。此外，雙膦酸類化合物單獨使用還有抑制骨吸收的作用，在治療骨質疏松、關節炎、高鈣血癥、鈣代謝疾病方面得到廣泛應用[4]。現就雙膦酸類化合物轉運藥物治療常見骨骼疾病的研究綜述如下。

1 骨質疏松癥

骨質疏松癥是一種嚴重的代謝性骨疾病，主要特征為全身骨量減少，骨的微觀結構退化，骨的脆性增加而易發生骨折。臨床上常服用雌激素、維生素D、前列腺素等藥物治療骨質疏松[5]，但有著不可忽視的副作用。

激素替代療法是骨質疏松癥防治中最為關鍵的治療方案，因此，有人將氨基雙膦酸與雌二醇通過戊二酸拼合得到化合物[6],給去卵巢骨質疏松大鼠每周1次靜脈注射此化合物,大鼠骨密度有所增加,而子宮的質量未見增加。藥代動力學研究表明,利用藥物靶向系統能顯著增加雌二醇在骨中的濃度,同時在血漿中的濃度也顯著增大。此外，Katsumata等[7]將雌激素芳環氨基化，與雙膦酸通過酰胺鍵連接后得到一種對骨組織具有高度選擇性的非甾體雌激素衍生物，實驗顯示該化合物對雌二醇受體結合力較弱，其抑制骨流失的作用與雌二醇相似，但對子宮的作用較小。

維生素D可以促進鈣吸收、調節和代謝，但過量服用可引起高鈣高尿癥，2003年VanEtten等[8]通過大量實驗，報道了維生素D與雙膦酸聯合使用可以增加骨礦的含量。在此報道基礎上Steinmeyer等[9]將VD與雙膦酸相連，制成的化合物生物活性評價顯示其在體外無活性,在體內可以誘導類骨質的生成而不會增加鈣水平。

此外，刺激骨形成，在骨合成代謝中起重要作用的因子前列腺素類化合物，由于直接服用會產生腹瀉、流產的副作用，Merck公司研制了雙膦酸與PGE2偶聯的化合物[10]。藥理研究表明該化合物可以增加骨的礦化(20% ～50%）和骨形成速率(33% ～54%）,與服用相同劑量的PGE2相比有相同或更好的刺激骨生長活性，且較少產生腹瀉、流產和循環衰竭等并發癥。

2 骨腫瘤

骨腫瘤有原發型和繼發型之分，手術、放療、化療是其三大治療方法。然而，一般藥物由于選擇性差，毒副作用大，使化學治療受到了限制。為改變這一狀況，人們以親骨性的物質為載體，將藥物與之耦聯，選擇性將藥物導向病變部位，提高選擇性，降低毒副作用。

El－MabhouhA等[11，12]將具有抗腫瘤活性的藥物5－氟尿嘧啶和二乙烯基叔胺戊酸 (DTPA）分別與偕二膦酸耦聯得到骨靶向抗腫瘤藥物5－Fu－BP和DTPA－BP，然后再將它們與具有放射性治療作用的錸結合得到雙功能耦聯物，將這兩種耦聯物對Balb/c鼠進行體內實驗，發現它們在血漿和大多數非骨組織中很容易清除。8h后，DTPA耦聯物在骨中的藥物總量占給藥量的13.6%，而具有體內藥物54.3%的活性；對于5－Fu耦聯物，在骨中的藥物總量占給藥量的17.1%，而具有體內藥物60.2%的活性。這兩種耦聯物都比用單一的錸標記亞乙基羥二膦酸具有更好的抗腫瘤活性。

目前臨床上常用的抗腫瘤藥物甲氨蝶呤與作為趨骨性載體的雙膦酸類化合物通過化學方法耦聯，陳慧等[13]將耦聯物在通過氫解脫節后得到以偕二膦酸為載體的骨靶向性前藥。通過體外羥基磷灰石的吸附實驗證實這些化合物具有明顯的趨骨性。

為達到靶向5－氟尿嘧啶于病變骨中治療骨腫瘤的目的,從而減少用藥量和不良反應,增加其療效。黃振等[14]以5－氟尿嘧啶為原料,經加成、縮合、催化氫解等3步反應合成得到一個新的5－氟尿嘧啶－偕二膦酸耦合物,羥磷灰石晶體吸附實驗考察結果顯示,其具有較好的骨靶向性。此外陳慧等[15]合成3－1’,1’－雙膦酸乙基－5－氟尿嘧啶，體外實驗結果顯示有較好的骨靶向性。

3 骨組織感染

骨、關節液和關節的軟組織均可能發生感染，這些感染包括骨髓炎和化膿性關節炎。治療首先通過靜脈大劑量給抗生素，接著可繼續口服4～6周，一些患者則需使用數月的抗生素來治療感染，較大膿腫需手術切開引流，其療程長，往往需要大劑量的抗生素才能在骨組織局部達到有效濃度，并且長期使用抗生素會對其他器官產生損害。

為了解靶向治療骨組織感染、提高治療效果及減輕抗生素的副作用，2001年Dixon等[16]制備了一系列以雙膦酸類化合物為載體的骨靶向藥物，通過雙磷酸分子中的一個膦酸基可以把氨芐西林、頭孢菌素、慶大霉素、環丙沙星等耦合，以治療骨組織感染。Herczehg等[17]將喹諾酮類藥物與雙膦酸耦聯，通過偶聯物靶向治療骨組織感染，證明對骨組織感染有顯著的療效。

4 骨關節炎，畸形性骨炎、高鈣血癥等骨代謝疾病

滅酸類非甾體抗炎藥具有較好的消炎鎮痛作用，主要用于治療類風濕關節炎。1990年，Fujisaki等[18]將滅酸類非甾體類抗炎藥如氟滅酸或二氯芬酸與雙膦酸耦聯得到骨靶向抗炎藥，化合物經小鼠實驗顯示，具有很好的骨靶向性。當以40pmol/kg劑量靜脈給藥，24h后骨中雙氯芬酚鈉的濃度可高達95.40nmol/g，而單獨的雙氯芬酸鈉按100pmol/kg給藥，骨中濃度僅為0.48nmol/g。

Src蛋白酪氨酸激酶功能廣泛,可影響骨重建及引起與骨有關的疾病,包括骨質疏松,風濕性關節炎,Paget’s病及惡性腫瘤引起的高鈣血癥和骨癌的轉移，Wang等[19]通過實驗證實，雙膦酸與Src蛋白酪氨酸激酶抑制劑2,6,9－三取代嘌呤拼合得到化合物對激酶具有較好的抑制活性,并有較高的骨親和力。

將抑制骨吸收、刺激骨形成的甾體激素如雌二醇、19－去甲基－17α－乙基酮,與帶羥基或氨基的雙膦酸結合,Sarri等[20]得到親骨性化合物用于治療骨量丟失或骨吸收異常所致骨質疏松、Paget’s病、惡性高鈣血癥等骨病。

此外，Gittens SA等[21,22]將胎球蛋白的糖基部分通過4－(順丁烯酰亞胺）甲基環己烷－1－甲酸酰肼和1－氨基－1、1－二膦酸次甲基耦聯，合成具有骨靶向性的糖蛋白用于改善骨的結構。生長因子能促進骨的再生，但許多副作用限制了其使用，而這些副作用都是因為生長因子缺乏親骨性。肝膦脂對許多生長因子都具有高度親和力，如果能提高骨組織中肝膦脂的濃度，利用生長因子對肝膦脂的親和力，將生長因子定向導向骨組織。Gittnes AS等[23]基于這一設想，合成出具有強親骨性的肝膦脂－雙膦酸化合物。該化合物能顯著增加骨組織中生長因子的濃度，促進了骨的再生。

5 結語

雙膦酸不但可直接抑制骨吸收而治療骨病，而且還可以作為骨靶向載體轉運其他藥物治療骨病，解決了原藥選擇性差，副作用大的缺點。但目前被耦聯的藥物幾乎均為化工制劑，某些中藥單體在臨床治療骨病中表現出無可比擬的優勢，如厚樸酚具有極強的抗菌、抗真菌作用[24]；隱丹參酮具有抑菌及抗癌作用[25]；水楊苷具有解熱、鎮痛及抗炎、抗風濕等作用，并且有抑制破骨細胞的作用[26]；蛇床子素具有預防骨質疏松的作用[27]。將治療骨病的特效中藥單體與骨靶向載體耦聯，尋找高效、安全、新型的骨靶向藥物是極具有價值的研究方向。

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