前列腺素E2受體EP3及其調節劑的研究進展

滕玉鷗，宋彬彬，郭茜楠，郁 彭

(天津科技大學生物工程學院，天津 300457)

前列腺素(prostaglandins，PGs)是廣泛存在于人體和動物中的一類不飽和脂肪酸組成的具有多種生理作用的活性物質．PGs在體內前體物質是花生四烯酸(arachidonic acid，AA)，其普遍存在并與心臟血管疾病和血液的動態平衡有關[1]．PGs對生殖系統、內分泌系統、消化系統、呼吸系統、泌尿系統、心血管系統和神經系統均有調節作用，故其與多種人類疾病密切相關，對PGs的研究是目前的熱點和難點．

前列腺素類化合物種類繁多，分布廣泛．PGs為脂肪類激素，是二十碳的不飽和羥酸，它帶有兩個脂肪酸側鏈和一個環戊烷，根據五元環和脂肪酸側鏈中不飽和程度及取代基的不同，可以分為 A、B、C、D、E、F、G、H、I九類[2]．每一類又依其側鏈中所含雙鍵的數目分成 3個系列．不同類型的前列腺素類物質通過其特定的受體來發揮生物學功能．PGs受體家族屬于G蛋白偶聯、視紫紅質型受體，具有7個跨膜結構域．目前已經發現的PGs受體共有 8種，分別是 PGD2受體 DP；PGE2受體 EP1、EP2、EP3和 EP4；PGF2受體 FP；PGI2受體 IP；血栓素A2(TxA2)受體TP[3]．本文主要就前列腺素E2(PGE2)受體 EP3的分布、功能及其調節劑的研究進展作以綜述．

1 PGE2及其受體

1.1 PGE2生理功能及代謝

E型前列腺素，尤其是來自于花生四烯酸的前列腺素 E2(PGE2，如圖 1所示)存在于大多數哺乳動物的體內，也是作用最多樣、產生最廣泛的前列腺素．PGE2主要由腎臟產生，由樹突狀細胞、纖維母細胞、巨噬細胞以及一些腫瘤細胞分泌，在調節心血管系統和維持體內水鹽內環境穩態發揮著重要作用．

圖1 前列腺素E2 結構簡式Fig.1 The structure of prostaglandin E2

正常生理狀態下 PGE2含量很低，卻具有很強的生理活性．它能誘發炎癥，調解血管緊張度[4]，舒張動脈平滑肌，降低血壓；抑制胃酸分泌，促進胃腸平滑肌蠕動[5]；PGE2對于血小板的動態平衡有重要作用，其對血小板的作用依靠它的濃度，低濃度的PGE2加強血小板的聚集，高濃度 PGE2抑制聚集[6].此外，PGE2在排卵過程中也起重要作用．

PGs在體內迅速代謝，其生物半衰期僅有數分鐘．肺是 PGE2的重要代謝場所，它能主動攝取 15–羥基前列腺素脫氫酶(15-PGDH)以降解循環中的PGE2．15-PGDH 是 PGs的降解酶，它能促使 PGE2中的 15–羥基氧化成 15–酮基，進而使其轉變成沒有活性的PGE2代謝排出體外[7]．

1.2 PGE2受體

通過運用分子生物學、藥理學工具和 cDNA圖庫的同源性篩選，確定了人的PGE2是通過4種受體EP1、EP2、EP3和 EP4調節一系列的生理和病理反應[8]．EP1受體直接介導 PGE2所引起的痛覺過敏；EP2受體作用參與 PGE2介導的排卵和生殖過程；PGE2通過激活 EP4受體來調節巨噬細胞的功能并抑制其細胞活素的釋放，通過EP2受體直接抑制T細胞的增殖，并經由EP2和EP4受體來調節抗原呈現細胞的功能．EP3受體激活后主要介導cAMP的下降從而抑制平滑肌的收縮，屬于抑制型受體．EP3受體結構的易變異性導致其亞型種類繁多，命名混亂，且 EP3具有與多種 PGs及其類似物結合的能力，決定了其功能的復雜性．以下針對EP3受體詳述研究近況．

2 EP3受體及其生理功能

2.1 EP3受體的分布及其亞型

EP3是一種組成型表達的PGs受體，在全身各組織臟器都有廣泛且穩定的表達．Northern 印跡法分析表明，人類的EP3mRNA大量存在于腎臟、胰腺和子宮中，除此之外，心臟、肝臟、骨骼肌、小腸、結腸、睪丸和卵巢也有大量表達．例如 EP3mRNA 在人的子宮肌膜表達，而在子宮內膜卻沒有[9]．EP3分布的復雜性和特殊性雖然有助于我們更好地理解和認識EP3的生理學和藥理學意義，但也增加了我們對其深入研究的難度[10]．

不同種屬中EP3受體的同工型數目各異，主要由于 EP3受體胞外 C–末端序列差異引起的．鼠的 EP3受體有 3 種亞型：EP3α、EP3β和EP3γ．EP3α和 EP3β偶聯 Gi蛋白，抑制腺苷酸環化酶(adenylate cyclase，AC)，且后者的活性比前者低；EP3γ偶聯 Gs、Gi蛋白，當激動 EP3γ的 PGE2濃度高時會激活 AC，濃度低時則會抑制 AC[11]．Hasegawa等[12]研究表明，EP3受體 3種亞型膜定位的不同也是由其羧基末端的差異決定的．目前報道人類的 EP3受體共有 10種mRNA的剪接變體，包括 3種非編碼變體和 7種編碼變體，最終編碼 5種異構體，但各亞型的具體功能尚需進一步研究．

2.2 EP3受體的生理功能

2.2.1 EP3受體與抗凝血

血小板在正常的脈管系統中處于靜息狀態，當血管壁受損，血小板就會黏附于內皮下的膠原組織．附著于受損內皮細胞的血小板被激活時能釋放細胞因子和生長因子，并導致產生游離花生四烯酸，最終分解成 PGs[13]．越來越多的證據顯示 EP3受體在人的血小板積聚和血栓形成過程中對控制血管調節和改造血管壁有重要作用．EP3受體是抗血小板聚集的新目標靶點，EP3受體抑制劑不但可以有效抑制血小板的聚集，而且不會延長出血時間[14]．這類受體與血管的動態平衡和一些病情發展有關，如動脈粥樣硬化、微動脈瘤和高血壓．特異性EP受體的利用會提供一種新型心臟血管疾病的治療方法[15]．

2.2.2 EP3受體與抗腫瘤

PGE2激活腫瘤細胞附近間質細胞的EP3受體引起血管內皮生長因子的釋放，血管內皮生長因子會促進血管生成和腫瘤細胞的生長．Amano等[16]利用基因敲除證實了EP3受體信號在小鼠腫瘤的進展和生長中發揮重要作用，EP3受體抑制劑能抑制惡性腫瘤的發生．最新數據顯示，EP3受體通過作用于雄激素受體對前列腺癌細胞的生長也起到重要的調節作用[17]．

2.2.3 EP3受體的其他功能

EP3受體已經被證實在受精過程中對離子的轉移、平滑肌的收縮和 Gi通路有重要的作用．妊娠初期，環形肌所表達的 EP3與 FP協同作用，介導子宮肌層收縮、調整胚泡間隔，使之在子宮均勻分布，有利于以后的發育．

PGE2可通過作用于位于節后交感神經纖維突觸前膜上的EP3受體抑制兒茶酚胺的釋放，從而抑制電刺激節后交感神經所引起的血壓升高．苗一非等[18]研究證實中樞注射和腦室注射 EP3受體激動劑均可引起高血壓、腎臟交感神經興奮性和心悸反應．EP3受體具有選擇靶向性[19]，我們可利用這一特點，研究治療高血壓的有效策略．

靜脈注射致熱源后，腦脊液中的 PGE2會升高，說明 PGE2是一種致熱介質．利用藥理學和基因敲除實驗表明，致熱源引起小鼠的致熱功能受損與 EP3受體密切相關[20]．

3 EP3受體調節劑的研究現狀

3.1 具有抗凝血作用的EP3調節劑

抗凝血藥是一類通過影響凝血過程不同環節，阻止血液凝固的藥物，主要用于血栓栓塞性疾病及其并發癥的預防與治療．目前抗凝血藥的研發局限主要是出血問題．現有的主要抗凝血藥有阿司匹林和氯吡格雷．阿司匹林通過抑制環氧化酶(COX)減少血栓素A2的合成，發揮抗血小板作用，但用藥者存在阿司匹林抵抗，大量服用時也會有嚴重胃出血現象[21]．氯吡格雷是一種血小板的 P2Y12-ADP受體拮抗劑，能夠選擇性地抑制 ADP與血小板的結合，從而抑制血小板聚集[22]，但是在服用過程中會有氯吡格雷抵抗現象[23]和用藥者食道出血、腦溢血等副作用發生．

總的來說，現有的許多 P2Y12受體拮抗劑類抗血小板藥物是很好的抗凝血劑，但其在抑制血小板功能的同時會增加用藥者大量甚至致命出血的危險．EP3受體有提高血小板活性的功能，而EP3受體拮抗劑可以通過阻塞 PGE2的 EP3受體來發揮作用，所以 EP3受體拮抗劑可以提供一種治療動脈粥樣硬化疾病的新方法[24]．

目前 DG-041(圖 2)是一種處于臨床二期實驗的EP3拮抗劑．研究利用 EP3激動劑硫前列酮(sulprostone)和 PGE2證實了 EP3對于血小板的功能，并且確定 DG-041對于血小板功能活性有抑制作用[25]．Iyú等[26]研究表明，其通過調節細胞內環腺苷酸(cAMP)的水平對血小板聚集起到抑制作用．因此，DG-041是一種潛在的有效抗凝血藥物，且與現有的抗凝血藥物相比具有一定的優越性．

圖2 DG-041結構簡式Fig.2 DG-041 structure

Schober等[27]實驗表明，300,nmol/L的 EP3受體拮抗劑 ONO-AE5-599(圖 3)可以完全特異性的抑制硫前列酮和 U46619(一種血栓素類似物)的協同效應引起的血液中血小板聚集，然而其不能抑制動脈硬化斑塊引起的血小板聚集，對血小板血栓形成也無影響.

圖3 ONO-AE5-599結構簡式Fig.3 ONO-AE5-599 structure

Rabausch等[28]對人的血管平滑肌細胞中血栓調節蛋白(thrombomodulin，TM)研究表明，TM是凝血酶的細胞表面受體，當凝血酶與TM結合后會激活蛋白質 C(protein C，PC)，激活的 PC 則會抑制血液的凝固．EP2激動劑 butaprost(1 μmol/L)和 EP4激動劑ONO-AE1-329(100 nmol/L)會促進 TM 的表達，而EP3激動劑 MB28767(100 nmol/L)會抑制 EP2和 EP4激動劑的作用，從而抑制 TM 的表達．這表明 EP3調節劑對凝血過程有較強的影響．MB28767結構簡式見圖4．

圖 4 MB28767 結構簡式Fig.4 MB28767 structure

3.2 具有抗腫瘤作用的EP3調節劑

ONO-AE-240也被認為是 EP3的高選擇性拮抗劑，它的結構仍未被公布．上文已經說明 EP3對腫瘤的生長有重要作用．在EP3受體基因敲除的小鼠和野生小鼠的肉瘤 180腫瘤細胞中分別注射入 EP1受體拮抗劑、EP4受體拮抗劑和EP3受體拮抗劑ONO-AE-240發現，ONO-AE-240會明顯地抑制腫瘤細胞生長，而 EP1受體拮抗劑和 EP4受體拮抗劑是無效的[16]，這說明ONO-AE-240是有效的EP3拮抗劑．

L-798106(圖5)是一種新型高選擇性EP3受體拮抗劑，其對電刺激誘導的荷蘭豬的輸精管的收縮反應有一定影響．硫前列酮抑制電刺激誘導的荷蘭豬的輸精管的收縮反應，而一定濃度的 L-798106可以拮抗硫前列酮的作用[29]．L-798106也可以增加雄激素受體的表達和細胞增殖，其顯示EP3對前列腺癌有重要作用[17]．

圖5 L-798106 結構簡式Fig.5 L-798106 structure

3.3 其他功能的EP3調節劑

日本 ONO藥物公司研制出了一種高選擇性的EP3受體激動劑 ONO-AE-248(圖6)，其可以抑制腎重吸收水分、胃酸分泌、神經遞質的釋放、發熱、平滑肌的收縮及減小心肌梗塞的面積．腦室內注射 ONOAE-248后可以引起心悸反應和腎臟交感神經興奮性，而其他 EP受體亞型激動劑則不能引起類似反應．李國利等[30]發現 ONO-AE-248作用于中性粒細胞后誘導其非凋亡、非壞死性死亡中沒有出現 DNA小片段化，故其死亡分子機制有待進一步的研究．

圖6 ONO-AE-248結構簡式Fig.6 ONO-AE-248 structure

硫前列酮(sulprostone)(圖 7)作為 EP3受體激動劑目前多用于抗早孕、擴宮頸及中期引產；用于胎死宮內、異常妊娠的引產；與米非司酮合用，可提高早孕完全流產率．但其有子宮收縮痛、惡心、嘔吐、腹瀉等不良反應．李滄海等[31]實驗證實腦室注射硫前列酮可劑量依賴性升高大鼠體溫，較之同量的 PGE2持續時間更長、發熱峰值更高．

圖7 硫前列酮結構簡式Fig.7 Sulprostone structure

Schlemper等[32]研究表明，30,μmol/L 的 EP3受體拮抗劑L-826266(圖8)可以抑制PGE2和緩激肽的誘導．這顯示緩激肽誘導 PGE2的再合成并激活 EP3受體．Oliva等[33]報道顯示，向小鼠大腦附近的灰質中注射L-826266后會抑制其對真皮內福爾馬林的晚期痛覺過敏反應．然而，如此高濃度 L-826266的特異性不是十分明確，因為相似高劑量的EP2、EP4拮抗劑也會抑制此類反應[34]．

圖8 L-826266 結構簡式Fig.8 L-826266 structure

默克公司和日本參天制藥有限公司聯合開發了一種商品名為 Saflutan(圖 9)的 EP3激動劑，其對降低眼內壓有很好的臨床療效，且不良反應少，在部分國家已經上市．

圖9 Saflutan 結構簡式Fig.9 Saflutan structure

4 展 望

PGE2通過不同的受體配合在眾多疾病中起重要作用，因而 PGE2相關受體的病理藥理受到國際生物醫藥界的廣泛關注．例如新型 EP3受體拮抗劑 DG-041在抗凝血方面充分展現了其優越性．DG-041在抗凝血的同時不延長出血時間，與低劑量的氯吡格雷聯合應用，可以使出血程度降到最低[22]，這將是心血管疾病中抗血小板治療的有效策略．因此，開展以DG-041為基礎的新型衍生物的構效分析和改造對開發新型高效低毒的EP3調節劑具有十分重要的意義．

相信伴隨著對EP3具體功能的深入研究，在眾多的新型EP3受體調節劑中，很有希望出現高效低毒的新型抗凝血候選藥物．

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