双膦酸类化合物作为骨靶向载体治疗常见骨病的研究进展

钱敏雷 马 勇 王培民"

1 南京中医药大学（南京 210029）

2 江苏省中医院（南京 210029）

Pierce等[1]于1968年首次提出了“骨靶向”的概念：化合物分子具有沉积于骨并掺和到羟基磷灰石晶体中的趋势，同骨钙具有结合能力。由于骨组织硬度大、渗透性差，生理生化过程特殊，治疗药物一般给药途径难以有效转运到作用部位，且对非骨组织产生毒副作用。使用骨靶向药物，能提高局部骨组织的药物浓度，达到增强疗效，并改善药物其对其他器官的副作用，以满足临床需要。迄今，已有许多载体分子用于骨靶向药物的合成[2]。双膦酸类化合物是以P－C－P键为特征的新型药物，分子中含有两个紧密相连的磷酸根基团，有优良的螯合活性，分子中的磷酸基与骨中羟基磷灰石晶体结合，骨摄取率可达50%～60%，尤其是病变骨的摄取高于正常骨4～12倍，具有明显的亲骨性，故可以作为多种药物的骨靶向载体[3]。此外，双膦酸类化合物单独使用还有抑制骨吸收的作用，在治疗骨质疏松、关节炎、高钙血症、钙代谢疾病方面得到广泛应用[4]。现就双膦酸类化合物转运药物治疗常见骨骼疾病的研究综述如下。

1 骨质疏松症

骨质疏松症是一种严重的代谢性骨疾病，主要特征为全身骨量减少，骨的微观结构退化，骨的脆性增加而易发生骨折。临床上常服用雌激素、维生素D、前列腺素等药物治疗骨质疏松[5]，但有着不可忽视的副作用。

激素替代疗法是骨质疏松症防治中最为关键的治疗方案，因此，有人将氨基双膦酸与雌二醇通过戊二酸拼合得到化合物[6],给去卵巢骨质疏松大鼠每周1次静脉注射此化合物,大鼠骨密度有所增加,而子宫的质量未见增加。药代动力学研究表明,利用药物靶向系统能显著增加雌二醇在骨中的浓度,同时在血浆中的浓度也显著增大。此外，Katsumata等[7]将雌激素芳环氨基化，与双膦酸通过酰胺键连接后得到一种对骨组织具有高度选择性的非甾体雌激素衍生物，实验显示该化合物对雌二醇受体结合力较弱，其抑制骨流失的作用与雌二醇相似，但对子宫的作用较小。

维生素D可以促进钙吸收、调节和代谢，但过量服用可引起高钙高尿症，2003年VanEtten等[8]通过大量实验，报道了维生素D与双膦酸联合使用可以增加骨矿的含量。在此报道基础上Steinmeyer等[9]将VD与双膦酸相连，制成的化合物生物活性评价显示其在体外无活性,在体内可以诱导类骨质的生成而不会增加钙水平。

此外，刺激骨形成，在骨合成代谢中起重要作用的因子前列腺素类化合物，由于直接服用会产生腹泻、流产的副作用，Merck公司研制了双膦酸与PGE2偶联的化合物[10]。药理研究表明该化合物可以增加骨的矿化(20% ～50%）和骨形成速率(33% ～54%）,与服用相同剂量的PGE2相比有相同或更好的刺激骨生长活性，且较少产生腹泻、流产和循环衰竭等并发症。

2 骨肿瘤

骨肿瘤有原发型和继发型之分，手术、放疗、化疗是其三大治疗方法。然而，一般药物由于选择性差，毒副作用大，使化学治疗受到了限制。为改变这一状况，人们以亲骨性的物质为载体，将药物与之耦联，选择性将药物导向病变部位，提高选择性，降低毒副作用。

El－MabhouhA等[11，12]将具有抗肿瘤活性的药物5－氟尿嘧啶和二乙烯基叔胺戊酸 (DTPA）分别与偕二膦酸耦联得到骨靶向抗肿瘤药物5－Fu－BP和DTPA－BP，然后再将它们与具有放射性治疗作用的铼结合得到双功能耦联物，将这两种耦联物对Balb/c鼠进行体内实验，发现它们在血浆和大多数非骨组织中很容易清除。8h后，DTPA耦联物在骨中的药物总量占给药量的13.6%，而具有体内药物54.3%的活性；对于5－Fu耦联物，在骨中的药物总量占给药量的17.1%，而具有体内药物60.2%的活性。这两种耦联物都比用单一的铼标记亚乙基羟二膦酸具有更好的抗肿瘤活性。

目前临床上常用的抗肿瘤药物甲氨蝶呤与作为趋骨性载体的双膦酸类化合物通过化学方法耦联，陈慧等[13]将耦联物在通过氢解脱节后得到以偕二膦酸为载体的骨靶向性前药。通过体外羟基磷灰石的吸附实验证实这些化合物具有明显的趋骨性。

为达到靶向5－氟尿嘧啶于病变骨中治疗骨肿瘤的目的,从而减少用药量和不良反应,增加其疗效。黄振等[14]以5－氟尿嘧啶为原料,经加成、缩合、催化氢解等3步反应合成得到一个新的5－氟尿嘧啶－偕二膦酸耦合物,羟磷灰石晶体吸附实验考察结果显示,其具有较好的骨靶向性。此外陈慧等[15]合成3－1’,1’－双膦酸乙基－5－氟尿嘧啶，体外实验结果显示有较好的骨靶向性。

3 骨组织感染

骨、关节液和关节的软组织均可能发生感染，这些感染包括骨髓炎和化脓性关节炎。治疗首先通过静脉大剂量给抗生素，接着可继续口服4～6周，一些患者则需使用数月的抗生素来治疗感染，较大脓肿需手术切开引流，其疗程长，往往需要大剂量的抗生素才能在骨组织局部达到有效浓度，并且长期使用抗生素会对其他器官产生损害。

为了解靶向治疗骨组织感染、提高治疗效果及减轻抗生素的副作用，2001年Dixon等[16]制备了一系列以双膦酸类化合物为载体的骨靶向药物，通过双磷酸分子中的一个膦酸基可以把氨苄西林、头孢菌素、庆大霉素、环丙沙星等耦合，以治疗骨组织感染。Herczehg等[17]将喹诺酮类药物与双膦酸耦联，通过偶联物靶向治疗骨组织感染，证明对骨组织感染有显著的疗效。

4 骨关节炎，畸形性骨炎、高钙血症等骨代谢疾病

灭酸类非甾体抗炎药具有较好的消炎镇痛作用，主要用于治疗类风湿关节炎。1990年，Fujisaki等[18]将灭酸类非甾体类抗炎药如氟灭酸或二氯芬酸与双膦酸耦联得到骨靶向抗炎药，化合物经小鼠实验显示，具有很好的骨靶向性。当以40pmol/kg剂量静脉给药，24h后骨中双氯芬酚钠的浓度可高达95.40nmol/g，而单独的双氯芬酸钠按100pmol/kg给药，骨中浓度仅为0.48nmol/g。

Src蛋白酪氨酸激酶功能广泛,可影响骨重建及引起与骨有关的疾病,包括骨质疏松,风湿性关节炎,Paget’s病及恶性肿瘤引起的高钙血症和骨癌的转移，Wang等[19]通过实验证实，双膦酸与Src蛋白酪氨酸激酶抑制剂2,6,9－三取代嘌呤拼合得到化合物对激酶具有较好的抑制活性,并有较高的骨亲和力。

将抑制骨吸收、刺激骨形成的甾体激素如雌二醇、19－去甲基－17α－乙基酮,与带羟基或氨基的双膦酸结合,Sarri等[20]得到亲骨性化合物用于治疗骨量丢失或骨吸收异常所致骨质疏松、Paget’s病、恶性高钙血症等骨病。

此外，Gittens SA等[21,22]将胎球蛋白的糖基部分通过4－(顺丁烯酰亚胺）甲基环己烷－1－甲酸酰肼和1－氨基－1、1－二膦酸次甲基耦联，合成具有骨靶向性的糖蛋白用于改善骨的结构。生长因子能促进骨的再生，但许多副作用限制了其使用，而这些副作用都是因为生长因子缺乏亲骨性。肝膦脂对许多生长因子都具有高度亲和力，如果能提高骨组织中肝膦脂的浓度，利用生长因子对肝膦脂的亲和力，将生长因子定向导向骨组织。Gittnes AS等[23]基于这一设想，合成出具有强亲骨性的肝膦脂－双膦酸化合物。该化合物能显著增加骨组织中生长因子的浓度，促进了骨的再生。

5 结语

双膦酸不但可直接抑制骨吸收而治疗骨病，而且还可以作为骨靶向载体转运其他药物治疗骨病，解决了原药选择性差，副作用大的缺点。但目前被耦联的药物几乎均为化工制剂，某些中药单体在临床治疗骨病中表现出无可比拟的优势，如厚朴酚具有极强的抗菌、抗真菌作用[24]；隐丹参酮具有抑菌及抗癌作用[25]；水杨苷具有解热、镇痛及抗炎、抗风湿等作用，并且有抑制破骨细胞的作用[26]；蛇床子素具有预防骨质疏松的作用[27]。将治疗骨病的特效中药单体与骨靶向载体耦联，寻找高效、安全、新型的骨靶向药物是极具有价值的研究方向。

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