肿瘤坏死因子小分子抑制剂的作用机理

徐叶青 刘菲焱 黄海华 花修凯 朱淼

摘 要：肿瘤坏死因子（TNF）是一种具有多种生物学活性的细胞因子，其过表达与多种疾病有关。目前，TNF已成为一种治疗炎症疾病极具吸引力的药物作用靶点。综述TNF小分子抑制剂的研究现状，旨在为TNF新型小分子抑制剂的设计和研究提供参考。

关键词：肿瘤坏死因子;小分子抑制剂;作用机理

1 肿瘤坏死因子小分子抑制剂研究背景

肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）是一種具有多种生物学活性的细胞因子，主要源于单核细胞和巨噬细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、肥大细胞[1]，在免疫反应调节、T细胞介导的组织损伤、慢性炎症的发生发展等方面具有重要作用[2]。正常水平的TNF-α可以参与抵抗细菌、病毒和寄生虫的感染，促进组织修复，引起肿瘤细胞凋亡等。然而，TNF-α在体内的大量产生和释放会破坏机体的免疫平衡，并引发多种疾病，包括多发性硬化症、败血性休克、恶质病、哮喘以及自体免疫疾病等。

TNF-α的多种生物学活性都是通过两个不同的细胞表面特异受体（TNFR）介导的，且TNFR1和TNFR2产生的信号转导通路并不完全相同[3]。因此，应用拮抗剂或者抑制剂降低患者体内的TNF-α水平或抑制其与TNFR的结合，已经成为一种临床上治疗类风湿性关节炎、节段性肠炎、强直性脊柱炎、银屑病关节炎等TNF过度表达引起的相关疾病的主要途径。

目前出现的TNF-α抑制剂主要抑制TNF-α与受体TNFR1之间的结合，通过破坏两者之间的信号传导，最终抑制TNF-α过度表达所引发的一系列疾病，主要包括合成抗体、合成小分子、天然产物、金属和多肽抑制剂[4]。不同的抑制剂作用时机理并不相同。本综述主要从抑制机理的角度对TNF抑制剂进行分类总结。

2 TNF抑制剂的作用机理

2.1  与TNF结合发挥抑制作用

Grazioli等[5]发现苏拉明对TNF与其受体之间的相互作用起到抑制作用，实验结果证明苏拉明的抑制机理与解聚TNF三聚体有关。后续结果表明了苏拉明分子中的3个结构特征（6个磺酸基团、29.4?的分子长度和结构对称性）对TNF影响的重要性。Mancini等[6]在Grazioli等[5]的工作基础上，选择了一系列与苏拉明结构类似的化合物并测试了对                     TNF-TNFR1相互作用的抑制效果，最终得到了两种有效的化合物，分别为锥虫蓝和伊文思蓝，这两种化合物同时具备苏拉明的3种结构特征。Aeg103B、Tyr119C和Lys98B 3个氨基酸残基是3种活性抑制剂与TNF共同的作用位点，且这             3个氨基酸残基在TNF三聚体缔合时发挥了重要的作用[7]。近年来，通过生物模拟实验发现了许多可能是通过破坏TNF三聚体发挥作用的抑制剂，如SPD305[8]、天然抑制剂皂苷[9]等。苏拉明为这部分抑制剂的机理奠定了基础。

Leung等[10]选择过渡金属铱（Ⅲ）复合物作为TNF-α的抑制剂，分子模拟结果表明该金属复合物的作用模式与SPD305类似，通过疏水作用与TNF二聚体结合。细胞实验表明，该金属抑制剂对TNF-α的抑制效果优于SPD305。这是首次关于TNF-α金属抑制剂的报道。

北京大学来鲁华课题组[11-12]通过计算确定了α螺旋多肽与TNF二聚体的结合位点，在此基础上设计了α螺旋多肽DLH08。结果显示，DLH08可以通过与二聚体结合阻止三聚体的形成，从而抑制其生物活性。

2.2  与TNFR结合发挥抑制作用

Carter等[13]通过TNF/TNFR1结合实验进行了结构筛选，发现了一系列含有罗丹宁杂环结构的分子。其中，最佳抑制剂IW927可抑制TNF-TNFR1的相互作用，并可抑制Ramos细胞中TNF引起的Ik-B磷酸化。此外，该化合物对TNFR1的选择性是TNFR2或CD40的2 000倍，首次确定抑制剂结合TNFR1而不是TNF。他们认为，抑制剂以较弱且可逆的作用力与TNFR1结合，然后共价结合到TNFR1上，形成了明显的高结合亲和力。结果还发现，抑制剂与TNFR1的Phe60、Thr61、Leu67和Leu71氨基酸残基形成了范德华作用力。TNFR1没有发生大的结构变化，推测该抑制剂是通过阻断TNF与Ala62附近TNFR1区域的相互作用而起作用的。

3 结语

尽管对于TNF小分子抑制剂的报道较多，但是目前已经进入临床应用的TNF-α小分子抑制剂甚少。众所周知，受体结合通常以其大而平坦的表面为特征，表面有许多氨基酸参与复杂多样的相互作用。一般的小分子抑制剂体积较小，与TNF-α的作用方式单一，亲和力差，很难发挥作用。因此，TNF-α小分子抑制剂只有具备一定的疏水性并且体积足够大，才能与TNF作用，从而阻止与第三个单体结合，形成具有生物活性的三聚体或者分解已经形成的三聚体结构，这应该是小分子抑制剂的发展趋势。

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