前列腺素E2受体EP3及其调节剂的研究进展

滕玉鸥，宋彬彬，郭茜楠，郁 彭

(天津科技大学生物工程学院，天津 300457)

前列腺素(prostaglandins，PGs)是广泛存在于人体和动物中的一类不饱和脂肪酸组成的具有多种生理作用的活性物质．PGs在体内前体物质是花生四烯酸(arachidonic acid，AA)，其普遍存在并与心脏血管疾病和血液的动态平衡有关[1]．PGs对生殖系统、内分泌系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、心血管系统和神经系统均有调节作用，故其与多种人类疾病密切相关，对PGs的研究是目前的热点和难点．

前列腺素类化合物种类繁多，分布广泛．PGs为脂肪类激素，是二十碳的不饱和羟酸，它带有两个脂肪酸侧链和一个环戊烷，根据五元环和脂肪酸侧链中不饱和程度及取代基的不同，可以分为 A、B、C、D、E、F、G、H、I九类[2]．每一类又依其侧链中所含双键的数目分成 3个系列．不同类型的前列腺素类物质通过其特定的受体来发挥生物学功能．PGs受体家族属于G蛋白偶联、视紫红质型受体，具有7个跨膜结构域．目前已经发现的PGs受体共有 8种，分别是 PGD2受体 DP；PGE2受体 EP1、EP2、EP3和 EP4；PGF2受体 FP；PGI2受体 IP；血栓素A2(TxA2)受体TP[3]．本文主要就前列腺素E2(PGE2)受体 EP3的分布、功能及其调节剂的研究进展作以综述．

1 PGE2及其受体

1.1 PGE2生理功能及代谢

E型前列腺素，尤其是来自于花生四烯酸的前列腺素 E2(PGE2，如图 1所示)存在于大多数哺乳动物的体内，也是作用最多样、产生最广泛的前列腺素．PGE2主要由肾脏产生，由树突状细胞、纤维母细胞、巨噬细胞以及一些肿瘤细胞分泌，在调节心血管系统和维持体内水盐内环境稳态发挥着重要作用．

图1 前列腺素E2 结构简式Fig.1 The structure of prostaglandin E2

正常生理状态下 PGE2含量很低，却具有很强的生理活性．它能诱发炎症，调解血管紧张度[4]，舒张动脉平滑肌，降低血压；抑制胃酸分泌，促进胃肠平滑肌蠕动[5]；PGE2对于血小板的动态平衡有重要作用，其对血小板的作用依靠它的浓度，低浓度的PGE2加强血小板的聚集，高浓度 PGE2抑制聚集[6].此外，PGE2在排卵过程中也起重要作用．

PGs在体内迅速代谢，其生物半衰期仅有数分钟．肺是 PGE2的重要代谢场所，它能主动摄取 15–羟基前列腺素脱氢酶(15-PGDH)以降解循环中的PGE2．15-PGDH 是 PGs的降解酶，它能促使 PGE2中的 15–羟基氧化成 15–酮基，进而使其转变成没有活性的PGE2代谢排出体外[7]．

1.2 PGE2受体

通过运用分子生物学、药理学工具和 cDNA图库的同源性筛选，确定了人的PGE2是通过4种受体EP1、EP2、EP3和 EP4调节一系列的生理和病理反应[8]．EP1受体直接介导 PGE2所引起的痛觉过敏；EP2受体作用参与 PGE2介导的排卵和生殖过程；PGE2通过激活 EP4受体来调节巨噬细胞的功能并抑制其细胞活素的释放，通过EP2受体直接抑制T细胞的增殖，并经由EP2和EP4受体来调节抗原呈现细胞的功能．EP3受体激活后主要介导cAMP的下降从而抑制平滑肌的收缩，属于抑制型受体．EP3受体结构的易变异性导致其亚型种类繁多，命名混乱，且 EP3具有与多种 PGs及其类似物结合的能力，决定了其功能的复杂性．以下针对EP3受体详述研究近况．

2 EP3受体及其生理功能

2.1 EP3受体的分布及其亚型

EP3是一种组成型表达的PGs受体，在全身各组织脏器都有广泛且稳定的表达．Northern 印迹法分析表明，人类的EP3mRNA大量存在于肾脏、胰腺和子宫中，除此之外，心脏、肝脏、骨骼肌、小肠、结肠、睾丸和卵巢也有大量表达．例如 EP3mRNA 在人的子宫肌膜表达，而在子宫内膜却没有[9]．EP3分布的复杂性和特殊性虽然有助于我们更好地理解和认识EP3的生理学和药理学意义，但也增加了我们对其深入研究的难度[10]．

不同种属中EP3受体的同工型数目各异，主要由于 EP3受体胞外 C–末端序列差异引起的．鼠的 EP3受体有 3 种亚型：EP3α、EP3β和EP3γ．EP3α和 EP3β偶联 Gi蛋白，抑制腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC)，且后者的活性比前者低；EP3γ偶联 Gs、Gi蛋白，当激动 EP3γ的 PGE2浓度高时会激活 AC，浓度低时则会抑制 AC[11]．Hasegawa等[12]研究表明，EP3受体 3种亚型膜定位的不同也是由其羧基末端的差异决定的．目前报道人类的 EP3受体共有 10种mRNA的剪接变体，包括 3种非编码变体和 7种编码变体，最终编码 5种异构体，但各亚型的具体功能尚需进一步研究．

2.2 EP3受体的生理功能

2.2.1 EP3受体与抗凝血

血小板在正常的脉管系统中处于静息状态，当血管壁受损，血小板就会黏附于内皮下的胶原组织．附着于受损内皮细胞的血小板被激活时能释放细胞因子和生长因子，并导致产生游离花生四烯酸，最终分解成 PGs[13]．越来越多的证据显示 EP3受体在人的血小板积聚和血栓形成过程中对控制血管调节和改造血管壁有重要作用．EP3受体是抗血小板聚集的新目标靶点，EP3受体抑制剂不但可以有效抑制血小板的聚集，而且不会延长出血时间[14]．这类受体与血管的动态平衡和一些病情发展有关，如动脉粥样硬化、微动脉瘤和高血压．特异性EP受体的利用会提供一种新型心脏血管疾病的治疗方法[15]．

2.2.2 EP3受体与抗肿瘤

PGE2激活肿瘤细胞附近间质细胞的EP3受体引起血管内皮生长因子的释放，血管内皮生长因子会促进血管生成和肿瘤细胞的生长．Amano等[16]利用基因敲除证实了EP3受体信号在小鼠肿瘤的进展和生长中发挥重要作用，EP3受体抑制剂能抑制恶性肿瘤的发生．最新数据显示，EP3受体通过作用于雄激素受体对前列腺癌细胞的生长也起到重要的调节作用[17]．

2.2.3 EP3受体的其他功能

EP3受体已经被证实在受精过程中对离子的转移、平滑肌的收缩和 Gi通路有重要的作用．妊娠初期，环形肌所表达的 EP3与 FP协同作用，介导子宫肌层收缩、调整胚泡间隔，使之在子宫均匀分布，有利于以后的发育．

PGE2可通过作用于位于节后交感神经纤维突触前膜上的EP3受体抑制儿茶酚胺的释放，从而抑制电刺激节后交感神经所引起的血压升高．苗一非等[18]研究证实中枢注射和脑室注射 EP3受体激动剂均可引起高血压、肾脏交感神经兴奋性和心悸反应．EP3受体具有选择靶向性[19]，我们可利用这一特点，研究治疗高血压的有效策略．

静脉注射致热源后，脑脊液中的 PGE2会升高，说明 PGE2是一种致热介质．利用药理学和基因敲除实验表明，致热源引起小鼠的致热功能受损与 EP3受体密切相关[20]．

3 EP3受体调节剂的研究现状

3.1 具有抗凝血作用的EP3调节剂

抗凝血药是一类通过影响凝血过程不同环节，阻止血液凝固的药物，主要用于血栓栓塞性疾病及其并发症的预防与治疗．目前抗凝血药的研发局限主要是出血问题．现有的主要抗凝血药有阿司匹林和氯吡格雷．阿司匹林通过抑制环氧化酶(COX)减少血栓素A2的合成，发挥抗血小板作用，但用药者存在阿司匹林抵抗，大量服用时也会有严重胃出血现象[21]．氯吡格雷是一种血小板的 P2Y12-ADP受体拮抗剂，能够选择性地抑制 ADP与血小板的结合，从而抑制血小板聚集[22]，但是在服用过程中会有氯吡格雷抵抗现象[23]和用药者食道出血、脑溢血等副作用发生．

总的来说，现有的许多 P2Y12受体拮抗剂类抗血小板药物是很好的抗凝血剂，但其在抑制血小板功能的同时会增加用药者大量甚至致命出血的危险．EP3受体有提高血小板活性的功能，而EP3受体拮抗剂可以通过阻塞 PGE2的 EP3受体来发挥作用，所以 EP3受体拮抗剂可以提供一种治疗动脉粥样硬化疾病的新方法[24]．

目前 DG-041(图 2)是一种处于临床二期实验的EP3拮抗剂．研究利用 EP3激动剂硫前列酮(sulprostone)和 PGE2证实了 EP3对于血小板的功能，并且确定 DG-041对于血小板功能活性有抑制作用[25]．Iyú等[26]研究表明，其通过调节细胞内环腺苷酸(cAMP)的水平对血小板聚集起到抑制作用．因此，DG-041是一种潜在的有效抗凝血药物，且与现有的抗凝血药物相比具有一定的优越性．

图2 DG-041结构简式Fig.2 DG-041 structure

Schober等[27]实验表明，300,nmol/L的 EP3受体拮抗剂 ONO-AE5-599(图 3)可以完全特异性的抑制硫前列酮和 U46619(一种血栓素类似物)的协同效应引起的血液中血小板聚集，然而其不能抑制动脉硬化斑块引起的血小板聚集，对血小板血栓形成也无影响.

图3 ONO-AE5-599结构简式Fig.3 ONO-AE5-599 structure

Rabausch等[28]对人的血管平滑肌细胞中血栓调节蛋白(thrombomodulin，TM)研究表明，TM是凝血酶的细胞表面受体，当凝血酶与TM结合后会激活蛋白质 C(protein C，PC)，激活的 PC 则会抑制血液的凝固．EP2激动剂 butaprost(1 µmol/L)和 EP4激动剂ONO-AE1-329(100 nmol/L)会促进 TM 的表达，而EP3激动剂 MB28767(100 nmol/L)会抑制 EP2和 EP4激动剂的作用，从而抑制 TM 的表达．这表明 EP3调节剂对凝血过程有较强的影响．MB28767结构简式见图4．

图 4 MB28767 结构简式Fig.4 MB28767 structure

3.2 具有抗肿瘤作用的EP3调节剂

ONO-AE-240也被认为是 EP3的高选择性拮抗剂，它的结构仍未被公布．上文已经说明 EP3对肿瘤的生长有重要作用．在EP3受体基因敲除的小鼠和野生小鼠的肉瘤 180肿瘤细胞中分别注射入 EP1受体拮抗剂、EP4受体拮抗剂和EP3受体拮抗剂ONO-AE-240发现，ONO-AE-240会明显地抑制肿瘤细胞生长，而 EP1受体拮抗剂和 EP4受体拮抗剂是无效的[16]，这说明ONO-AE-240是有效的EP3拮抗剂．

L-798106(图5)是一种新型高选择性EP3受体拮抗剂，其对电刺激诱导的荷兰猪的输精管的收缩反应有一定影响．硫前列酮抑制电刺激诱导的荷兰猪的输精管的收缩反应，而一定浓度的 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体的表达和细胞增殖，其显示EP3对前列腺癌有重要作用[17]．

图5 L-798106 结构简式Fig.5 L-798106 structure

3.3 其他功能的EP3调节剂

日本 ONO药物公司研制出了一种高选择性的EP3受体激动剂 ONO-AE-248(图6)，其可以抑制肾重吸收水分、胃酸分泌、神经递质的释放、发热、平滑肌的收缩及减小心肌梗塞的面积．脑室内注射 ONOAE-248后可以引起心悸反应和肾脏交感神经兴奋性，而其他 EP受体亚型激动剂则不能引起类似反应．李国利等[30]发现 ONO-AE-248作用于中性粒细胞后诱导其非凋亡、非坏死性死亡中没有出现 DNA小片段化，故其死亡分子机制有待进一步的研究．

图6 ONO-AE-248结构简式Fig.6 ONO-AE-248 structure

硫前列酮(sulprostone)(图 7)作为 EP3受体激动剂目前多用于抗早孕、扩宫颈及中期引产；用于胎死宫内、异常妊娠的引产；与米非司酮合用，可提高早孕完全流产率．但其有子宫收缩痛、恶心、呕吐、腹泻等不良反应．李沧海等[31]实验证实脑室注射硫前列酮可剂量依赖性升高大鼠体温，较之同量的 PGE2持续时间更长、发热峰值更高．

图7 硫前列酮结构简式Fig.7 Sulprostone structure

Schlemper等[32]研究表明，30,µmol/L 的 EP3受体拮抗剂L-826266(图8)可以抑制PGE2和缓激肽的诱导．这显示缓激肽诱导 PGE2的再合成并激活 EP3受体．Oliva等[33]报道显示，向小鼠大脑附近的灰质中注射L-826266后会抑制其对真皮内福尔马林的晚期痛觉过敏反应．然而，如此高浓度 L-826266的特异性不是十分明确，因为相似高剂量的EP2、EP4拮抗剂也会抑制此类反应[34]．

图8 L-826266 结构简式Fig.8 L-826266 structure

默克公司和日本参天制药有限公司联合开发了一种商品名为 Saflutan(图 9)的 EP3激动剂，其对降低眼内压有很好的临床疗效，且不良反应少，在部分国家已经上市．

图9 Saflutan 结构简式Fig.9 Saflutan structure

4 展 望

PGE2通过不同的受体配合在众多疾病中起重要作用，因而 PGE2相关受体的病理药理受到国际生物医药界的广泛关注．例如新型 EP3受体拮抗剂 DG-041在抗凝血方面充分展现了其优越性．DG-041在抗凝血的同时不延长出血时间，与低剂量的氯吡格雷联合应用，可以使出血程度降到最低[22]，这将是心血管疾病中抗血小板治疗的有效策略．因此，开展以DG-041为基础的新型衍生物的构效分析和改造对开发新型高效低毒的EP3调节剂具有十分重要的意义．

相信伴随着对EP3具体功能的深入研究，在众多的新型EP3受体调节剂中，很有希望出现高效低毒的新型抗凝血候选药物．

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