磷酸二酯酶4抑制剂治疗炎症性肠病研究进展

薛恩复，马望前，汤慧芳

（1.浙江大学基础医学院药理系，浙江 杭州310058；2.浙江大学医学院附属第二医院消化内科，浙江 杭州310009）

炎症性肠病（inflammatory bowel diseases，IBD）主要包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn disease，CD），是一种可影响肠道所有部位的慢性特发性肠道炎性疾病[1]。该病主要临床特征包括腹痛、腹泻、体质量减轻和直肠出血等，有些患者还可出现不同程度全身症状[2]。IBD 的病因和发病机制尚未完全阐明，目前普遍认为具有多种危险因素，包括遗传、免疫和感染等。在中国，UC发病率较高，药物是治疗的重要手段。口服美沙拉嗪（mesalazine）是轻到中度活动性UC 和维持期的治疗药物，肾上腺皮质激素主要用于中至重度UC和CD的治疗，而免疫抑制剂如硫唑嘌呤或巯嘌呤等，由于起效缓慢，通常用于肾上腺皮质激素的辅助治疗，英利昔单抗（infliximab）和阿达木单抗（adalimumab）被建议用于对常规治疗（包括免疫抑制剂或肾上腺皮质激素治疗）无效的患者，药物控制不佳和有癌变等的UC以及CD需手术治疗。不同于CD初始以激素治疗为首选，UC的治疗以用美沙拉嗪为首选，治疗无效再积极行激素治疗，而激素治疗无效或耐药的治疗考虑使用免疫抑制剂。现有药物为许多患者提供了选择，但仍有＞35%患者无法从这些药物的治疗中获益[3]。如生物制剂英利昔单抗、阿达木单抗、赛妥珠单抗（certolizumab）等，部分患者不敏感[4]；其他的生物制剂如α4β7整合素抗体维多珠单抗（vedalizumab）于2014 年被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于治疗中重度UC 和CD，但仍有29% UC 患者和37% CD 患者出现了不良反应[5]。而近期的一项754 例CD 患者的回顾性和观察性研究结果提示，早期手术和使用免疫抑制剂都不能预防疾病二次手术的风险和致残作用[6]。因此，开发有效治疗IBD 的药物仍是未来的发展方向。

磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）是唯一降解细胞内环核苷酸环磷酸腺苷（cAMP）和环磷酸鸟苷（cGMP）等第二信使的酶，包含11个家族成员（PDE1～PDE11），各家族在不同组织和细胞中占比不同，在肠道中，PDE4 和PDE9 的表达相对较高[7]。PDE4家族包含4个基因型（PDE4A，PDE4B，PDE4C 和PDE4D），专司水解cAMP。PDE4 抑制剂选择性抑制PDE4，使细胞内cAMP水平升高，导致蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）活化，加强其下游效应蛋白的磷酸化，从而抑制细胞内炎症反应[8]，可能用于治疗多种疾病，包括抑郁、阿尔茨海默病[9]、慢性阻塞性肺病[10]、哮喘[11]和自身免疫病（如强直性脊柱炎、结节病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮和多发性硬化症等[12]）。但目前上市的不多，如罗氟司特（roflumilast）于2010 年先后获欧洲药物管理局（European Medicines Agency，EMA）和美国FDA 批准用于治疗慢性阻塞性肺病[10]；阿普司特（apremilast）于2013-2016 年先后获EMA、美国FDA 和日本医药品医疗器械局（Pharmaceuticals and Medical Devices Agency，

PMDA）批准用于治疗贝塞特病（Behçet disease）、中至重度牛皮癣（又称斑块型银屑病）和活动性银屑病关节炎[13-14]。Eucrisa（crisaborole）于2016 年获美国FDA批准用于治疗轻度至中度湿疹（特应性皮炎）[15]。在IBD 领域，基于肠道、皮肤和关节炎症中的共性，PDE4 抑制剂可能对IBD 有治疗效果。Spadaccini 等[16]曾在2017 年预言阿普司特可能对IBD 有效。因此，本文在此综述了已有PDE4 抑制剂治疗IBD的非临床及临床研究的情况及进展。

1 PDE4抑制剂的非临床研究

PDE4抑制剂对于肠道疾病的有效性研究最初源于肠道平滑肌的功能实验。早在1993 年，Barnette 等[17]在犬类动物的胃肠平滑肌提取物中检测到了PDE 活性，在使用PDE4 抑制剂后，观察到结肠平滑肌收缩被抑制；另外，比较了几种PDE抑制剂作用的强度，包括咯利普兰（rolipram）、Ro201724、异丁基甲基黄嘌呤、SB 94120 和扎普司特（zaprinast），发现其中咯利普兰的作用最强，可能有益于IBD的治疗。Izzo等[18]分别将咯利普兰和其他药物应用于肠神经通路，发现咯利普兰抑制神经介导的回肠收缩。在对IBD 动物模型的研究中，基本上都发现PDE4 抑制剂可显著抑制肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎症细胞因子的分泌，降低肠黏膜屏障通透性及抑制胶原沉积等，从而控制肠炎模型的病理改变、结肠变短等。具体有如下几个药物。

1.1 咯利普兰

咯利普兰可显著抑制TNF-α、转化生长因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）等，抑制结肠炎症反应及胶原沉积，对IBD 产生一定疗效。早在1998 年，Puig 等[19]在IBD 模型进行了咯利普兰和阿罗茶碱（arofylline）的药效研究，发现两药均可降低肠道出血和白三烯B4（leukotriene B4，LTB4）的含量，且阿罗茶碱可降低髓过氧化物酶（myelo⁃peroxidase，MPO）含量，而咯利普兰显示出与糖皮质激素泼尼松龙相当的抗炎效果。2000 年，Hartmann 等[20]研究报道，咯利普兰可抑制葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium，DSS）诱导小鼠IBD 模型结肠组织炎症，降低结肠TNF-α 的含量。Diaz-Granados等[21]也进行了类似研究，结果显示，咯利普兰显著减轻DSS 诱导的结肠组织病理学严重程度，促进结肠功能的恢复。2006年Videla等[22]报道，分别使用咯利普兰与甲基强的松龙应用于2，4，6-三硝基苯磺酸诱导的结肠炎模型大鼠，结果显示两药均显著降低TNF-α，但仅有咯利普兰抑制TGF-β1，并显著降低病变评分和胶原含量，提示咯利普兰能改善慢性结肠炎病程，预防胶原的沉积。2008年，Barone等[23]报道，将大鼠单独置于温和的约束笼并置于12℃环境（冷束缚应激）中，使用咯利普兰经胃给药。结果显示，咯利普兰显著降低粪便湿重，抑制粪便排出。上述实验结果反复验证了经典PDE4 抑制剂咯利普兰对结肠炎的作用，也反复确证了PDE4 抑制剂在IBD 中的疗效，是一类潜在的IBD治疗药物。

1.2 美索普兰（mesopram）

美索普兰选择性抑制PDE4，抑制Th1 细胞增殖，通过升高cAMP浓度抑制干扰素γ（interferon-γ，IFN-γ），TNF-α 和IL-10 等炎症介质释放。Loher等[24]通过腹膜内注射或经胃给予该药干预DSS 诱导的小鼠IBD 模型，结果显示，该药显著减少由DSS诱导的结肠缩短，并减少IFN-γ的产生。

1.3 罗氟司特（商品名Daxas，Daliresp）

罗氟司特属苯甲酰胺衍生物，对PDE4 具有高度选择性，通过抑制PDE4 增加了细胞内cAMP 浓度，抑制TNF-α，NO和MPO等炎症介质的释放，并有效改善临床评分。2013 年，Rieder 等[25]报道了该药经胃干预DSS诱导的小鼠结肠炎模型，表明该药对结肠组织中临床评分（体质量减轻，粪便稠度和出血）、结肠长度和TNF-α 的产生有剂量依赖性改善作用。Barone等[23]2008年报道了罗氟司特剂量依赖性抑制冷束缚应激诱导的大鼠粪便湿重的增加及排粪。El-Ashmawy等[26]2018年报道了罗氟司特经胃干预DSS诱导的大鼠结肠炎模型的结果，再次证明其可降低结肠组织TNF-α、一氧化氮和MPO的含量，下调诱导型一氧化氮合酶基因表达，提高cAMP水平，抑制DSS诱导的结肠炎症反应。

1.4 替托司特（tetomilast，OPC-6535）

替托司特属噻唑-羧酸衍生物，最初是作为抑制中性粒细胞中超氧化物产生的化合物而开发的。尽管作用机制尚不完全清楚，该药的PDE4 抑制作用是明确的，且具有多种抗炎效果，包括抑制TNF-α，IL-12，IFN-γ和IL-1等细胞因子及前列腺素E2等炎症介质的释放，同时具有抵抗活性氧代谢物和保护胃肠黏膜完整性的作用，并能在一定程度预防炎症级联反应的启动。早在1997年，在对DSS或TNBS诱导的大鼠结肠炎模型的研究中发现，替托司特可减少腹泻的频率和肠道炎症的发生[27-28]。2008年，Ichikawa 等[29]在IL-10 基因缺陷小鼠模型中发现，IL-10 对该药抑制TNF-α 和IL-12 的产生不是必需的。该药可改善IL-10 基因缺陷小鼠的慢性结肠炎，减轻临床症状，降低血清淀粉样蛋白A和组织学评分，降低TNF-α mRNA 表达，且这些作用并不依赖于经典的cAMP/PKA途径。此外，该药具有防止肠黏膜上皮结构或功能损伤，促进肠黏膜上皮的修复作用，这与其影响F-肌动蛋白解聚作用有关[30]。

1.5 阿普司特（apremilast，CC-10004，商品名Otezla）

阿普司特也是一种PDE4 选择性抑制剂，但未发现其对PDE4的亚型具有选择性。在IBD炎症反应中，该药主要抑制TNF-α，IFN-γ，IL-6，IL-12 和IL-13 以及趋化因子CXCL9，CXCL10 和CCL4 等，从而减轻肠炎病理改变及进程。Weigmann 等[31]2017 年报道了该药治疗TNBS 及噁唑酮诱导的结肠炎动物模型，表明该药能显著降低炎症细胞因子TNF-α，IFN-γ，IL-6 和IL-13，并对肠黏膜屏障有保护作用。Li等[32]2019年报道了该药治疗DSS诱导的UC模型的结果，也证明该药可显著减弱UC的病理特征，机制涉及抑制炎症介质产生，氧化应激和纤维化，及趋化因子和趋化因子受体的表达，促进上皮屏障功能并抑制免疫细胞向炎症组织的浸润。

2 PDE4抑制剂的临床研究

2.1 替托司特

基于替托司特的药效学研究，其明确的抗氧化作用及抗炎作用可能有效地治疗临床IBD。Otsuka Maryland 研究所推动了一系列替托司特的临床试验，先后进行了6 个Ⅰ期、5 个Ⅱ期和4 个Ⅲ期临床研究，大多数未正式公布试验结果，但有一些初步的数据被发表。在3个静脉注射和3个口服该药制剂的Ⅰ期临床研究中，对134 例正常健康受试者采用随机、安慰剂对照和递增药物剂量设计，对其的安全剂量进行了研究。结果显示，静注单次给药最小中毒剂量（minimum toxic dose，MTD）为0.75 mg·kg-1，静注24 h 后MTD 为0.4 mg·kg-1，口服MTD为75 mg·kg-1。试验中出现一些轻微的不良反应包括头痛、恶心和呕吐等，但无严重的不良反应，同时该试验未对孕妇和婴儿进行研究[33]。这些结果证明了该药的耐受性良好。

2007年，Schreiber等[34]完成的一项随机、安慰剂对照的替托司特治疗活动性溃疡性结肠炎Ⅱ期临床研究中，试验对186 例轻至中度该病患者每日1 次口服安慰剂或替托司特25 mg 或50 mg，连续口服8 周。结果显示，患者达到治疗终点的百分比〔在第8 周疾病活动指数（disease activity index，DAI）降低≥3 分〕指标上，安慰剂组、替托司特25 和50 mg组分别为35%、52%和39%，3组之间均无显著性差异；缓解率（DAI 为0～1）分别为7%，16%和21%，同样无显著性差异，但第8周的DAI平均降低水平与安慰剂组（1.7±0.36）相比，替托司特25 mg组（2.8±0.4，P=0.041）具有统计学显著性，50 mg组（2.8±0.46，P=0.056）比较接近统计学显著性。在试验中发生的主要不良反应（发生率≥5%）包括恶心、呕吐和头痛等，主要见于50 mg 组。不确定出于什么原因，2006年Otsuka Maryland 研究所又开展了替托司特的2项Ⅱ期临床试验[35-36]，2项试验分别招募了60例和160例志愿者，第1项试验每天1次口服给药0，25或50 mg，持续8周；第2项试验每日1 次口服0，12.5，25 或50 mg，持续8 周，试验的主要观察结果是给药8 周后的临床改善率，次要观察结果包括4周的临床改善率、给药4周和8周的缓解率、DAI评分与基线的平均变化、DAI亚分数中基线的平均变化、临床性活动指数（CAI）评分与基线的平均变化和给药8周的炎症性肠病问卷（IBDQ）评分与基线的平均变化、IBDQ量表评分与基线的平均变化。2项试验未发现药物的有效性，均于2008年停止。

Ⅱ期临床结果并不乐观，但该研究所2003 年开展了替托司特的2 项Ⅲ期临床试验[33]，重点评价第8 周的临床改善情况。该项试验已完成，最终的试验结果虽未公布，但有一些初步的数据被发表。这2项研究是对活动性UC患者中进行的两项多中心，随机，双盲，安慰剂对照，平行剂量研究，每次招募了＞375例志愿者。试验将志愿者分为3组：安慰剂组，25 mg治疗组（25 mg·d-18周）和50 mg治疗组（第1 周替托司特25 mg·d-1，后7 周增加到50 mg·d-1）。经过8 周规律治疗后，在第8 周记录患者临床改善情况。结果显示，在第8 周达到临床改善标准的受试者比例在25 mg 治疗组（41%）和50 mg治疗组（41%）与安慰剂（43%）的差异均无统计学意义，同时未出现严重的不良反应。2004 年，该研究所在全球200多个地点进行多中心随机双盲Ⅲ期临床研究[37]，目的是比较替托司特与美沙拉嗪的药效。该研究招募了1725例志愿者，口服每日1次替托司特25或50 mg，或每日2次美沙拉嗪800 mg，研究主要目的是比较以上用法下两药在溃疡性结肠炎的疗效和安全性，试验已完成但结果未公布。2009年，Otsuka Maryland 研究所又开展的一项多国、多中心、随机、双盲、安慰剂对照的Ⅱ/Ⅲ期临床试验，试验招募了191例志愿者，分为替托司特25 mg治疗组（25 mg·d-18周）；替托司特50 mg治疗组（第1周25 mg·d-1，后7周增加到50 mg·d-1）。经过8周规律治疗后，在第8 周记录患者临床改善情况。试验已完成但结果未公布。

因在临床试验中受限于剂量相关的副反应（主要是恶心、呕吐等），同时在低于MTD剂量范围内未能显示出明显的治疗效果，替托司特未能继续进行研究。但在治疗终点和大部分次要终点该药均有表现出优于安慰剂的迹象，提示PDE4 抑制剂还是存在一定的研究前景。

2.2 阿普司特

阿普司特在银屑病治疗上的成功，让人推测它也可能用于治疗IBD。因此，该药直接进入了IBDⅡ期临床研究，而且治疗周期为12周。这项Ⅱ期多中心随机双盲安慰剂对照平行组临床研究于2014年10月由Celgene主导开展，试验招募165例受试者（每组55例）以随机接受口服该药（30或40 mg，每日2次）或安慰剂12 周，12 周时对所有患者重新分组，对于达到总梅奥评分（Total Mayo Score，TMS）基线减少20%的患者使用阿普斯特30 mg，每日2 次，其余患者使用该药40 mg，每日2 次，治疗40 周。试验主要的测量结果是观察在12周获得临床缓解（TMS≤2分）的受试者比例。TMS 由4个分数组成，分别为大便频率分数、直肠出血分数（rectal bleeding subscore，RBS）、内镜评分和医生的全面评估，其评分均为0～3分，且评分越高代表疾病严重程度越高。次要的测量结果包括：在12周达到临床反应（TMS降低≥3分和≥30%，同时RBS≤1），内镜缓解（Mayo内窥镜检查为0分），内镜反应（Mayo内窥镜得分减少≥1 分）和RBS≤1 的患者比例，在第8 周达到临床缓解（TMS≤2），临床反应（TMS 降低≥2分和≥25%）的患者比例和与治疗或疾病相关的不良反应事件（AE）[38]。正如预期，在2018 年第13届欧洲克罗恩病和结肠炎组织大会（ECCO）上，该试验结果公布，证实阿普司特治疗的UC 患者可实现临床康复，内镜评分改善和黏膜愈合等较安慰剂比例更大[39]。

目前，阿普司特虽还未完成Ⅲ期临床研究，但在其他器官的炎症性疾病的治疗效果已得到确认。由于肠道、皮肤和关节等器官的促炎信号通路具有相似性，从其他免疫性疾病（如银屑病等）引进治疗药物应是一种可行的策略。而阿普司特的优势在于其可作用于PDE4 家族所有亚型，这相比于其他PDE抑制剂的疗效更好[40]。

3 展望

柳氮磺吡啶自20 世纪开始就作为IBD 的主要治疗用药，随后也出现了糖皮质激素和免疫抑制剂等治疗方法，但至少有35%～50%患者不能应用现有的方法或疗效不理想。因此，目前还需更确切地了解IBD 的发病机制和研发更好的治疗方案。PDE4 抑制剂作为一类新的抗炎药物，因为其作用机制不同于现有的治疗方法，它有可能用于治疗难治性IBD 患者，或可能作为一种联合疗法来增强5-氨基水杨酸或其他药物的疗效。这些药物影响炎症反应的不同方面，通过联用可能还会减轻单一疗法的副作用。咯利普兰和罗氟司特等目前只进行了临床前试验，替托司特由于在临床研究中未能在低于副作用的剂量内表现出明显的疗效而终止研究，而阿普司特在Ⅱ期临床研究中表现出良好的疗效，Ⅲ期临床试验正在进行中。相比替托司特，阿普司特对PDE4 家族的亚型选择性较低，这可能会降低发生胃肠道副作用的可能性并增加治疗效果，因此具有良好的临床前景。总之，目前PDE4 抑制剂用于治疗IBD的主要问题是受限于胃肠道不良反应，尽管目前仍然缺少足够PDE4 抑制剂的临床研究，但PDE4 抑制剂在其他炎症性疾病的治疗效果已得到验证，这说明PDE4 未来可能是治疗IBD 的潜在靶点，因此对PDE4 抑制剂或PDE4 抑制剂与其他药物联用的临床研究也许是一个可行的发展方向。