TRPV1拮抗劑研究進(jìn)展

       瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1(TRPV1)，也叫香草酸受體亞型1(VR1)，是一種對(duì)鈣離子有高滲透性的非選擇性陽(yáng)離子通道。TRPV1是瞬時(shí)受體電位(TRP)超家族中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)存在于哺乳動(dòng)物中的成員，其主要在中樞和外周的中、小型感覺神經(jīng)元末端表達(dá)，在小腦、下丘腦、大腦皮質(zhì)、嗅球、中腦、海馬等不同的腦區(qū)域中也都有發(fā)現(xiàn)，在調(diào)控傷害性刺激方面起到了重要作用。最早發(fā)現(xiàn)的TRPV1激動(dòng)劑是辣椒堿(Capsaicin，1)，起初研究表明辣椒堿會(huì)使痛覺增敏，但是接下來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)脫敏劑量的辣椒堿能夠抑制疼痛。與 TRPV1激動(dòng)劑相比，TRPV1 拮抗劑不會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子的大量聚集，而是通過(guò)抑制鈣離子內(nèi)流，從而抑制辣椒堿引起的傷害性感受和熱痛覺增敏，尤其是減少在不同炎癥模型中的熱痛覺增敏和減弱急性熱傷害性感受，避免了TRPV1激動(dòng)劑的副作用。因此許多制藥公司都把研究重點(diǎn)放在TRPV1受體拮抗劑的研發(fā)上。

       Capsazepine是第一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性TRPV1拮抗劑，是辣椒堿的結(jié)構(gòu)類似物，但其能同時(shí)抑制電壓門控鈣通道和TRPM8，對(duì)TRPV1沒有選擇性。Capsazepine可以阻斷辣椒堿介導(dǎo)的嚙齒類動(dòng)物疼痛反應(yīng)，從而成為研究TRPV1拮抗劑在神經(jīng)病理性疼痛模型的重要工具?？紤]到Capsazepine較差的受體選擇性及理化性質(zhì)，后續(xù)各大研究機(jī)構(gòu)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

       1.苯基/芐基脲

       雅培公司對(duì)1,3-二取代脲類的研究始于對(duì)高通量篩選得到的羥基萘脲4（圖2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，盡管其具有一定的體外活性，但化合物4在動(dòng)物模型中并沒有表現(xiàn)出鎮(zhèn)痛活性，主要原因在于其生物利用度較低。研究人員以各種含氮雜芳環(huán)代替羥基萘環(huán)，得到5-異喹啉脲化合物5（A-425619;圖2），其具有更好的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和更高的水溶性。通過(guò)將芐基環(huán)合為茚滿環(huán)得到化合物6（ABT-102;圖2），ABT-102能夠有效降低嚙齒動(dòng)物模型的炎性反應(yīng)及術(shù)后疼痛，骨關(guān)節(jié)炎和癌癥痛。此外，多次給藥ABT-102連續(xù)5-12天能夠進(jìn)一步提升其鎮(zhèn)痛活性，而相關(guān)的TPPV1誘導(dǎo)的高熱效應(yīng)逐漸消失。

       為了改善其理化性質(zhì)，在芐基的2位上以親脂性基團(tuán)取代，并結(jié)合4-CF3得到化合物7（圖2），其表現(xiàn)出更好的藥代動(dòng)力學(xué)和活性。然而由于時(shí)間依賴性地抑制CYP3A4，使得該化合物未能進(jìn)入臨床前研究。吲唑核苷的N1甲基化得到化合物8（ABT-116;圖2），具有更好的體外活性和更低的CYP3A4抑制作用。2-氧代苯并咪唑類化合物9和10（圖2）有較好的TRPV1拮抗活性，能夠完全消除300nM辣椒素作用（IC50分別為1和0.51nM）?；衔?在誘導(dǎo)的機(jī)械性痛覺過(guò)敏試驗(yàn)中顯示出顯著的抗痛覺過(guò)敏作用。拜耳公司從具有低口服生物利用度的萘酚尿素系列開始，獲得了四氫萘酚類TRPV1拮抗劑，其具有較好的口服生物利用度。四氫萘酚衍生物11（圖2）顯示出TRPV1高抑制活性（hTRPV1 IC50 = 3.3nM），口服后具有優(yōu)異的血藥暴露，口服生物利用度良好（F = 74％，1mg/kg po，0.1mg/kg iv）。

       2.二芐基脲/硫脲

       研究人員在前期發(fā)現(xiàn)二芐基脲和相應(yīng)的硫脲衍生物可以作為辣椒堿的類似物，PharmEste研究實(shí)驗(yàn)室也開展了一系列結(jié)構(gòu)優(yōu)化以其獲得水溶性和代謝穩(wěn)定性有所改善的TRPV1拮抗劑。新的O-羥烷基脲衍生物系列（化合物12和13;圖3）在辣椒素誘導(dǎo)的大鼠繼發(fā)性異常性疼痛模型中效果較好，并且具有抑制其促痛覺過(guò)敏作用（分別為53.1和47.9％的抑制率）?；衔?2和13的R和S異構(gòu)體表現(xiàn)出不同的抑制活性，其中化合物12的S優(yōu)映體IC50為7nM，R對(duì)映體為53 nM。

       據(jù)報(bào)道，硫脲類TRPV1激動(dòng)劑14和15中的酚羥基用生物電子等排體甲基磺酰胺替換，得到了強(qiáng)效拮抗劑16和17（圖3）。其中化合物17（圖3）Ki值高達(dá)54nM，能夠抑制[3H] RTX與大鼠TRPV1的結(jié)合，以及具有降低辣椒素誘導(dǎo)的的Ca2+攝取，并具有低水平的弱激動(dòng)作用，Ki值高達(dá)7.8nM。為了進(jìn)一步優(yōu)化4-甲基磺酰胺類TRPV1拮抗劑，設(shè)計(jì)了酰胺類拮抗劑，并進(jìn)行廣泛的構(gòu)效關(guān)系研究，得到了高活性的α-甲基酰胺類似物。其中，兩種α-甲基酰胺拮抗劑18和19（圖3）顯示出高結(jié)合親和力，Ki值分別為4.12和1.83nM。此外，它們?cè)趓TRPV1 / CHO細(xì)胞中也顯示出對(duì)Ca2+攝取的強(qiáng)拮抗作用，Ki值分別為0.58和5.2 nM。此外，2-苯丙酸酯鏈的S-構(gòu)型（對(duì)應(yīng)于化合物18的C1- 19;圖3）對(duì)于高拮抗活性至關(guān)重要。繼續(xù)研究α-甲基化立體構(gòu)型對(duì)TPRV1受體拮抗影響，合成了簡(jiǎn)單RTX硫脲拮抗劑的α-甲基化類似物。構(gòu)效關(guān)系分析表明，C2取代對(duì)活性影響較少; 酰胺類似物優(yōu)選S-構(gòu)型，硫脲化合物則優(yōu)選R-構(gòu)型（C1R 20;圖3）。化合物20（圖3）分別在rTRPV1 / CHO細(xì)胞中的[3H] RTX結(jié)合和Ca2+攝取測(cè)定的體外競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)中，Ki值分別高達(dá)10nM和23.9nM。

       3.色滿和四氫喹啉脲

       Abbott公司研究人員進(jìn)行了進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以改善脲類TRPV1拮抗劑的藥代動(dòng)力學(xué)和效能，得到色滿和四氫二喹啉雙環(huán)骨架，包括5-異喹啉脲的芐基的構(gòu)象限制體（A-425619），與原來(lái)的剛性茚滿骨架相比有助于改善其溶解度?；衔?1和化合物22（圖4）是該類化合物的典型代表，在Ca2+攝取實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)得對(duì)hTRPV1受體的IC50值分別為5和7 nM。構(gòu)效關(guān)系表明，不同的取代基如小親脂性三氟甲基，龐大的叔丁基和堿性哌 啶環(huán)均可耐受，而芳基取代基的位置是影響拮抗活性的關(guān)鍵，7和8位取代活性較高。此外，R-對(duì)映異構(gòu)體顯示出比S-對(duì)映異構(gòu)體更高的活性。色氨酸尿素21在多種動(dòng)物疼痛模型均有效，且在大鼠中腦/血漿比率為0.42。雖然四氫喹啉脲類化合物是細(xì)胞色素CYP3A4的抑制劑，但經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到了化合物22（hTRPV1 IC50 = 7nM，CYP3A4 = 47％抑制），表現(xiàn)出拮抗活性和CYP3A4抑制活性較優(yōu)的平衡。在Abbott隨后發(fā)表的專利中，列出了另外一系列以異喹啉為核心的3位（甲基，氯或胺）取代為特征的苯并二氫吡喃脲類衍生物（23圖4）。

       4.哌嗪脲類

       Johnson＆Johnson公司通過(guò)高通量篩選得到一系列激動(dòng)劑和拮抗劑（包括吡啶基哌嗪脲）。典型化合物29（FLIPR）抑制了TRPV1介導(dǎo)的PMA和anandamide誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流（hTRPV1 IC50 = 74nM，rTRPV1 IC50 = 100nM; 圖5）。此外，構(gòu)效關(guān)系研究得到了降低辣椒素和酸誘導(dǎo)的rTRPV1的活性（IC50分別為35和6 nM）衍生物30（BCTC;圖5），此后該化合物被廣泛用于動(dòng)物模型的炎癥和神經(jīng)性疼痛研究。然而其代謝穩(wěn)定性差，水溶性差，口服生物利用度低等問(wèn)題限制了其進(jìn)一步發(fā)展。進(jìn)一步再哌嗪脲骨架上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造以改進(jìn)藥代動(dòng)力學(xué)得到化合物31（圖5），其被認(rèn)為是第二代BCTC類似物。其哌嗪環(huán)上具有甲基取代，而BCTC的叔丁基苯基和吡啶環(huán)分別被苯并噻唑和噠嗪環(huán)代替?；衔?1（hTRPV1 IC50CAP = 226nM，hTRPV1 IC50pH = 103nM）表現(xiàn)出更好的代謝穩(wěn)定性，更長(zhǎng)的半衰期，水溶性以及減少了對(duì)HERG通道的抑制。

       使用四氫嘧啶并吖庚因骨架進(jìn)行生物電子等排，發(fā)現(xiàn)了一系列新的TRPV1拮抗劑。利用先前由同一研究組報(bào)道的哌嗪脲系列中未公開的SAR，選擇3-三脲甲基-吡啶作為哌 啶環(huán)上最合適的取代基進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在炎癥性疼痛和角叉菜膠誘導(dǎo)的熱痛覺過(guò)敏的體內(nèi)模型中研究其鎮(zhèn)痛活性，盡管化合物32（hTRPV1 IC50 = 6nM;圖5）口服生物利用度低，但當(dāng)以30mg/kg口服給藥時(shí)，化合物32顯著減輕熱痛覺過(guò)敏。隨后，改善水溶性的結(jié)構(gòu)修飾得到哌嗪類似物33（hTRPV1 IC50 = 11nM）。與32（CL = 3.1L/h/kg）相比，該化合物進(jìn)一步改善了大鼠體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（CL = 0.7L/h/kg），在大鼠中以5和30mg/kg顯著逆轉(zhuǎn)了角叉菜膠誘導(dǎo)的熱痛覺過(guò)敏。Purdue Pharma LP公司也對(duì)BCTC進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造以期改善水溶性和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，將BCTC的中心哌嗪環(huán)用四氫吡啶核的生物電子等排替換得到2-吡啶基-3,6-二氫吡啶甲酰胺衍生物。其中類似物34（V116517;圖5）在急性炎癥性完全弗氏佐劑（CFA）模型顯示熱量痛覺過(guò)敏的劑量依賴性逆轉(zhuǎn)，ED50為2mg/kg，還能同時(shí)高效阻斷TRPV1在染色組織中的質(zhì)子激活效應(yīng)。

       5.吡唑-羧酰胺/脲

       有幾篇專利已報(bào)道基于吡唑環(huán)的TRPV1拮抗劑，其中Gr uenenthal GmbH公司對(duì)吡唑脲類和羧酰胺衍生物進(jìn)行了全面深入的構(gòu)效關(guān)系研究，該系列主要基于先前對(duì)N-芐基脲化合物的芐基環(huán)與吡唑環(huán)的取代。主要有含O的苯基乙酰胺（35），苯基丙酰胺（36）或苯基脲（37），均顯示出TPRV1受體的高親和力（hKi CAP值為1, 2和2 nM）。隨后，得到了帶有被N-環(huán)狀基團(tuán)取代的苯基部分的吡唑基甲酰胺/脲衍生物，該類化合物中，苯基環(huán)被各種雜環(huán)烷基如氮雜環(huán)丁烷基，噻唑烷基，吡咯烷基，哌 啶基和嗎啉基環(huán)所取代，其中優(yōu)選化合物氮雜環(huán)丁烷衍生物38和噻唑烷39（圖6）的Ki親和力值分別為15和29nM。Grüntnthalhal公司研究小組也研究了吡唑基甲酰胺和尿素衍生物，帶有被磺?；蚧酋０坊〈谋交糠肿鳛門RPV1配體?；酋；苌铮▓D6所示化合物40）在結(jié)合實(shí)驗(yàn)中Ki值為9nM?；衔餅閹в谢酋０锋湹谋０坊衔铮?1,42和43，其Ki值<1nM（hKi CAP = 0.9, 0.7和0.3nM）。用吡啶部分替換42的苯環(huán)得到吡啶基丙酰胺化合物44和45（44，Ki CAP = 1nM；45，KiCAP = 3nM）

       小結(jié)

       TRPV1拮抗劑能通過(guò)阻斷辣椒堿、質(zhì)子(pH5)、熱等激活TRPV1的效應(yīng)，阻斷疼痛信號(hào)傳導(dǎo)的作用，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。目前開發(fā)出的TRPV1拮抗劑既有來(lái)源于對(duì)天然產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾獲得的芳基脲類化合物，也有來(lái)源于對(duì)高通量篩選獲得的先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造而得到的衍生物，除此之外，近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)并修飾了許多其它結(jié)構(gòu)類型的TRPV1拮抗劑，但靶點(diǎn)相關(guān)的體溫過(guò)高副作用仍然是TRPV1拮抗劑研究的難點(diǎn)，可喜的是，近年來(lái)也陸續(xù)有無(wú)體溫過(guò)高副作用的候選化合物被報(bào)道，其具體結(jié)構(gòu)卻大多未見明確報(bào)道。