C5a受体颉颃剂及其在动物疾病模型治疗中的研究进展

C5a受体颉颃剂及其在动物疾病模型治疗中的研究进展

张泽英;刘东旭

【摘要】C5a受体是人和动物体内补体系统的重要组成部分,与C5a结合后介导了众多生物学效应,参与了许多疾病的发生、发展,并在多种病变中起重要作用,如器官缺血再灌注损伤、急性肺损伤、脓毒血症、类风湿性关节炎、肾小球肾炎等疾病.如何抑制C5a受体的生物活性,从而减轻炎症反应一直是免疫学研究的热点问题.文章着重介绍了C5a受体颉颃剂及其在动物疾病模型治疗中的研究进展.

【期刊名称】《中国畜牧兽医》

【年(卷),期】2014(041)002

【总页数】6页(P158-163)

【关键词】C5a;C5a受体;颉颃剂;补体;治疗

【作者】张泽英;刘东旭

【作者单位】武汉生物工程学院食品工程系,湖北武汉430015;湖北大学生命科学学院,湖北武汉430062;湖北大学生命科学学院,湖北武汉430062

【正文语种】中文

【中图分类】S852.4

补体是人与动物血清中正常存在的、与免疫有关的、具有酶活性的一组血清蛋白质或与膜结合的蛋白质。目前已知的补体是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统，故称为补体系统。补体系统在某些激活物如免疫复合

物、某些病原体（落智荣等，2007）等作用下被激活产生许多具有生物活性的片段，如过敏毒素C3a、C4a、C5a。补体C5a是补体发生级联反应激活后补体C5

的裂解片段，是目前最强的过敏毒素，C5a的作用主要通过与C5a受体的结合来

实现。

1 C5a和C5a受体

C5a是一种由酶催化产生的糖蛋白，属于过敏毒素家族中的一员，是一个由74个氨基酸组成的多肽（相对分子质量约为11200），由C5a转化酶催化C5a链产生的。人C5a有4个α螺旋及3个链内二硫键，形成一个三元环，与小鼠、大鼠

C5a分别有60%和54%的氨基酸序列。C5a同源性是补体裂解片段中显示过敏毒素作用最强的介质，分别为C3a和C4a作用的20和2500倍。其具有趋化性因

子的作用，能吸引嗜中性粒细胞和单核细胞游走；能刺激组织中的肥大细胞和血液中的嗜酸性粒细胞，促使其释放组织胺和其他活性介质，导致组织坏死。

C5a可结合在1个信号G蛋白偶联的受体（C5aR/CD88）及1个无信号转导功能的G蛋白偶联受体上。C5aR（又称C5aR1、CD88）是G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor，GPCR）大家族的成员，目前有关C5a受体基因在人类、大鼠、小鼠、犬、奶牛、猪及鱼类等生物中均有报道，且现已通过生物技术克隆出多种生物的C5a受体基因，该基因在人与大鼠、犬、家兔及豚鼠间的序列同

源性分别为70.5%、68.6%、79.5%和67%（Hezmee等，2012）。

早期在中性粒细胞和未成熟的树突状细胞上发现了1个新的7次跨膜受体，称为

C5a样受体（C5a like receptor，C5L2），但由于其不含G 蛋白，又称GPR77，属于C5a受体亚家族成员，在氨基酸序列上与CD88有35%同源性（宋蓉等，2007）。早期研究认为C5L2仅是一个诱饵受体，但近年来研究发现C5L2能与CD88相互作用，引起CD88的负调节，减少病变，另一方面，C5L2在体内、外均能引起HMGB1的释放，增加了脓毒血症的病变，说明C5L2也具有促炎作用

（Li等，2013）。

C5a受体在炎症和免疫反应过程中起重要作用。补体活化，导致大量C5a的产生，并诱导C5a受体在细胞上的异常表达，C5a-C5aR相互作用可调节炎症介质的表达、干扰凝血通路和诱导中性粒细胞功能障碍，最终导致器官功能损伤（朱世明，2010），引发疾病，如尿路感染（Li等，2012）、哮喘（Schmudde等，2012）、术后疼痛（Liang等，2012）、缺血再灌注损伤（Peng等，2010）及乳腺瘤（Hezmee等，2011）等病理发生过程。

2 小分子C5a受体颉颃剂及其在疾病治疗中的应用

1991年小分子C5a受体颉颃剂就已成为众多科学家研究的热点，这个研究甚至比有关C5a受体克隆的研究还早。C5a受体与C5a结合才能活化，从而发挥其一系列的生物学功能。C5a受体含G蛋白偶联受体的7次跨膜结构，与C5a相互作用有2个结合位点。第1个为识别位点，位于细胞外受体的N端，其与C5a的N

端及硫化中心结合；第2个活化位点，是由跨膜区域G蛋白偶联受体和C5a的C 端结合后组成，可介导一系列信号转导途径，其中主要的活化位点是C端的64—74位氨基酸残基。因此，C5a受体颉颃剂大都是模拟C5a活性C端氨基酸残基合成的肽段，其基本原理是以C5a活性C端的64—74位氨基酸残基某个修饰键或

是某一部分氨基酸序列作为研究对象，对其进行构效关系研究（王会会等，2010）。已报道的小分子C5a受体颉颃剂根据其结构大致可分为肽类和非肽类，而肽类又分为环肽类和非环肽类，其中研究最广泛的为环肽类颉颃剂。

2.1 环肽类C5a受体颉颃剂环肽PMX53（AcF-［OPdChaWR］）（图1）是目前研究最广泛且最有效的C5a受体颉颃剂，结构式中环状氨基序列是由鸟氨酸残

基侧链上的氨基和精氨酸残基主链上的羧基构成的肽键连接（陈月等，2007）。PMX53由Peptech和Promics公司联合开发，其与人、大鼠、犬等生物体内的

C5a受体有较高的亲和性，而与山羊、猪、豚鼠、小鼠和家兔体内的C5a受体的

亲和力较弱（Woodruff等，2001）。PMX53在多项动物试验中具有良好的疗效，其半数抑制浓度（IC50）在毫摩尔级，能抑制C5a诱导的脱颗粒及C5a刺激的G 蛋白活化。Manthey等（2011）在小鼠动脉粥样硬化模型体内静脉注射PMX53（3mg/kg，每周注射3次），同时口服 PMX53 （1mg/（kg·d）），持续25周，减少了小鼠动脉粥样硬化的病灶面积。Arumugam等（2002，2004）分别

将PMX53应用于大鼠小肠缺血再灌注和大鼠肝缺血再灌注，在大鼠小肠或肝缺血前口服或静脉注射PMX53，均能显著减轻模型临床症状，减少模型中 TNF-α。Garrett等（2009）在小鼠脑出血模型中腹腔注射PMX53（1mg/kg），能减少

脑内积水，减少粒细胞浸润率，改善大脑功能。Woodruff等（2004）在大鼠后

肢缺血前10min或再灌注前10min静注PMX53（1mg/kg）或缺血前30min口服PMX53（10mg/kg）均能显著减少由缺血再灌注引起的肌酸激酶、乳酸脱氢酶、血清丙氨酸转氨酶与血清天门冬氨酸转氨酶之比、肌氨酸胺、尿素氮、髓过氧化物酶，减轻了组织损伤，提高了存活率。PMX53还可用于关节炎（Woodruff 等，2002）、脓毒血症（Huber-Lang等，2002）、中枢神经系统疾病（Woodruff等，2010）等疾病的治疗。由于PMX53可通过多种给药方式，包

括静脉注射、腹腔注射、口服、含片、肠道给药等，在体内均能快速代谢，主要通过肝脏消除，所以其在临床上应用较为方便。

研究者在探索对PMX53的苯丙氨酸残基修饰后的效果时发现了PMX205（HC-［OPd-ChaWR］）（图2）（Qu等，2009）。Ager等（2008）在Tg2576小鼠阿尔茨海默病模型中通过饮水连续12周给予PMX205，饲喂PMX205组的小

鼠相对于未饲喂组的小鼠，纤维淀粉样蛋白减少了54%，总β淀粉样蛋白（Aβ）及活化的小胶质细胞分别减少了29%和49%，试验结果表明，在小鼠阿尔茨海默病模型中用PMX205封闭C5a受体可减轻病理症状，提高小鼠的认知能力。Woodruff等（2005）在炎症性肠病模型中的研究结果表明，PMX205比