早期溶栓治疗,可以缩小心肌梗塞面积、维护左室功能、降低死亡率,因而成为急性心肌梗塞的标准疗法之一。然而当前应用的溶栓剂仍存在明显的缺陷,主要是特异性差,要达到完全溶解血栓的目的,常需较大剂量连续静脉给药,因而增加了全身纤维系统激活致出血的危险性。如何将栓剂特异性靶向到血栓部位,一者提高溶栓效力,二者降低全身出血等副反应,一直是该领域研究的热点,近年来,分子生物学技术的飞速发展,为解决溶栓导向性问题提供了很多有效途径,兹就这方面的研究进展作一简要综述。
1靶向溶栓剂的构建
近年来,运用分子生物学理论和基因工程技术,对现有的溶栓剂分子进行重组和修饰,通过增加纤维蛋白结合位点或将溶栓剂与特异性抗体连接,构建了很多新型的,特异的靶向溶栓剂。
1.1 t-PA/u-PA杂合体: t-PA和u-PA是两种主要的生理性纤溶酶原活化剂,均可通过裂解Arg-Val键而将纤溶酶原转变为纤溶酶,但二者又有其各自的特点。 t-PA具有对纤维蛋白特异性亲和作用,这是由于t-PA分子的环饼结构域(Kringlez)带有一个赖氨酸结合位点(LBS),可介导与纤维蛋白结合;u-PA对纤维蛋白没有特异性,但对纤溶酶原具有很强的专一催化作用。为了充分利用二者的长处,Agnelli等[1]构建了由来片t-PA a链及u-PA的丝氨酸蛋白酶部分组成的杂合体,动物体内实验表明,其溶栓效力提高了3-16倍,循环半衰期延长6-20倍。但也有些类似的杂合体并显示出纤维蛋白特异性亲和性。Novokhatry等[2]通过差异扫描测热法(differential scanning calorimetry)研究了这种杂合蛋白分子内结构域之间的相互作用,结果显示t-PA的LBS与来自u-PA的leu144-lys157的残基结合,从而封闭了LBS,使其与纤维蛋白的亲和性减弱。
1.2特异性抗体靶向溶栓剂:利用单克降抗体与其相应抗原的高度特异性亲和作用来实现溶栓剂的靶向作用。一种方法是将抗体通过化学交联剂交联至溶栓剂分子上,但由于来源于动物的单克隆抗体的异体成分会引起人体的免疫反应,故近来多应用基因工程技术将编码抗体结合位点和纤溶酶原激活剂催化位点的两种基因杂交后表达出融合蛋白,这样可以以人的免疫球蛋白代替大部分抗体的异体结构,减少免疫反应[3]。Holvoet等[4]应用基因重组技术构建了两个重组的杂合分子:K12G0S32和K12G2S32,前者是由scu-PA的低分子量衍生物(Ala132→Leu441)与纤维蛋白片段D-二聚体特异性单克隆抗体的可变区片段Fv组成的杂合分子;后者是用Glu取体Asn88,从而使Fv脱糖基化。体内外溶栓实验表明:K12G0S32的溶栓效力较rscu-PA提高了10倍,而K12G2S32提高了2倍,但K12G2S32的血浆半衰期较rscu-PA延长了4倍。提示这种杂合的抗体靶向性PA不仅可增加特异性溶栓效力,而且可减少清除率。
此外,大量研究证明,血管紧张素转移酶(ACE)的单克隆抗体静脉注射后能积聚在多种动物的肺部。Muzykanktor等[5]根据一特性,使用Streptavidin作用交联剂,将scu-PA、t-PA及SK分别与抗ACE单克隆抗体交联,动物体内实验表明,这些交联物对肺血管有特异靶向性,并且延长了在肺血管床滞留的时间,为肺栓塞的纤溶治疗提供了一个研究基础。
1.3 t-PA/P-selectin融合蛋白:P-selectin是血管粘附蛋白选择素家族中的成员之一,是一种分子量为140kD的糖蛋白。P-selectin主要存在于血小板的a颗粒及内皮细胞的Weibel-Palade小体中,内皮细胞及血小板受环境刺激活化时,P-selectin迅速转移到细胞表面,在血栓形成初期的白细胞贴壁流动中起着非常重要的作用。P-selectin的配基主要存在于白细胞,单核细胞及某些淋巴细胞表面。Fujise等应用基因工程技术表达出含t-PA及P-selectin的融合蛋白,体内溶栓实验表明,该杂合分子具备与t-PA一样的溶栓活性,而且保存了P-selectin配基结合的能力,提示这种杂合蛋白可能提供一种靶向t-PA到血栓区域的有效方法。
1.4 rscu-PA/AV杂合体:Annexin(AV)是从人胎盘中纯化 的一种抗凝蛋白,在Ca2 的存在下,其对裸露在活化血小板膜上的磷脂酰丝氨酸(PS)具有高度的亲和性,因而AV可作为一种靶向剂,将溶栓剂靶向到富含血小板的血栓。无论是应用化学方法构建的AV与UD交联物[7],还是应用基因重组技术获得的rscu-PA/AV杂合体[8]均获得了交叉分子的酶活性及膜结合活性,从而增加了对血栓的特异性,提高了溶栓效力。
1.5 t-PA或u-PA突变体:Yamada等通过在 t-PA分子中引入Arg-Gly-Asp(RGD)序列构建了几种突变体 t-PA。实验表明,这种突变体具有以RGK依赖的方式对血小板整合素(如α2Ⅱβ2)高度亲和的特性。同时仍保留了t-PA一样的纤溶活性,提示这种双功能分子可用作血小板血栓的特异性溶栓剂。董晨等[10]将人工合成的编码GPRP四肽的寡核苷酸序列连接至scu-PA(144-411)克隆脱氨核糖核酸(cDNA)的5’端,并将其重组克隆到表达载体PKK233-2中,在大肠杆菌中得到5%的表达量。体外实验表明,这种突变体纤溶效率为LUK的2-3倍,对纤维蛋白的亲和性比LUK提高了6倍,且对纤维蛋白原亲和力很强,提示GPRP四肽可提高尿激酶对纤维蛋白的专一性。
构建具有趋血栓特异性的靶向溶栓剂是实验导向溶栓的一个主要途径,然而尽管应用基因工程技术构建了很多这类新型靶向溶栓剂,但其溶栓效力及血栓特异性作用仍达不到理想的程度,因而仍处在实验研究阶段,未能应用于临床。
2 脂质体靶向携载溶栓剂
脂质体是一种由磷脂双分子层组成的囊泡,由于其免疫原性低,体内易代谢,无毒副作用,因而可作为一种理想的药物载体。晚近,很多研究表明[11,12],应用脂质体包裹t-PA或链激酶(SK),可大大降低出血等并发症,同时促进了SK被递送到血栓及其附近的浓度。应用的动物血栓模型观察表明,脂质体包裹SK恢复血管再通的时间只游离SK的50%。凌世长等[13]应用RGDS多肽修饰的脂质体包裹尿激酶(UK),利用RGDS与活化血小板表面的纤维蛋白原受体的特异性亲和作用,引导脂质体溶栓剂的靶向性溶栓效应。
脂质体靶向携载溶栓剂为实现导向溶栓提供了一种新的方法,但由于仍然存在很多问题未得到解决,如脂质体进入血液循环后,易被网状内皮系统清除,在血栓部位不易达到有效浓度;另外,如何控制脂质体在血栓部位释放溶栓剂,仍未能解决,因而限制了该技术的进一步应用。
3 导管导向溶栓:
对于有些血栓性疾病,如肺栓塞,静脉给药常难凑效。应用局部导管直接在血栓部位给药,可大大减低药物剂量,减轻副反应,同时达到快速、完全溶栓之目的[14,15]。如Beitzke等通过局部导管给药治疗一例左肺动脉栓塞的3岁患儿,取得成功,血栓完全溶解,未出现任何副反应。对于急性心肌梗塞(AMI)患者应用溶栓治疗可使血管再通,降低死亡率。但大样本调查表明仍有20%-35%的病例溶栓失败。而且还有10%-15%的病人出现再梗塞。近年来,主张对AMI应用经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)直接治疗。Grines等[16]对比了PTCA溶栓治疗的效果,二者可获同样的治疗效果;使用t-PA治疗的病人2%发生颅内出血,而PTCA组无事件发生。
应用局部导管直接给药或是经PTCA直接消除血栓是治疗血栓的最佳途径,但需要较高的技术设备条件,而且对患者有一定创伤,不易普及开展。
4 基因定位转移
随着分子生物学理论与技术的日益发展,应用基因治疗某些疾病成为可能。Dichek等[17]在体外应用重组t-PA逆转录病毒载体,转染动脉和静脉的内皮细胞,并在stent和Graft膜上培养,培养后的内皮细胞再植入动脉内,其血中t-PA的浓度可升高10-30倍,并持续2-3个月,可以有效防止实验性血栓形成与血管再狭窄。在此基础上,有些学者提出能否将t-PA或prcu-PA的cDNA定向转移到血栓部位,使其在该处表达溶栓剂,发挥直接溶栓作用,进而防止再梗塞。目前仍未见成功的报导,但无疑是今后研究的方向。
参考文献
Agelli G,Pa scucci C,Nenci G,et al.Thrombolymic and haemorrhagic effects of bolus dosed of t-PA and a hybrid plasminogen activator with prologed plasma half life.Thromb Haemast,1993,70:294
Novokhatny V,Medved L,Lijnen R,et al.Tissue-type plasminogen activator (t-PA)interacts tieh urokinase-type plasmigen activator (u-PA) via t-PA’s lysine binding site.J Biol Chem,1995,270:8680
Runge MS,Laruence AH,Christoph B,et al.Enhanced thrombolytic and antithrombotic potency of a fibrin-targeted plasminogen activator in baboons,Circulation,1996,94:1412
Holvoet P,Laroche Y,Stassen JM,et al.Pharmacokinetic and thrombolytic properties of chimeric plasminogen activators consisting of a single-chain Fv fragment of a fibrin-specific antibody fused to sinlge-chain urodinasw.Blood,1993,81:696
Muzykantov VR,Barnathan ES,Atochina EN,et al.Targeting of antibody conjugated plasminogen activator to the pulmonary vasculatrue.J Pharmacol Exp Therapeut,1996,279:1026
Fujise,Kenichi,Revelle BM,et al.A tissue plasminogen activator /P-selection fusion protein is an effective thrombolytic agent.Circulation,1997,95:715
Tanaka K,Einaga KI,Tsuchiyama H,et al.Preparation and characterization of a disulfide-linked bioconjugate of annexin V with the B-chain of urokinase:An improved fibrinolytic agent targeted to phospholipid-containing thrombi.Biochemistry,1996,35:922
Okadyashi K,Tsujidawa M,Morita M,et al.Secretory production of recombineut urokinase-type plasminogen activator-annexin V chimeras in Pichia postoris,Gene,1996,177:69
Yanada T,Shimada T,Kikuchi M,Integrin-specific tissue-type plasminogen activator engineered by introduction of the Arg-Gly-Asp sequence.Biochem Biophys Res Commun,1996,228:306
黄晨,陈晓春,华子春,等。GPRT-Scu-PA(144,4N)的基因构建及其性质的研究,生物化学与生物生理学报1996,28:479
Heeremans JLM,Grangaram-Panday RS,Berg AVD,et al.Specific thrombolytic treatment:the encapsulation of t-PA in loposome.J Liposome Res,1993,3:335
Nguyen PP,O’Rear EA,Johnson AE,et al.Accelerated thrombolysis and reperfustion in a canine model of myocardial infarction by liposomal encapsulation of atreptokinasw.Circ Res,1990,66:875
凌世长,田青,苏静怡,等。精-甘-天-丝氨酸四肽修饰的脂质体作为药物载体导向溶性的研究,北京医科大学学报,1994,26:174
Beitzka A,Zobel G,Zenz W,et al.Catheter-directed thrombolysis with recombinant tissue plasminogen activator for acute pulmonary embolism afte Fontan operation.Pediatr Cardiol,1996,17:410
Holder CA,Bell A,Lunndell AL,et al.Isolated straight simes and deep cerebral venous thrombosis successful treatment with local infusion of urodinasw.J Neurosurg,19 97,86:704
Grines CL,Browne KF,Marco J et al..A compatison of immediate angioplasty with thrombolytic therapy for acute myocardial infarction,N Engl J Med,1993;328:673
Dichek DA,Nussbaum D,Degen STF,et al.Enhancement of the Fibrinolytic activity of sheep endothelial cells by retroviral vector-mediated gene transfer.Bloos,1991,77:533