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        1. 上海喬木化學科技有限公司
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          雷帕霉素作用機理和臨床應用

          雷帕霉素(RAPA)是一種新型大環內酯類免疫抑制劑。RAPA通過不同的細胞因子受體阻斷信號傳導,阻斷T淋巴細胞及其他細胞由G1期至S期的進程,從而發揮免疫抑制效應。從目前臨床應用來看,RAPA有很好的抗排斥作用,且與環孢霉素A(CsA)和FK506等免疫抑制劑有良好的協同作用,是一種療效好,低毒,無腎毒性的新型免疫抑制劑。

            雷帕霉素(Rapamycin,RAPA,RPM),又名Sirolimus,屬大環內酯類抗生素,與FK506的結構相似。起初RAPA被研究作為低毒性的抗真菌藥物,1977年發現RAPA具有免疫抑制作用,1989年開始把RAPA作為治療器官移植的排斥反應的新藥進行試用,目前RAPA的Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗已結束,Ⅲ期臨床試驗正在進行之中。RAPA的分子式為C51H79NO13,分子量991KD,為白色固體結晶,熔點為183-185℃,親脂性,溶解于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等有機溶劑,極微溶于水,幾乎不溶于*。從目前動物實驗及臨床應用的效果看,RAPA是一種療效好,低毒,無腎毒性的新型免疫抑制劑[1-4]。

            1. 作用機理 
            盡管RAPA和FK506為結構相似的大環內酯類抗生素,但卻有非常不同的免疫抑制機制。FK506抑制T淋巴細胞由G0期至G1期的增殖,而RAPA則通過不同的細胞因子受體阻斷信號傳導,阻斷T淋巴細胞及其他細胞由G1期至S期的進程,和FK506相比,RAPA可阻斷T淋巴細胞和B淋巴細胞的鈣依賴性和非鈣依賴性的信號傳導通路。

            RAPA和FK506一樣,結合在相同的免疫親和蛋白(immunophilin)FKBP12上,形成RAPA-FKBP12復合物,這種復合物不能與鈣調素結合,并且RAPA亦不抑制T細胞的早期激活或直接減少細胞因子的合成[5]。這種復合物的靶蛋白最早是在酵母菌中被確定,稱為TOR1和TOR2。1996年,Abraham等[5]證實了一種哺乳類動物的RAPA靶蛋白,稱為mTOR(FPAP,PAFT,SEP),這種蛋白的突變可對RAPA產生耐受。mTOR是一種多功能激酶,在淋巴細胞的共刺激活化和細胞周期過程中均存在。最近,RAPA-FKBP12-mTOR復合物的結構已被確定[6]。

            信號通過IL-2受體或生長因子受體激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)鏈且導致蛋白激酶B(PKB)的活化。PKB直接激活mTOR[7],mTOR可調節至少三鐘在翻譯過程中有重要作用的蛋白:4E-BP1,p70S6K和真核細胞翻譯起始因子4GI(eIF4GI)。4E-BP1通常與mRNA 
          5\'帽狀結合蛋白eIF-4E結合并抑制其活性,進而抑制了翻譯的開始。但mTOR直接促使4E-BP1磷酸化[8],消除了eIF-4E/4E-BP1之間相互作用[9],降低了4E-BP1對eIF-4E的親和力,隨之松解了它對翻譯開始的抑制。RAPA-FKBP復合物與mTOR結合后抑制了mTOR的作用。

            研究發現RAPA能抑制70-KDaS6激酶(p70S6K)的活性,該酶與細胞周期中的許多關鍵的不同細胞過程有密切的關系。但是在無細胞體系(cell-free 
          system)中,RAPA-PKBP復合物卻不能抑制p70S6K的活性,亦即RAPA-PKBP復合物與p70S6K之間無直接的相互作用,故推測RAPA可能作用于p70S6K之前的過程,抑制其他激酶或激活磷酸酶 
          ,其結果是RAPA至少抑制二種底物:①促進蛋白合成的S6核糖體蛋白,②誘導增殖細胞核抗原(PCNA)基因的轉錄誘導的cAMP反應元件調節因子(CREM)[5]。PCNA對DNA多聚酶δ來說是一種必要的過程因子,同時在細胞進入S期的過程中亦是需要的。

            RAPA能降低細胞周期依賴性激酶(cdk)和細胞周期蛋白(cyclin)復合物激酶的活性。細胞周期全過程需要不間斷的cdk和cyclin復合物的活化。RAPA對cdk2、cdk4、cyclinD和cyclinE的蛋白水平無任何影響,但卻能降低cdk4-cyclinD和cdk2-cyclinE復合物的激酶活性[5]。在G1期的中晚期進程中,這些激酶的活性包括從cyclin-cdk復合物中去除cyclin依賴的激酶抑制因子p27kip1,RAPA通過抑制了cyclin-cdk復合物激酶的活性,從而預防了p27的清除,阻斷了cdk4-cyclinD和cdk2-cyclinE復合物的活化,結果導致之后的細胞進程被抑制:視網膜母細胞瘤蛋白(Rb)的過磷酸化和Rb-E2F復合物的分離。E2F轉錄因子的活化降低導致了細胞周期蛋白cdc2、cyclinA以及轉錄活性需要的絲氨酸/蘇氨酸激酶的下調。和RNA聚合酶 
          1、3受抑制一樣,Rb的滅活也可以阻斷包括細胞的增生和分化在內的其他途徑。 
            RAPA對在細胞周期中有關鍵作用的原癌基因Bcl-2的轉錄有抑制作用,Bcl-2的表達減少可促使活化的淋巴細胞凋亡。 
            最近報道,RAPA可預防CD-28介導的IKBα的下調,抑制了c-rel的細胞核易位。c-rel是一種CD-28反應元件調節子結合因子,能使IL-2的基因表達持續下調[5]。

            RAPA對細胞由G1期至S期的發展的干擾作用,在體外實驗證實它不是一種有效的細胞因子合成抑制劑,而是對活化T細胞和B細胞的生長因子和細胞因子等產生相反作用。RAPA不局限于對免疫系統的細胞產生作用,它亦能抑制平滑肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞等的增殖[10,11]。

          2. 臨床應用 
          2.1 藥物分布與代謝 
            RAPA在動物實驗和臨床應用中的給藥方式較多,有腹腔內注射、靜脈注射及口服等??诜盟幒蠹s1.5~2小時可達峰值,口服后的平均生物利用度在腎移植受者為15%[12],半衰期為62小時[13]。藥物吸收入血后,95%分布于紅細胞內[14],血漿中含量只占3%,游離狀態存在的藥物極少。因此臨床上以全血標本來監測RAPA的血藥濃度。血藥的Cmax和AUC值與劑量成正比。檢測血藥濃度的最好方法是高效液相色譜法(HPLC),該方法靈敏度高[15]。Serkova等[16]在猴肺移植實驗中檢測到RAPA在組織中的分布以膽囊、胰腺、移植肺、小腦、腎、脾最高。在人類RAPA的濃度分布以肺、心、腎、胰腺、脾、肝等臟器中較高。RAPA主要經細胞色素P450系統代謝[14 
          ,17],并經膽汁排出,故對細胞色素P450系統有影響的藥物,可對RAPA的藥物動力學產生影響。 
          2.2 臨床應用效果 
            在大量的動物實驗證實RAPA是一種安全有效的新型免疫移植劑后,近幾年已進行大量臨床觀察,目前已進行到第Ⅲ期臨床試驗,試驗采用RAPA聯合MMF或Aza及類固醇與CsA、FK506等做藥效對比,或者是RAPA聯合CsA或FK506等藥物以探討聯合用藥的療效。

            Kahan[18]教授在一項多中心的Ⅱ期臨床試驗中將149名腎移植患者隨機分成6組,3組為安慰劑、1或3mg/m2/day的 
          RAPA聯合應用類固醇及全量CsA,3組為1、3或5mg/m2/day 的RAPA聯合應用類固醇及目標血濃度為全量的50%的CsA 
          ,結果顯示移植后頭6個月內,病理證實的急性排斥反應安慰劑組為30.0%,1、3mg/m2/day 
          RAPA和全量CsA組為8.5%(P=0.028),應用RAPA及減量的CsA治療的病人的急性排斥反應較低.各組中1年的病人及移植物的存活率無明顯差異,RAPA的應用并未增加CsA的副作用,但在接受全量CsA及3mg/m2/day的RAPA的病人有肺炎增高的傾向.

            一項歐洲11個移植中心的研究報告[19],將83名腎移植病人分成RAPA及CsA組,均聯合應用類固醇及Aza,結果顯示兩組出現的急性排斥反應相似,分別為42%及38%,1年的人/腎存活率亦無明顯差異,RAPA組為100%/98%,CsA組為90%/90%,RAPA 
          組的腎功能較好,因RAPA引起的可逆性副作用高脂血癥、白細胞及血小板減少癥、肺炎增加傾向等在血藥濃度由30ng/ml降至15ng/ml后均有好轉。MacDonald[20]的三期臨床報告及Ponticelli[21]在研究HLA錯配的腎移植病人應用RAPA時取得很好的效果,在RAPA用量為2mg/day及5mg/day組,移植物急性排斥率明顯降低,未發現與免疫抑制劑相關的副作用。

            肝移植后在一些病人中出現肝纖維化,這一過程可能是由于抗排斥治療所致。有學者應用RAPA進行動物實驗時觀察到,RAPA 
          能抑制大鼠模型的細胞外基質沉積,降低血小板生長因子,從而減少肝臟星型細胞的增[22],但在人體中RAPA是否亦能抑制移植肝的纖維化,尚無明確證據。 
            慢性移植物血管病變(CGVD)已被定義為是一種常規移植免疫治療過程中的慢性進行性血管病理變化,對移植物長期存活影響很大。Poston[23]應用RAPA治療同種心臟移植后的CGVD動物模型發現,RAPA能明顯抑制CD4+T細胞和巨噬細胞在移植物血管周邊的浸潤,降低移植物抗供者抗體的水平。

            CsA和FK506與藥物源性的腎功能障礙有關,特別是在移植腎功能延遲恢復的過程中,治療上應盡量避免有腎毒性的藥物。至今為止,尚未發現RAPA有明顯的腎毒性,基于這點考慮Hong及Kahan等[24]選擇RAPA對6名被評估為移植腎功能延遲恢復的高危腎功能受者進行治療,同時應用抗CD25單抗舒萊(simulect),RAPA用量為2~12mg/day,血藥濃度維持在10~20ng/ml,結果顯示最初2個月中,無一患者出現病理學證實的急排、細胞因子釋放綜合癥或過敏反應。所有病人在術后8周內腎功能恢復,研究者認為移植術后早期RAPA聯合應用simulect及類固醇提供了一種有前景的基礎治療,可避免應用CsA,促進器官缺血及再灌注損傷的恢復。

            RAPA與CsA、FK506、MMF等聯合應用均有良好的協同作用,其益處在于①減少了治療方案中各種免疫抑制劑的用量,②減少了免疫抑制劑的副作用,③增強了免疫抑制的效果。

          2.3 用量與監測

            RAPA的治療方案多種多樣,且單獨給藥的劑量與聯合CsA或FK506等藥物使用的劑量區別較大。維持血藥濃度亦各有區別。Groth等[14]在以RAPA為基礎的免疫抑制治療與CsA為基礎的免疫抑制治療對照研究中,RAPA口服液的初始劑量為16-24mg/m2/day,隨后7-10天用量為8-12mg/m2/day,血藥濃度穩定在30ng/ml,2個月后調整RAPA用量直至血藥濃度穩定在15ng/ml,均在早晨以水或橙汁一次性沖服,一日一次,前12周每周監測1次血藥濃度,之后每個月監測1次。觀察到血藥濃度與藥物毒性成正比,但其副作用是可逆的。當血藥濃度降低后,副作用均好轉。故Groth認為血藥濃度以保持于10-20ng/ml為好。Kahan認為血藥濃度大于15ng/ml時,即與甘油三酯的升高及血紅蛋白、白細胞或血小板減少有關[25]。當RAPA與FK506聯合應用時,其血藥濃度保持在6-12ng/ml即有降低急性排斥率的作用,且毒性小。在一系列的肝,腎,胰腺移植的病人中服用5mg/day的RAPA及低劑量的FK506(0.03mg/kg/day)預防急性排斥,且以各自濃度水平維持在3-7ng/ml及6-12ng/ml為準,均取得非常滿意的移植物功能[26]。

            與CsA合用時,RAPA的用量較單獨使用時要少,建議RAPA的濃度維持于5-15ng/ml,同時CsA用量亦可減少,但CsA濃度最少要維持于50-150ng/ml[18]。 
          目前認為由于RAPA的半衰期較長,故無需每天測定其濃度,首次測定可在服藥后4天,第一個月內每周測定1-2次,第二個月每周測定1次,之后每月測定一次或在有臨床需要時進行檢測,例如停用或增加了對細胞色素P450系統代謝有影響的藥物,或懷疑患者未遵醫囑服藥,胃腸功能紊亂及毒副作用明顯時。

          3. 副作用 
            RAPA有與FK506相似的副作用。在大量的臨床試驗中發現其副作用有劑量依賴性,并且為可逆的,治療劑量的RAPA尚未發現有明顯的腎毒性,無齒齦增生[19]。主要毒副作用包括:頭痛,惡心,頭暈,鼻出血,關節疼痛。實驗室檢查異常包括:血小板減少,白細胞減少,血色素降低,高甘油三酯血癥,高膽固醇血癥,高血糖,肝酶升高(SGOT,SGPT),乳酸脫氫酶升高,低鉀,低鎂血癥等[4,18,19,27,28]。最近有報道稱服用RAPA可產生眼皮浮腫[29],而導致血漿磷酸鹽水平較低的原因被認為是以RAPA為基礎的免疫抑制治療延長了磷酸鹽自移植腎臟的排泄[30]。與其他免疫抑制劑一樣,RAPA有增加感染的機會,有報道稱特別有肺炎增加的傾向,但其他機會性感染的發生與CsA無明顯差異[18,19]。 

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