FABP4 抑制劑助力治療Ⅱ型糖尿病及動脈粥樣硬化等代謝性疾病
慢性代謝性疾�。ǚ逝�，糖尿病，動脈粥樣硬化，脂肪肝等）已經(jīng)成為威脅人類健康的重要因素之一。尤其是全球糖尿病患者人數(shù)持續(xù)增長，國際糖尿病聯(lián)盟預(yù)測2017年全球糖尿病的患病人群已達(dá)到4.25億人，預(yù)計到2045年將達(dá)到6.29億人。其中2型糖尿病占90%以上，嚴(yán)重危害人類健康，影響患者生活質(zhì)量。目前臨床上糖尿病的治療仍主要依賴降糖藥物，而面對病因復(fù)雜、個體差異大的Ⅱ型糖尿病，傳統(tǒng)降糖藥物的治療效果存在不同程度的局限及不良反應(yīng)。因此，臨床迫切需要安全有效、基于不同作用機(jī)制的抗糖尿病治療藥物供臨床醫(yī)生為不同的患者制定針對性的治療方案。
脂肪酸結(jié)合蛋白 (Fatty acid-binding protein，F(xiàn)ABP) 是脂質(zhì)結(jié)合蛋白超家族成員，在脂肪酸的攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用，并涉及生物體的其它生命過程。而 FABP4 作為該家族的重要成員，主要表達(dá)于脂肪細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中，其能夠可逆結(jié)合游離脂肪酸及其它疏水性配體，從而影響其在細(xì)胞內(nèi)定位，它還能通過蛋白間相互作用形成脂肪酸信號的傳感器，成為調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝及炎癥通路的關(guān)鍵因子。FABP4 基因敲除的小鼠可以提高胰島素敏感性和改善口服糖耐量。因此，其是治療Ⅱ型糖尿病等代謝性疾病的潛在藥物靶標(biāo)。
目前尚未有 FABP4 抑制劑進(jìn)入臨床研究，其原因主要是因為化合物的理化性質(zhì)差，選擇性差，尤其是抑制 FABP3 將導(dǎo)致嚴(yán)重的心肌損傷。此外,FABP4 的抑制會導(dǎo)致FABP5 的功能性代償。因此，尋找活性強(qiáng)、選擇性高、藥代動力學(xué)性質(zhì)好的 FABP4 小分子抑制劑已成為研發(fā)的熱點。最近一項研究報道了通過基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計發(fā)現(xiàn)高選擇性 FABP4 小分子抑制劑， 其不僅具有良好的體內(nèi)外活性，而且具有優(yōu)良的代謝穩(wěn)定性和體內(nèi)降糖效果。
研究動態(tài)
首先，作者利用基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計對化合物9進(jìn)行多輪的結(jié)構(gòu)改造，最終發(fā)現(xiàn)了化合物 16dk 和 16do，其對 FABP4 的 Ki 值分別為 0.21 μM 和 0.20 μM, 優(yōu)于陽性藥 BMS309403（圖1）。有意思的是他們發(fā)現(xiàn)在化合物苯環(huán)的2位引入 F 原子活性消失，而在苯環(huán)的4位和6位引入F原子活性提高，這一原因是由于在2位引入取代基會與磺酰胺中的一個氧原子發(fā)生碰撞，進(jìn)而導(dǎo)致苯環(huán)角度發(fā)生43度的偏轉(zhuǎn)，從而破壞了蛋白中水分子介導(dǎo)的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，使得活性消失。而在4位和6位引入F原子的化合物 16dk 和 16do 與靶蛋白的結(jié)合構(gòu)象基本一致。共晶復(fù)合物結(jié)果揭示了這些現(xiàn)象（圖2）。
圖1. 兩種化合物（圖片來源：《European Journal of Medicinal Chemistry》）
圖2. 化合物與FABP4蛋白的共晶復(fù)合物
（A）16di（藍(lán)色）與16do與FABP4的共晶復(fù)合物。
（B）FABP4蛋白中水分子介導(dǎo)的氫鍵網(wǎng)絡(luò)（圖片來源：《European Journal of Medicinal Chemistry》）
隨后作者又挑選了代表性化合物進(jìn)行選擇性測試，結(jié)果顯示化合物對 FABP3 具有很好的選擇性，可以避免一些心肌損傷的毒副作用。體外肝微粒體穩(wěn)定性實驗證明化合物 16dk 和 16do 在小鼠、大鼠和人的肝微粒體中均具有很好的代謝穩(wěn)定性。糖尿病模型小鼠體內(nèi)實驗表明，化合物 16dk 和 16do 可以改善小鼠的空腹血糖，提高胰島素敏感性，改善口服糖耐量（圖3）。血清指標(biāo)測定顯示，化合物可以降低谷草轉(zhuǎn)氨酶，谷丙轉(zhuǎn)氨酶，甘油三酯，游離脂肪酸的含量，表明化合物可以改善和肝功能脂質(zhì)代謝狀況（圖4）。實驗結(jié)束后，對小鼠體重和重要臟器官進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其重量無明顯差異，表明兩個化合物無明顯毒性。
圖3. 化合物16dk和16do的體內(nèi)藥效
（A）化合物對小鼠空腹血糖的影響；
（B-E）化合物對小鼠口服糖耐量的影響；
（F）化合物對小鼠的胰島素敏感性影響（圖片來源：《European Journal of Medicinal Chemistry》）
圖4. 化合物 16dk 和 16do 對小鼠血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)，谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)，甘油三酯(TG)，總膽固醇(TCH)，和游離脂肪酸(NEFA)含量的影響（圖片來源：《European Journal of Medicinal Chemistry》）
M君有話說：
FABP4 作為調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝及炎癥通路的關(guān)鍵因子，是具有極大潛力的治療Ⅱ型糖尿病及動脈粥樣硬化等代謝性疾病的藥物靶標(biāo)。本研究利用基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計發(fā)現(xiàn)了選擇性 FABP4 小分子抑制劑，為開發(fā)新型治療Ⅱ型糖尿病及動脈粥樣硬化等代謝性疾病的藥物提供指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] Yingxia Li, et al. From Hit to Lead: Structure-based Discovery of Naphthalene-1-Sulfonamide Derivatives as Potent and Selective Inhibitors of Fatty Acid Binding Protein 4. Eur. J. Med. Chem., 2018, 154, 44-59.
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相關(guān)產(chǎn)品
BMS-309403是有效，選擇和可滲透細(xì)胞的脂肪酸結(jié)合蛋白 (aFABP) 抑制劑。
HTS01037是結(jié)合脂肪酸的抑制劑。它也是由 AFABP / aP2 介導(dǎo)的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的拮抗劑，Ki值為 0.67 μM。
