5-羥色胺(5-HT，又稱血清素)是一種血管收縮物質(zhì)，廣泛的參與了如血管功能、止血、肝再生、腸動力、胰島素分泌、免疫反應(yīng)等生理過程。脊椎動物的5-HT能信號系統(tǒng)非常復雜。5-HT生物合成和代謝過程中，色氨酸羥化酶(TPH)是催化合成5-HT(5-HTP)的起始和限速酶(圖1)。

但在當時稱為TPH(現(xiàn)在稱為TPH1)基因消融小鼠中發(fā)現(xiàn)，大腦內(nèi)的5-HT含量卻在正常水平，揭示了第二種異構(gòu)體TPH2的存在。后來發(fā)現(xiàn)TPH有兩種分型——TPH1和TPH2，他們是兩種高度同源的蛋白質(zhì)，但動力學性質(zhì)和組織分布卻不同。TPH2主要表達于腦干中縫神經(jīng)元和腸道肌腸層神經(jīng)元，被認為是5-HT中樞神經(jīng)遞質(zhì)池的來源；而大多數(shù)血液中的5-HTP是由胃腸道表達TPH1的ECs合成的，儲存在血栓性細胞密集顆粒中，在活化部位的血小板釋放發(fā)揮其調(diào)節(jié)激素作用。TPH1也存在于其他外周組織，如胰腺、脂肪和肺，松果體等。

過去，針對5-HT系統(tǒng)的藥物僅僅針對5-HT轉(zhuǎn)運體和受體，主要用于治療抑郁癥、精神病和偏頭痛等中樞癥狀。然而，由于5-HT系統(tǒng)二重性的發(fā)現(xiàn)，使其成為了一種新型的藥物治療的靶點。關(guān)于TPH2已有很多的研究綜述，因此，本文重點介紹了TPH1抑制劑藥物開發(fā)的最新成果以及臨床研究變情況。

TPH1抑制劑的研究歷程

早在TPH分型發(fā)現(xiàn)前，就有許多非特異性的TPH阻斷劑就有報道，如多巴胺衍生的四氫異喹啉類的Salsolinol和Tetrahydropapaverine；食物中致癌的雜環(huán)化合物Trp-P-1和Trp-P-2，苯丙氨酸的衍生物分克羅寧(PCPA)和苯乙炔苯丙氨酸(PEPA)。PCPA曾經(jīng)用于治療類癌綜合征和化療引起的嘔吐，但因為中樞的副作用(CNS)而被放棄，PEPA是另一種更強效的TPH抑制劑，對苯丙氨酸羥化酶(苯丙酮酸尿癥是由于缺乏此酶引起的)和酪氨酸羥化酶(缺乏會引起多巴反應(yīng)性肌張力障礙)的抑制活性較低，但因為靜脈注射后的影響中樞5-HT的作用而限制了它的臨床應(yīng)用前景。

自從2003年TPH異構(gòu)體的分來以來，學術(shù)界和制藥業(yè)一直致力于將TPH1作為一個新型的藥理靶標研究，而一系列TPH抑制劑，治療5-HT相關(guān)疾病新型小分子化合物的專利數(shù)量也在不斷增加(表1)。

LexiconPharmaceuticals率先發(fā)現(xiàn)和表征一系列抑制胃腸道的5-HT生物合成的新型的苯丙氨酸衍生物。這類抑制劑主要在腸道的ECs發(fā)揮作用，實現(xiàn)了對外周5-HT的抑制，而且無法穿透血腦屏障，不影響中樞的TPH2。

由于活性位點的TPH1與TPH2兩種酶之間具有非常高的同源性，迄今為止開發(fā)的抑制劑大多是非選擇性的，會同時阻斷TPH1和TPH2。

Lexicon開發(fā)的TPH抑制劑主要同TPH構(gòu)型中色氨酸結(jié)構(gòu)結(jié)合，阻斷外周的5-HT。其中LX-1031，LX-1033可以抑制外周的5-HT，不能通過血腦屏障，不影響中樞的5-HT功能，也成為第一批進入臨床試驗的腸易激綜合征(IBS)的治療藥物。同時，LX-1032，即Xermelo(Telotristatethyl，特羅司他乙酯)，2017年由FDA批準與生長抑素類似物(SSA)聯(lián)合用于治療成人類癌癥綜合征引起的腹瀉，特羅司他乙酯也是首個被批準用于治療類癌綜合癥(Carcinoidsyndrome)的口服藥物。

同時，Karos制藥公司采用了一種基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，進一步發(fā)現(xiàn)了一批新型的外周TPH抑制劑(KAR5585,KAR5417)。這些基于螺旋環(huán)脯氨酸的TPH1抑制劑沒有類苯丙氨酸特征性結(jié)構(gòu)，在動物實驗中取得成功后，目前已進入I期臨床研究。

最近的研究者通過高通量、虛擬篩選的方式在傳統(tǒng)中藥大黃中發(fā)現(xiàn)了1-愈創(chuàng)木酚素(1-galloypedunculagin，mol002291)，這種分子具有選擇性抑制外周TPH1的作用，可以降低結(jié)腸5-HT含量，減輕體內(nèi)臟痛覺過敏。

5-HT在外周器官中的作用及治療意義

2.1癌癥

多項研究發(fā)現(xiàn)，5-HT通過影響癌細胞生長、血管生成，癌細胞的分化和遷移等方式促進腫瘤的發(fā)生進程。其中最為突出的例子就是神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(NETs)(胃腸道、胰腺和支氣管腫瘤的遺傳和臨床異質(zhì)型)。在不同激素介質(zhì)和血管活性胺的全身釋放時，NETs能夠誘發(fā)腹瀉、皮膚潮紅、氣喘、支氣管狹窄、心臟瓣膜疾病和腸系膜纖維化等一系列癥狀，稱為類癌綜合征(Carcinoidsyndrome)。這些主要是由于轉(zhuǎn)移性類癌高表達的TPH1，使得5-HT過度分泌進入循環(huán)，因此，類癌綜合征成為FDA批準的口服小分子靶向TPH1抑制劑——特羅司他乙酯的首個適應(yīng)癥。

5-HT在NETs的高合成活性，可以通過使用TPH抑制劑和7-羥色氨酸來抑制(圖1)。這一思路在體外實驗中得到證實，但到目前為止還沒有在體內(nèi)研究的發(fā)表。

TPH1升高和5-HT降解酶MAO-A表達過低導致的5-HT水平升高，在胰腺癌導管癌(PDAC)中也有發(fā)現(xiàn)。此外，惡性乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程也伴隨著TPH1表達的增加、5-HT的產(chǎn)生增加、5-HT受體表達和信號的改變帶來的細胞惡性增殖。在三陰性乳腺癌細胞系MDA-MB231中可以觀察到TPH1的高表達，在給予5-HT，癌細胞增殖會進一步增加。有報道稱TPH1抑制劑LP-53401在體外試驗中可以破壞乳腺癌起始細胞的活性。

5-HT不僅是腫瘤細胞的靶點，而且也腫瘤浸潤的巨噬細胞的靶點。在TPH1缺乏小鼠模型中上5-HT生成減少，導致血管生成抑素的生成增加，從而抑制腫瘤血管的生長，所以外周5-HT可作為治療多種癌癥的靶點，TPH抑制劑的治療作用可防止腫瘤發(fā)展為預(yù)后不良的侵襲型和轉(zhuǎn)移型。

2.2胃腸道疾病

在外周系統(tǒng)中，5-HT類在目前唯一的臨床應(yīng)用就是胃腸疾病。5-HT3拮抗劑作為抗吐藥，可以治療腸易激綜合(IBS)。腸道及其ECs幾乎表達體內(nèi)所有的TPH1，是體內(nèi)5-HT的最重要來源，腸道中的5-HT合成被認為是胃腸疾病如IBS的重要靶點。因此，用LP920540或特羅司他乙酯在口服葡聚糖硫酸鈉、三硝基苯硫酸鈉引起的壞死性小腸結(jié)腸炎和結(jié)腸炎，以及感染誘導的腸道炎癥三種疾病模型試驗均取得了一定成效。根據(jù)這些結(jié)果，在腹瀉型IBS中進行LX-1031的II期臨床試驗，并在患者中獲的顯著的癥狀緩解，所以，TPH抑制劑可能是治療炎癥性腸病的有效藥物.

2.3肥胖和糖尿病

在TPH1缺乏的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)外周5-HT在抑制肥胖有重要作用，在5-HT阻斷的動物模型中發(fā)現(xiàn)5-HT抑制，促進了去甲腎上腺素誘導的褐變，刺激了棕色脂肪細胞的產(chǎn)熱，從而產(chǎn)生了抑制肥胖作用。

某些組織中，5-HT阻斷后的小鼠的糖耐量和葡萄糖攝取增加。但胰導B細胞分泌胰島素依賴于小G蛋白的5-HT化，因此TPH1缺乏小鼠中胰島素的分泌受到影響。

上述結(jié)果不僅在TPH1缺乏動物模型中存在，而且在使用LP-533401等TPH抑制劑后也是如此，因此這些化合物有可能成為一種新型的減肥或糖尿病藥物。但抑制胰腺B細胞中的TPH1是否會產(chǎn)生有害影響，還需要進一步的研究。

2.4血栓與炎癥

TPH缺乏的小鼠的一個重要表征就是出血時間明顯延長，造成這種情況的原因是血管性假血友病因子和其他蛋白從血小板α顆粒中釋放受到抑制，阻礙了血小板聚集和黏附于基底膜，從而影響了凝血。血小板是外周5-HT的主要來源，5-HT在損傷部位和炎癥部位釋放出來，對免疫系統(tǒng)的有明顯的影響。尤其是中性粒細胞對血小板衍生的5-HT特別敏感，此外，還影響DC細胞在內(nèi)的其他類型的免疫細胞。在TPH缺乏小鼠中，過敏性氣道炎癥癥狀顯著減輕。此外，炎癥反應(yīng)引起術(shù)后腹腔黏連形成，在TPH缺乏小鼠和PCPA處理的小鼠中也會減少。

2.5纖維化

系統(tǒng)纖維化和器官特異性的纖維化有著相同的病理機制。在這些疾病中，活化的成纖維母細胞釋放大量的細胞外基質(zhì)，破壞組織結(jié)構(gòu)，導致器官功能障礙，出現(xiàn)患者的高發(fā)病率和死亡率。在系統(tǒng)性硬化癥患者的血液中5-HT在血小板活化后釋放明顯升高。此外，肺纖維化的患者和博來霉素處理的小鼠模型中表現(xiàn)出的5-HT2A受體表達上調(diào)，肺部5-HT增加。此外，5-HT2A/B受體拮抗劑在多種組織纖維化動物模型中發(fā)揮抗纖維化作用。在系統(tǒng)性硬化癥小鼠模型中，5-HT水平升高，但5-HT2B受體缺陷或TPH1的遺傳缺陷可以減少皮膚纖維化。除了循環(huán)中的5-HT之外，肺部本身生物合成的5-HT，有會提高組織5-HT水平。因此，外周組織中的5-HT持續(xù)促進纖維化疾病，因此TPH抑制作為針對這些疾病的新型治療策略是有希望的。

2.6肺動脈高壓(PAH)

有大量證據(jù)表明，5-HT在PAH的發(fā)病機制中起著重要作用?；加醒“逍罘e疾病患者和小鼠都因為高的5-HT水平到易導致PAH，此外有研究表明局部表達的TPH1和肺部5-HT的合成也會顯著影響PAH的病理過程。而在TPH基因缺陷小鼠上很少會有PAH。早先，食欲抑制藥芬氟拉明，因為在體內(nèi)促進釋放5-HT，長期應(yīng)用導致致死性原發(fā)性肺動脈高壓已經(jīng)撤出市場，最近有研究報道稱，在兩種不同的動物模型中，使用新型的TPH抑制劑可以改善PAH。

因此，TPH抑制劑的下一個重要的研究方向可能是PAH，特別是PAH作為一種罕見病，更易獲得監(jiān)管批準。

2.7骨質(zhì)疏松癥

TPH抑制劑治療應(yīng)用中最突出的例子發(fā)表在2010年，LP-533401在嚙齒動物模型中出現(xiàn)骨密度增加，可能應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥；但LP-533401不能抑制大鼠牙周炎模型的導致骨丟失。這些不一致研究結(jié)果帶來的爭議，需要進一步的(臨床)研究來澄清這一問題。

結(jié)論和展望

脊椎動物5-HT能系統(tǒng)的二重性的發(fā)發(fā)現(xiàn)，為直接干擾中樞和外周5-HT功能鋪平了道路。類癌綜合征、PAH和IBS等復雜疾病的病理生理過程與腸源性和局部生物合成的5-HT有關(guān)，因此，TPH1可能成為開發(fā)抑制劑的治療靶點。特別是2017年2月，特羅司他乙酯獲批準上市。這些都表明5-HT作用的多樣性既是一種挑戰(zhàn)，也是一種機遇。本文中提到的許多疾病由于其多方面的病理生理學原因而缺乏有效的治療方式。因此，TPH抑制劑單獨或者聯(lián)合其他治療方式在治療炎癥性疾病和纖維化疾病是很有潛力的方向。然而，由于TPH1衍生的5-HT在胚胎發(fā)育和調(diào)節(jié)母體胰島素生成和乳腺功能中的重要作用，TPH抑制劑在孕婦和哺乳期婦女中的應(yīng)用需要進一步研究。此外，盡管特羅司他乙酯不能通過血腦屏障，但能否避免其他TPH抑制劑對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不利影響，還有待于進一步的研究?；赥PH1和TPH2之間非常高的同源性，特別是在活性位點，選擇性藥物的開發(fā)將是一個挑戰(zhàn)。

可以預(yù)見新的TPH抑制劑在臨床疾病模型中的研究以及TPH基因敲除小鼠的深度表型研究將為這些藥物的使用提供更多的指征。此外，這些研究有可能揭示5-HT作用的下游通路，從而為特定疾病的藥物治療開辟新的靶點。