39450-01-6 / 組織蛋白酶K是否能夠作為新的骨質(zhì)疏松治療靶點(diǎn)？

摘要

破骨細(xì)胞分泌的蛋白酶K能導(dǎo)致I型膠原蛋白的有效降解，人類蛋白酶K活性的缺乏會(huì)導(dǎo)致致密性成骨不全癥。長(zhǎng)期使用蛋白酶K抑制藥物治療可以改善脊柱和臀部的骨骼強(qiáng)度。與其他抗骨吸收劑相比，蛋白酶K抑制對(duì)減少骨吸收的生化指標(biāo)幾乎同樣有效，對(duì)減少了骨形成標(biāo)志物相對(duì)較不活躍。在開發(fā)蛋白酶抑制劑方面存在許多困難點(diǎn)。盡管如此，蛋白酶K抑制劑的生物學(xué)和臨床效果仍然相當(dāng)可觀，可能為今后治療骨質(zhì)疏松的方法鋪平道路。

骨質(zhì)疏松治療藥物的回顧

成年人的骨骼大約每10年進(jìn)行一次完整的替換。從幼年到成年的過程，破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收作用明顯低于成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成，這樣凈骨質(zhì)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。從藥理學(xué)方面來講，有效的抗骨質(zhì)疏松藥物應(yīng)該能夠顯著地刺激骨骼形成或至少抑制骨吸收但不抑制骨形成。正是在這種情況下，蛋白酶K抑制劑似乎是比較好的選擇，他能限制破骨細(xì)胞的活動(dòng)，但不降低成骨細(xì)胞的功能。

組織蛋白酶K的生物活性

1、蛋白酶K在破骨細(xì)胞中的作用

蛋白酶K是木瓜蛋白酶樣的半胱氨酸蛋白酶家族的一種溶酶蛋白酶，包括半胱氨酸蛋白酶家族（組織蛋白酶B、C、F、H、K、L、O、S、V、X和W）、天門冬氨酸（組織蛋白酶D和E）、或絲氨酸類蛋白酶（組織蛋白酶a和G）根據(jù)氨基酸活性部位來調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)蛋白的催化活性。蛋白酶K是在破骨細(xì)胞中高水平表達(dá)的唯一蛋白酶。在破骨細(xì)胞內(nèi)，蛋白酶K已被證明主要存在于溶酶體和細(xì)胞質(zhì)囊泡中，參與骨陷窩形成。

2、蛋白酶K在鼠類中的研究情況

研究發(fā)現(xiàn)蛋白酶K基因靶向敲除的老鼠會(huì)導(dǎo)致類似人類致密性成骨不全的癥狀，然而雜合子小鼠蛋白酶k缺失后未出現(xiàn)異常,純合小鼠蛋白酶K缺失后骨小梁和骨皮質(zhì)的骨密度均有顯著增加。在一些小鼠模型中，蛋白酶K缺陷破骨細(xì)胞未能表現(xiàn)出預(yù)期的凋亡和衰老，表明蛋白酶K缺失對(duì)骨骼的表型改變和遺傳背景有很大的關(guān)系。

3、人類致密性成骨不全與蛋白酶K方面的研究

致密性成骨不全是在小鼠純合蛋白酶K基因缺失中發(fā)現(xiàn)的一種非常罕見的疾病。致密性成骨不全是一種由CTSK基因突變引起的常染色體隱性溶酶體疾病(OMIM 265800)。目前為止至少有44種不同的突變被報(bào)告。如表1。臨床檢測(cè)結(jié)果自表明蛋白酶k對(duì)于調(diào)節(jié)骨平衡具有重要的意義。到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)任何藥物治療能改善致密性成骨不全。但有研究發(fā)現(xiàn)在骨髓移植治療骨硬化的病人中沒有發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)致密性成骨不全的，這可能是一種思考的方向。

蛋白酶K的臨床研究

1、I期臨床研究

Relacatib：在I期試驗(yàn)中確定了其對(duì)布洛芬、撲熱息痛和阿托伐他汀的代謝的影響。盡管前期數(shù)據(jù)展現(xiàn)出很大的潛力，但由于潛在的藥物-藥物相互導(dǎo)致后期的臨床研究沒有開展。Balicatib：在I期研究結(jié)果表明呈劑量依賴性地增加腰椎(+4.4%)和臀部(+2.2%)骨骼的BMD,以及劑量依賴性地降低骨吸收相關(guān)性指標(biāo)(血清CTX 61%和尿液NTX 55%)。由于Balicatib受試者中發(fā)現(xiàn)病人出現(xiàn)硬斑樣皮膚硬化的癥狀，最終因?yàn)榘踩珕栴}停止了這種藥物的研究。

對(duì)Odanacatib進(jìn)行了三階段的I試驗(yàn)旨在檢查安全性、耐受性、藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)特點(diǎn)。三項(xiàng)結(jié)果表明，在短期研究中沒有發(fā)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)，Odanacatib的耐受性較好。最近的一份報(bào)告研究了44名健康志愿者(36男性和8名絕經(jīng)后婦女)的安全性、耐受性、藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)，再次顯示比較好的耐受性。

1、II期臨床研究

ONO-5334：正如在Balicatib的I期臨床研究中看到的一樣，ONO-5334和阿侖膦酸鈉都減少了50-70%的骨吸收生化指標(biāo)，只有 ONO-5334 在每天300毫克的最高劑量下，骨形成標(biāo)記的適度減少。另外的研究發(fā)現(xiàn)300毫克/天的ONO-5334治療能持續(xù)增加的骨密度(腰椎+6.7%，髖關(guān)節(jié)+3.4%，股骨+3.7%)，并且能減少血清CTX和尿液NTX的水平,但沒有顯著減少骨形成標(biāo)志物。值得注意的是，經(jīng)過24月的治療后停止治療導(dǎo)致尿NTX和血清TRAP5b水平高于基線，表明蛋白酶K抑制劑的具有可逆性。然而,對(duì)臨床試驗(yàn)的審查中并沒有顯示任何涉及ONO-5334的臨床試驗(yàn)。Odanacatib：關(guān)于Odanacatib的研究如Fig2、Fig3、Fig4。

3、III期臨床研究

目前研究的比較多的依然是Odanacatib，研究結(jié)果表明其具有非常大的潛在研究?jī)r(jià)值，F(xiàn)ig5。最終更令人關(guān)注的是Odanacatib和安慰劑治療患者之間的差異, Odanacatib存在增加心血管和腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)（雖然沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義）根據(jù)2016美國Bone and Mineral年會(huì)的報(bào)告,判定的心房顫動(dòng)和心房撲動(dòng)事件在Odanacatib治療患者中較為常見,但差異未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；谶@這些分析,研究贊助商最終退出Odanacatib的研究。雖然關(guān)于蛋白酶K抑制劑的研究存在很多困難，但同時(shí)也提供了一種研究骨質(zhì)疏松治療的新思路。Fig6，F(xiàn)ig7。

蛋白酶K抑制劑是治療骨質(zhì)疏松癥的一種新的方向。雖然目前可用的抗吸收劑減少了破骨細(xì)胞的活動(dòng)和數(shù)量，從而導(dǎo)致骨吸收減少，但會(huì)導(dǎo)致骨形成的減少。蛋白酶K抑制劑在減少骨吸收的同時(shí)對(duì)于骨形成方面的影響比較小。然而，不像磷酸鹽類藥物主要生物靶是破骨細(xì)胞，蛋白酶k抑制劑有可能影響其他組織，這種潛在的風(fēng)險(xiǎn)限制了除Odanacatib以外的所有蛋白酶K抑制劑的發(fā)展。