王景文,王琪,王曉東

(上海優(yōu)斐斯生物科技有限公司,上海 201403)

氨甲環(huán)酸,又稱傳明酸、凝血酸,化學(xué)名稱為反-4-氨甲基環(huán)己烷甲酸,分子式為C8H15NO2。氨甲環(huán)酸是一種合成氨基酸,常溫下為無臭白色結(jié)晶粉末,易溶于水,不溶于乙醇、乙醚、丙酮。氨甲環(huán)酸及其片劑、膠囊、注射液,作為止血藥,被收錄在《中華人民共和國藥典》中[1]。

氨甲環(huán)酸通過其抗纖溶作用發(fā)揮止血功效。纖溶酶原是存在于血漿中的糖蛋白,而纖溶酶是纖溶酶原水解形成的一種蛋白,也是分解纖維蛋白的關(guān)鍵酶,該酶還在細胞外基質(zhì)降解、傷口愈合、組織重塑、病原體入侵和癌癥遷移等多種生理和病理過程中發(fā)揮著重要作用。纖溶酶原通過其Kringle結(jié)構(gòu)域上的賴氨酸結(jié)合位點的介導(dǎo)作用形成緊湊的封閉構(gòu)象,以防止被激活或非特異性地結(jié)合,但賴氨酸及其類似物會對這種介導(dǎo)作用造成干擾,使纖溶酶原轉(zhuǎn)換成開放構(gòu)象,暴露出激活回路,從而被組織型或尿激酶型纖溶酶原激活劑激活而水解產(chǎn)生纖溶酶。作為纖溶酶底物的纖維蛋白,暴露著賴氨酸殘基,可以與纖溶酶原上的賴氨酸結(jié)合位點結(jié)合,來促進纖溶酶原的激活[2-3]。而氨甲環(huán)酸具有與賴氨酸類似的空間構(gòu)型,可以競爭性地與纖溶酶原上的賴氨酸結(jié)合位點結(jié)合,來減少纖溶酶原與纖維蛋白的結(jié)合,從而抑制纖維蛋白降解來穩(wěn)定血凝塊,最終達到止血的目的,被廣泛應(yīng)用在心臟、骨科、產(chǎn)科、創(chuàng)傷科等手術(shù)中,來減少術(shù)中出血量和輸血量,降低患者的發(fā)病率和死亡率[4]。但氨甲環(huán)酸的功效不止局限于止血作用,查閱并研讀近5年來與氨甲環(huán)酸非止血功效的相關(guān)文獻,并對相關(guān)功效和作用機制進行綜述,并對其創(chuàng)新應(yīng)用進行了討論與展望,以期為氨甲環(huán)酸的臨床應(yīng)用的拓寬和創(chuàng)新提供參考。

1 氨甲環(huán)酸的非止血功效

1.1 保護線粒體

紫外線輻射導(dǎo)致細胞內(nèi)產(chǎn)生各種活性氧,過多的活性氧會使細胞損傷累積,導(dǎo)致線粒體功能喪失。此外線粒體的氧化磷酸化作用,使得線粒體成為細胞中自由基最多的生產(chǎn)者,線粒體DNA易受到活性氧的作用而發(fā)生突變或遭受損傷。線粒體受損的特征是其標(biāo)志物(PGC1α、Tom20、COX IV)的表達水平降低。

Eltania等[5]通過給暴露在紫外線下的小鼠皮膚涂抹3%～5%氨甲環(huán)酸乳膏,發(fā)現(xiàn)氨甲環(huán)酸可以提高小鼠皮膚中線粒體標(biāo)志物的表達水平,這表明氨甲環(huán)酸可以減少紫外線誘導(dǎo)的線粒體損傷。Prudovsky等[6]研究了氨甲環(huán)酸對人臍靜脈內(nèi)皮細胞的保護作用,發(fā)現(xiàn)氨甲環(huán)酸可以增強線粒體的呼吸能力,并抑制線粒體自噬和線粒體DNA的釋放,保護內(nèi)皮細胞單層免受損傷,從而預(yù)防全身性內(nèi)皮病變。此外,氨甲環(huán)酸可以使線粒體的長度增加,增加細胞中腺嘌呤核苷三磷酸的生成量。

1.2 抗菌

常見的抑菌機理有:破壞菌體的細胞膜或細胞壁,使內(nèi)容物泄露;作用于菌體細胞內(nèi)部的蛋白質(zhì)、DNA等物質(zhì),阻礙其表達和合成;抑制菌體細胞內(nèi)的能量酶系統(tǒng),阻礙其代謝過程。氨甲環(huán)酸的抑菌機理與以上有所不同。

Wang等[7]基于金黃色葡萄球菌感染小鼠假膝關(guān)節(jié)模型的研究,發(fā)現(xiàn)氨甲環(huán)酸在體外和體內(nèi)均能有效抑制細菌生物膜的形成,10～50 mg·mL-1氨甲環(huán)酸溶液的抑制率為80%～90%,該抑菌作用是通過氨甲環(huán)酸降低生物膜中的蛋白質(zhì)、多糖成分,和增強感染區(qū)中性粒細胞的浸潤來實現(xiàn)的。Slokar等[8]報道了氨甲環(huán)酸也可以通過改變細菌的滯后期持續(xù)時間、指數(shù)生長速率和種群密度來抑制表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌等細菌的生長。Benjumea等[9]通過體外模型來評估了氨甲環(huán)酸對細菌生長的影響,結(jié)果表明僅當(dāng)細菌處于浮游形式時,10 mg·mL-1的氨甲環(huán)酸溶液顯著抑制了金黃色葡萄球菌、痤瘡丙酸桿菌的生長。由此可見,氨甲環(huán)酸在預(yù)防感染中發(fā)揮著重要作用。

1.3 抗病毒

抑制病毒編碼離子通道活性的藥用分子可以作為潛在的抗病毒藥物,Lahiri等[10]通過陽性基因篩選和酸堿性依賴性測定交叉測定,發(fā)現(xiàn)氨甲環(huán)酸對登革熱病毒DP1有抗病毒活性,可以作為未來的抗病毒治療藥物。

纖溶酶原/纖溶酶系統(tǒng)在病毒致病性中發(fā)揮著諸多作用,其中纖溶酶原不受控制的激活可導(dǎo)致全身纖維蛋白溶解和內(nèi)出血,這也是嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2患者常見的死亡原因之一,Kaur等[11]報道了抑制纖溶酶可以作為治療嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2的新策略,包括氨甲環(huán)酸在內(nèi)的幾種藥物已被重新利用,目前處于治療新型冠狀病毒感染的臨床試驗階段。

1.4 抗癌

Hiramoto等[12]使用7,12-二甲基苯并蒽和連續(xù)UVA照射誘導(dǎo)的小鼠非黑色素瘤皮膚癌模型,研究了口服氨甲環(huán)酸對非黑色素瘤皮膚癌的影響,結(jié)果表明氨甲環(huán)酸可以通過調(diào)節(jié)纖溶酶/巨噬細胞/白細胞介素-6/轉(zhuǎn)錄激活因子3/細胞周期蛋白D信號通路來改善非黑色素皮膚癌,這種改善作用可能是通過抑制白細胞介素-6誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長因子表達來介導(dǎo)的,說明氨甲環(huán)酸可以預(yù)防或治療因長期紫外線照射引起的皮膚癌。

Law等[13]報道了氨甲環(huán)酸通過抑制癌細胞對精氨酸和賴氨酸的吸收來降低黑色素瘤、乳腺癌、前列腺瘤、神經(jīng)母細胞瘤等多種癌細胞系的活力。此外,氨甲環(huán)酸也可以抑制蛋白質(zhì)合成并減少組蛋白乙?；?降低致癌轉(zhuǎn)錄因子STAT3和激酶S6K1的活化磷酸化,降低MYC癌蛋白的表達。以上表明,氨甲環(huán)酸是很有潛力的新型抗癌藥物。

1.5 延緩衰老

Hiramoto等[14]研究了口服氨甲環(huán)酸對小鼠皮膚自然老化的影響,證實氨甲環(huán)酸可以延緩皮膚的自然衰老,機制為氨甲環(huán)酸通過其抗纖溶酶作用來抑制金屬基質(zhì)蛋白酶的活化,減少細胞外基質(zhì)的降解,增加I型膠原、纖連蛋白、層粘連蛋白的表達。雌性小鼠的皮膚的抗衰效果優(yōu)于雄性小鼠,原因是氨甲環(huán)酸可以顯著提高雌性小鼠17β-雌二醇的水平,激活轉(zhuǎn)化生長因子-β/表皮細胞/透明質(zhì)酸合成酶3/透明質(zhì)酸的通路,誘導(dǎo)透明質(zhì)酸合成,增強皮膚保水能力,減少皮膚皺紋。

Hiramoto等[15]也研究了口服氨甲環(huán)酸對自然衰老小鼠壽命的影響,發(fā)現(xiàn)氨甲環(huán)酸給藥組小鼠的壽命顯著延長,且在對照組和溶劑組小鼠的皮膚上觀察到斑疹、腫瘤和損傷,氨甲環(huán)酸給藥組小鼠中則沒有觀察到相關(guān)癥狀。具體作用機制為氨甲環(huán)酸抑制纖溶酶合成,減少激肽產(chǎn)生,降低血液中活性氧、白細胞介素-6、金屬基質(zhì)蛋白酶-9、腫瘤壞死因子-α的水平,抑制炎癥反應(yīng)和衰老疾病的發(fā)生,從而顯著延長小鼠壽命。Endo 等[16]則報道了氨甲環(huán)酸通過抑制UVA照射的成纖維細胞中前列腺素的合成,來減少對膠原蛋白和纖維蛋白-1的破壞,氨甲環(huán)酸還可以抑制成纖維細胞中自由基的形成,發(fā)揮類似抗氧化劑的作用,氨甲環(huán)酸具有抗光老化的潛力。

1.6 治療痤瘡

痤瘡是毛囊皮脂腺單位發(fā)生的一種慢性炎癥性皮膚病,多由皮脂腺過渡分泌、毛囊皮脂腺導(dǎo)管角化異常、痤瘡丙酸桿菌增殖或炎癥免疫反應(yīng)等因素引起。

Charoenwattanayothin等[17]報道在輕度至中度痤瘡患者面部涂抹10%的氨甲環(huán)酸精華液,第4周可以觀察到炎癥性痤瘡癥狀明顯減輕,丘疹和膿皰減少,紅腫區(qū)域消退更快,這得益于氨甲環(huán)酸的抗炎作用。

1.7 治療玫瑰痤瘡

與痤瘡不同,玫瑰痤瘡是一種以免疫系統(tǒng)異常、血管高反應(yīng)性為特征的慢性面部炎癥疾病。

Bageorgou等[18]報道的僅用氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷和微針聯(lián)合氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷兩種治療方案,都使玫瑰痤瘡患者的癥狀得到了有效改善,其中僅用氨甲環(huán)酸溶液敷料濕敷較為溫和,沒有不良反應(yīng)。Li等[19]采用抗菌肽LL37誘導(dǎo)小鼠模型和人永生化表皮細胞模型研究得出,氨甲環(huán)酸通過降低Toll樣受體2、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、趨化因子CCL10的表達發(fā)揮抗炎作用,通過下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子表達水平抑制血管生成,從而改善玫瑰痤瘡的癥狀。

1.8 治療黃褐斑

黃褐斑是一種常見的獲得性皮膚疾病,通常對稱性地發(fā)于面部,特征是病變部位色素沉著和真皮毛細血管增加,女性患病率較高。其發(fā)病機制復(fù)雜,病因包括紫外線、激素、家族遺傳等,其病程慢、復(fù)發(fā)率較高,治療仍然具有挑戰(zhàn)性。氫醌一直以來被認(rèn)為是治療黃褐斑的黃金標(biāo)準(zhǔn)藥物,效果毋庸置疑,但局部會有不良反應(yīng)。

Janney等[20]比較了外涂5%氨甲環(huán)酸溶液與3%氫醌霜治療黃褐斑的療效,結(jié)果兩者的治療效果相同,且患者對氨甲環(huán)酸溶液的滿意度較高;相對于氫醌霜,氨甲環(huán)酸配制工藝容易,穩(wěn)定性好。

角質(zhì)形成細胞在受到紫外線損傷后釋放的血管內(nèi)皮生長因子,被認(rèn)為是黃褐斑中黑色素細胞活性增加的因素之一,可能成為黃褐斑等色素沉著性疾病治療的新靶點。

Zhu等[21]研究了氨甲環(huán)酸對人臍靜脈內(nèi)皮細胞和表皮黑色素細胞中血管內(nèi)皮生長因子受體的影響,結(jié)果表明血管內(nèi)皮生長因子受體信號通路參與黑色素生成和血管形成,氨甲環(huán)酸可以通過抑制該受體激活,并抑制黑色素細胞中黑色素生成蛋白的表達來降低酪氨酸酶活性,從而來減少黑色素和血管的生成。

口服氨甲環(huán)酸是一種治療黃褐斑的方法,Pomerantz等[22]對黃褐斑患者的面部病變區(qū)域和正常區(qū)域進行了動態(tài)光學(xué)相干斷層掃描,發(fā)現(xiàn)病變區(qū)域的血流量和血管直徑都比正常區(qū)域的大,口服氨甲環(huán)酸可以減小皮膚的血流量和血管直徑,且在病變性黃褐斑皮膚上的減少更為顯著,這說明氨甲環(huán)酸對血管生成和血管結(jié)構(gòu)有調(diào)節(jié)作用,揭示了黃褐斑和皮膚血管之間的關(guān)系。Ebrahim等[23]報道了皮內(nèi)注射和微針注射氨甲環(huán)酸也可以安全有效地治療黃褐斑,且微針治療的滿意度較高。

1.9 治療銀屑病

銀屑病是一種慢性的自身免疫性炎癥性皮膚疾病,常伴有皮膚病變和角質(zhì)細胞增生異常。

Hseu等[24]通過對咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病小鼠模型和白細胞介素-17誘導(dǎo)的人工生化表皮細胞模型的研究發(fā)現(xiàn),氨甲環(huán)酸乳膏可以減少銀屑病小鼠背部皮膚的紅斑、厚度和脫屑,抑制耳表皮炎癥、角化過度和增生,減小耳壁厚度。在白細胞介素-17誘導(dǎo)的人永生化表皮細胞中,氨甲環(huán)酸抑制Nod樣受體3的激活,抑制白細胞介素-1β的表達,抑制核因子E2相關(guān)因子2介導(dǎo)的角蛋白17的生成,這四種物質(zhì)都是銀屑病的生物標(biāo)志物。以上證實氨甲環(huán)酸在體內(nèi)和體外都可以減輕銀屑病的炎癥,表明氨甲環(huán)酸是一種很有潛力的銀屑病治療藥物。

1.10 治療炎癥后色素沉著

炎癥后色素沉著是一種獲得性色素異常的皮膚科疾病,通常由創(chuàng)傷、機械損傷、光電項目、手術(shù)、化學(xué)換膚、燒燙傷、皮膚炎癥等因素引起,位于表皮的角質(zhì)形成細胞受到以上因素的刺激,相應(yīng)的信號通路被激活,分泌出各種炎癥因子,促使黑色素細胞合成分泌的黑色素增加,造成色素沉著。

20%杜鵑花酸乳膏在治療色素沉著方面,比4%氫醌制劑有效,Sobhan等[25]分別使用20%的杜鵑花酸乳膏和5%的氨甲環(huán)酸溶液治療痤瘡導(dǎo)致的色素沉著,結(jié)果表明,兩者均可以有效治療炎癥后色素沉著,且氨甲環(huán)酸比杜鵑花酸更安全。其中杜鵑花酸可能通過抑制線粒體酶和DNA合成對黑色素細胞產(chǎn)生毒性作用。氨甲環(huán)酸則通過阻斷纖溶酶原的賴氨酸結(jié)合位點來抑制纖溶酶原向纖溶酶的轉(zhuǎn)化。這種抑制作用使游離花生四烯酸和前列腺素的產(chǎn)生減少[26],黑色素細胞中酪氨酸酶活性降低,從而使黑色素合成減少。

1.11 美白

黑色素細胞產(chǎn)生的黑色素,參與皮膚顏色的形成,并保護皮膚組織免受紫外線損傷。美白是指減輕或減緩正常皮膚的色素沉著,達到皮膚美白增白效果。杜鵑花醇是一種皮膚美白成分,導(dǎo)致日本的某些消費者群體患上了白癜風(fēng),因為杜鵑花醇可以誘導(dǎo)黑色素細胞死亡[27]。

Bjerke等[28]提出了一個參考標(biāo)準(zhǔn),通過評估與化學(xué)性白癜風(fēng)相關(guān)的化合物的物理和化學(xué)特性,并采用結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系解析和預(yù)測代謝工具來確定化合物是否有增加誘發(fā)化學(xué)性白癜風(fēng)的風(fēng)險。通過篩選試驗得知,其中有3種化合物不能形成醌,并且在體外沒有黑色素細胞毒性,分別為羥基肉桂酸,氨甲環(huán)酸、煙酰胺,當(dāng)這3種成分以相關(guān)濃度的護膚品局部應(yīng)用于人體皮膚時,被認(rèn)為不會引起化學(xué)性白癜風(fēng)。歐洲化妝品安全報告也沒有指出使用含有氨甲環(huán)酸的化妝品會有任何健康風(fēng)險。

Batory等[29]提及氨甲環(huán)酸在皮膚護理品中理想濃度是2%-5%,此時可以有效減少色素沉著,濃度高出這個范圍可能會引起刺激,且效果不會增強,酸性的氨甲環(huán)酸制劑比堿性的制劑更有效。通過研究發(fā)現(xiàn),5%氨甲環(huán)酸的制劑(pH值2.38)可以顯著減少黑色素生成,并對維持適當(dāng)?shù)钠つw水合水平、表皮脂質(zhì)和經(jīng)皮水分散失有著顯著影響,這是因為氨甲環(huán)酸可通過破壞纖溶酶原結(jié)構(gòu)來阻止纖溶酶原與角質(zhì)形成細胞賴氨酸結(jié)合位點的結(jié)合來減少色素沉著。另外氨甲環(huán)酸分子中含有氨基和羧基,可以通過與水形成氫鍵來達到保濕的作用。

2 討論與展望

凝血酸由于其分子結(jié)構(gòu)和抗纖溶作用衍生出諸多功效,例如止血、保護線粒體、抗菌、抗病毒、抗癌、延緩衰老,治療痤瘡、玫瑰痤瘡、黃褐斑、銀屑病、炎癥后色素沉著,美白、保濕、抗炎等功效,另外氨甲環(huán)酸還具有預(yù)防肌膚粗糙、加快表皮更新、修復(fù)皮膚屏障的功效。

氨甲環(huán)酸在諸多功效中應(yīng)用最廣泛的是止血,常用的給藥方式是口服和注射,但長期口服和注射氨甲環(huán)酸會有導(dǎo)致血栓形成、視力缺陷、肝腎功能損害等多種不良反應(yīng)的風(fēng)險,需要按醫(yī)囑嚴(yán)格控制劑量和給藥次數(shù)。

氨甲環(huán)酸在治療皮膚疾病和提升皮膚白度上應(yīng)用也比較多,給藥方式通常有口服、注射、外用3種,其中外用方式減少了口服藥物全身成的副作用和注射侵入性的疼痛,比較安全有效,是治療皮膚疾病最有利的給藥途徑。

外用制劑以溶液、乳霜為主,但氨甲環(huán)酸的親水性和氫鍵作用較強,較難通過皮膚角質(zhì)層屏障,需要通過提高其經(jīng)皮滲透性來增強功效,最常用的方式是增加制劑中氨甲環(huán)酸的濃度,但同時提高了刺激風(fēng)險。其次是研究不同的給藥系統(tǒng)或劑型,通過優(yōu)化制劑來提高經(jīng)皮滲透,例如脂質(zhì)體、微針、微珠等[30],具有實現(xiàn)表皮靶向的潛力,使局部治療更有效,但由于氨甲環(huán)酸的親水性,以及脂質(zhì)體本身的不穩(wěn)定和易被制劑的其他成分破壞,使得其在脂質(zhì)體的包封仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。

可溶性微針是比較有潛力的促滲方法之一,其由聚乙烯吡咯烷酮或透明質(zhì)酸鈉等水溶性高分子制成,具有足夠的機械強度穿透角質(zhì)層,直接作用于表皮基底層,該技術(shù)是一種微創(chuàng)經(jīng)皮給藥方法,為氨甲環(huán)酸等水溶性藥物的經(jīng)皮給藥提供了便利性。與傳統(tǒng)的固體微針相比,可溶性微針可以直接裝載藥物,實現(xiàn)患者的自行無痛給藥。Xing等[31]以聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮為基體材料,制備了含有氨甲環(huán)酸的可溶性微針,該可溶性微針具有良好的透皮性、溶解性和穩(wěn)定性,與固體微針相比,可溶性微針顯著促進了氨甲環(huán)酸的透皮累計釋放量,又經(jīng)藥代動力學(xué)研究顯示,可溶性微針的生物利用度至少是口服給藥的1.3倍。氨甲環(huán)酸可溶性微針明顯減少了黑色素在黃褐斑豚鼠皮膚中的沉積,且效果顯著。

眾多研究者也通過對氨甲環(huán)酸的氨基或羧基進行了化學(xué)修飾,制備氨甲環(huán)酸衍生物來提高其經(jīng)皮滲透,同時強化氨甲環(huán)酸的功效或者賦予衍生物以新的功效。鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯鹽酸鹽是日本醫(yī)藥部外品的美白功效成分,進入皮膚后被酯酶水解轉(zhuǎn)化成氨甲環(huán)酸,同樣可以抑制角質(zhì)形成細胞分泌前列腺素E2來防止黑色素細胞被激活產(chǎn)生黑色素[32]。da Silva Souza等[33]通過測試了另一種氨甲環(huán)酸的衍生物,鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽的安全性和美白功效,結(jié)果顯示,與氨甲環(huán)酸相比,鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽除了可以減少色素沉著之外,其緩解皮膚紅腫的功效更強,功效作用時間更長(長達8周)。鯨蠟醇氨甲環(huán)酸酯甲磺酸鹽具有更高水平的皮膚靶向性。Xing等[34]合成的5-冰片氧基-3,4-二溴-2(5H)-呋喃酮的氨甲環(huán)酸衍生物,其止血性能優(yōu)于氨甲環(huán)酸,且具有潛在的抗菌、抗炎、鎮(zhèn)痛作用。王曉東等[35]發(fā)明了一種脂肪酰凝血酸鹽,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)表面活性劑,發(fā)揮乳化、清潔或分散的作用,因其還具有舒緩、美白或修護的功效,它的應(yīng)用不僅避免傳統(tǒng)表面活性劑殘留引起的皮膚刺激,而且會改善肌膚問題。

綜上所述,氨甲環(huán)酸在不同病理模型、臨床病例上的嘗試,功效機理的探究,使得氨甲環(huán)酸的應(yīng)用范圍得到的拓展;新劑型和衍生物的制備可以降低傳統(tǒng)使用方式上的風(fēng)險,并使功效得到了靶向發(fā)揮。以上研究為氨甲環(huán)酸的治療更多的疾病等相關(guān)實際應(yīng)用提供了參考,機理探究、靶向治療依舊是今后的研究方向。