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盐酸奥普力农的作用机制

发布日期:2019/9/18 8:55:16

背景及概述[1]

急性心力衰竭又称急性心功能不全,是由心排血量在短期内急剧降低所致。多见于原发性高血压血压突然显著升高时、急性心肌炎、急性心肌梗死等急性心肌弥漫性损害时;瓣膜严重狭窄、心室流出道梗阻、心房粘液瘤或心房球瓣样血栓导致急性机械性阻塞,心脏排血受阻时;心室颤动、心室停顿、显著心动过速等导致致命性心律失常时;急性心包填塞等心室舒张受限以及快速不恰当大量输血、输液等时。盐酸奥普力农(OlprinoneHydrochloride)是日本ェ—ザィ株式会社开发的治疗急性心力衰竭的药物,商品名为コアテック®(Coretec®),化学名为1,2-二氢-5-咪唑并[1,2-a]吡啶-6-基-6-甲基-2-氧代-3-吡啶碳氰盐酸盐一水合物,分子式C14H10N4O·HCl·H2O,盐酸奥普力农选择性地阻碍环磷腺苷的特异的磷酸二酯酶(PDE),具有增强心收缩力和血管扩张的作用。盐酸奥普力农于1982年开始研究,1986年开始临床试验,证明对急性心力衰竭有效。临床试验还证明,盐酸奥普力农不增加心肌的耗氧量,而增大心输出量,比儿茶酚胺类制剂的改善心肌能量有效率高。

化学特性与作用机制[2]

已知有7个PDE同工酶,这些同工酶在身体的不同部位被发现。在其底物当中,PDEⅢ与cAMP或环磷酸鸟苷(cGMP)的亲和力最大。PDEⅢ存在于心肌、血管平滑肌、脂肪组织以及血小板中。当PDEⅢ被抑制,导致cAMP浓度增加,产生蛋白激酶A活化,后者激活细胞膜上的电压依赖性钙离子通道,促进钙离子被摄取进入细胞和肌浆网,最终导致钙离子释放增加,改善心肌收缩力。同时,蛋白激酶A还促进肌浆网通过受磷蛋白摄取钙离子,并降低收缩蛋白对钙离子的亲和力,产生扩血管作用,这正是PDEⅢ抑制剂应用于治疗心衰的原因。PDEⅢ抑制剂如氨力农(amrinone)的结构特征包含一个酰胺区,在其与PDEⅢ亲和力中起重要作用。奥普力农包含甲基和氰基结构,后者嵌入到酰胺区中,使其亲和力高于其他PDEⅢ抑制剂。

临床药理学[2]

健康成人静脉给予1.25~50μg·kg-1奥普力农,药动学呈线性变化,给药剂量与血药浓度之间基本成比例。一项动脉给药的研究指出奥普力农最小有效血药浓度约为20ng·mL-1。在豚鼠游离心室乳头肌和啮齿类心室肌中,奥普力农的正性肌力作用几乎等同于米力农(milrinone),但分别是氨力农约30倍和10倍。冠脉内直接给与20ng·mL-1的奥普力农不明显增加心肌收缩力,40ng·mL-1则明显增加反映心肌收缩力各项指标,60ng·mL-1能够改善左室舒张功能。治疗心衰时,奥普力农主要不良反应表现于循环系统,包括室性期前收(3.00%)、心动过速(2.15%)、室性快速性心律失常增加(1.72%)、心率增加(1.29%),因此应用奥普力农时应当严密心电监护。作为扩血管药,低血压的发生率为2.15%。有报道血小板减少症发生率为0.43%。奥普力农约80%~90%以原型经尿排除,因此肾功能不全患者应低剂量使用。长期口服因不良反应大,可导致远期死亡率升高,故仅短期应用。研究进展除适用于急性心衰以及心脏外科手术后急性心功能不全的治疗外,奥普力农还有各种药理作用。

1.扩张血管静脉:给予奥普力农后脑血流、心输出量明显增加,但两者增加没有明显联系,提示奥普力农具有明显直接扩脑动脉的作用。脑出血患者动脉瘤夹闭后给予奥普力农,发现患者在心输出量和脑血流增加的同时脑内氧供需平衡不发生改变,可见该药可增加脑代谢,未来可能作为新药用于治疗脑血管痉挛。一项比较该药对不同动脉扩血管作用差异的试验中发现与颈总动脉相比,肾动脉的IC50值更低,且最大抑制程度更大,提示其对于肾动脉具有更强的扩张作用,可见该药扩血管作用具有特殊性———在不同血管中的扩张作用不同。这与各血管的血管壁结构成分(胶原和弹性纤维)不同以及PDEⅢ同工酶的分布不同有关。

2.对于呼吸系统的影响

1)扩张支气管:考虑到肾上腺素β受体激动剂增加cAMP产生支气管扩张作用,且PDEⅠ~Ⅴ在人气管、支气管平滑肌内均有分布,因此有人推论吸入PDEⅢ抑制剂可以松弛气道平滑肌,治疗哮喘。研究发现奥普力农在哮喘患者中可以抑制抗原诱导的支气管收缩。在一项随机双盲试验中,哮喘患者吸入奥普力农或沙丁胺醇(salbutamol),两药应用后一秒用力呼气容积(FEV1)平均最大增加值无差异,奥普力农组近半数(4/9例)患者支气管扩张作用大于沙丁胺醇组,且不影响心率和血压。相似的是,奥普力农与氨茶碱(aminophyline)均呈剂量依赖性扩支气管,但奥普力农不影响血浆肾上腺素水平。吸入麻醉药七氟醚与PDEⅢ均可扩张支气管,在豚鼠气道高反应性模型中七氟醚与奥普力农联合应用具有协同作用,全肺阻力明显小于对照组、七氟醚组和七氟醚/茶碱组,且较与米力农合用具有优势。

2)增加膈肌收缩力:呼吸功能衰竭往往伴有膈肌乏力。临床研究表明静脉泵注低剂量奥普力农(0.1μg·kg-1min-1)可通过影响钙离子的跨膜运动,增加疲劳膈肌的收缩力。动物实验发现吸入奥普力农也可剂量依赖性增加疲劳膈肌收缩力,但不能预防疲劳诱发的膈肌收缩力下降。脓毒症和感染性休克患者常伴发呼吸衰竭及膈肌乏力,腹腔内注射奥普力农可以改善脓毒症模型大鼠的膈肌乏力、增加髓过氧化物酶(MPO)活性,减少细胞因子诱导中性粒细胞趋化因子,提示奥普力农通过抑制中性粒细胞在膈肌内的聚集,并抑制其活性治疗呼吸衰竭伴膈肌乏力。吸入麻醉药七氟醚在3MAC(最低肺泡有效浓度)时能够增加膈肌疲劳产生的颤搐和强直张力的损伤,临床相关浓度奥普力农可以改善七氟醚诱导膈肌疲劳后的功能障碍。

3.抗炎:冠脉搭桥术患者全麻后给予奥普力农持续泵注直至术后d3,围手术期具有促炎作用的白细胞介素(IL)6水平没有明显上升,而有抗炎作用的IL-10在体外循环后达到高峰,提示该药具有一定的抗炎作用。在脂多糖(LPS)诱发肺内感染的动物模型中,奥普力农和地塞米松(dexamethasone)预处理都明显减轻LPS诱导的中性粒细胞肺内汇集,抑制炎症因子生成,同时奥普力农组伴IL-10的增加,提示奥普力农可较强抑制LPS诱发的肺内感染,且其抗炎机制与激素不同。

4.器官保护:如何减轻或消除缺血-再灌注损伤(IRI)是近些年临床面临的重要研究课题。IRI的保护性措施主要有2条途径,即缺血预处理和针对各信号转导分子进行干预处理。缺血预处理的分子基础包括腺苷A2受体激活,活化腺苷环化酶,使胞浆内第二信使cAMP含量增加,cAMP通过多条信号转导通路,减少细胞因子表达和黏附分子的黏附,抑制细胞凋亡,减轻炎症程度,从而达到对IRI的保护作用。实验表明在大鼠腹腔内注射0.2mg·kg-1奥普力农可减轻由酵母诱发的多脏器衰竭-减少腹膜渗出的中性粒细胞迁移;减弱肺、肝和胰腺损伤,肾功能不全;并减少酵母引起肺和小肠MPO活性的增加。

1)心脏保护:冠状动脉缺血-再灌注将导致严重不良后果。在心肌缺血或再灌注早期给予奥普力农能够改善心肌泵功能,减轻心肌损伤。研究证实,奥普力农增加心肌内cAMP浓度,改善心脏停搏后心功能恢复,并防止心肌总钙增加。其保护作用可能介由磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-Akt信号途径的活化和mPTP抑制来实现。而与蛋白激酶C(PKC)或m-K(ATP)通道无关。最近研究指出心肌IRI的关键一点就是血管和心肌的炎症。大鼠心肌缺血后给予奥普力农会明显减少心肌损伤(组织学观察)、促炎因子(TNF-α、IL-1β)生成、细胞间黏附分子(ICAM-1)水平、硝合成以及凋亡,可见该药减轻心肌IRI相关的炎症进程,提示其可能应用于治疗各种缺血-再灌注疾病。

2)神经系统保护:研究表明奥普力农对于中枢和外周神经的各种形式的损伤都具有保护作用。大鼠脑缺血模型中,奥普力农30μg·kg-1·min-1治疗组在显微镜下计数存活CA1神经元明显高于生理盐水组,而且cAMP反应元件结合蛋白磷酸化明显增高,体外实验结论类似。另外,奥普力农能够抑制快速分离大鼠海马锥体神经元在急性细胞外高K+去极化时产生的细胞内Ca2+浓度的增加,并抑制突触后谷氨酸经过cGMP/PKG通路释放。证实该药在体和离体都具有神经元保护作用,尤其在对抗脑缺血方面。体外循环过程中脑氧供需失衡会促使术后患者神经生理功能障碍。在建立低温体外循环后即开始给予奥普力农泵注,并监测颈静脉血氧饱和度(SaO2)和局部脑氧饱和度(rSO2)。观察发现该药在体外循环复温期能阻止SaO2的降低、改善脑氧供需平衡。

3)肝脏保护:IRI是肝移植和肝切除后导致肝功能异常的主要原因,因此减少IRI是改善这些手术结局的主要目标。监测ICU的术后患者肝静脉内血氧,比较静脉给予氨力农、米力农、奥普力农的影响。结果发现三药的心脏指数增加没有差别,但奥普力农组肝静脉氧饱和度明显增加。奥普力农组的肝脏内血流改变明显大于其他组,提示其可能有益于外科手术后的肝脏保护。在猪内毒素血症模型中应用奥普力农(后处理)可改善肝血流(增加门静脉血流和肝脏氧的运输,预防动脉内乳酸进一步增加,阻滞肝血流的进一步紊乱),并增加肝脏的线粒体氧化。肝脏大部分(90%)切除后,过高剪切应力可导致肝功能不全。大鼠模型中奥普力农通过上调内皮一氧化氮合酶(eNOS)的表达来减轻剪切应力,改善术后生存率。最新研究证实奥普力农可能通过影响p38MAPK、JNK以及NF-κB的信号途径这些上游机制,增加cAMP水平,抑制ICAM-1的表达以及细胞因子的产生,保护肝脏免受IRI。

4)消化道保护:保持肠道的完整性,以避免细菌移位是重症患者治疗目标之一。一项研究发现奥普力农在急性进行性缺氧模型中可以减慢小肠黏膜酸中毒的进展,保护显微结构(通过血流依赖性和非血流依赖性机制)。心脏外科手术中持续泵注奥普力农,观察手术和体外循环时胃黏膜内pH,以及全身氧消耗、全身炎症反应。发现奥普力农能够抑制体外循环后胃黏膜内酸中毒以及全身炎症。内脏动脉闭塞(SAO)性休克是循环休克的一种严重形式,产生内脏器官的IRI。SAO休克模型中再灌注前单次注射奥普力农,发现该药上调损伤回肠组织中cAMP水平,减轻再灌注1h后回肠组织损伤,减少损伤回肠组织中的NF-κB表达、酪氨酸残基硝化、p38MAPK和JNK磷酸化,减少细胞因子的产生、ICAM-1等表达以及凋亡,提示奥普力农未来可用于缺血再灌注休克的治疗。

5)肾脏保护:肾脏IRI是肾移植面临的主要问题。IRI诱发肾组织血流下降,增加肾血管通透性,增加白细胞活性。实验诱发大鼠I/R,再灌注后30min后泵注奥普力农0.2μg·kg-1·min-1,持续3h。发现奥普力农能够降低IRI所增加血清尿素氮、肌酐,改善组织学变化,并明显降低肾脏组织MPO活性水平与细胞因子,且不影响血流动力学状态,提示奥普力农可减轻缺血-再灌注导致的急性肾损伤,且很可能是通过抑制白细胞活性,机制可通过其对cAMP水平的影响解释。实验表明局部和全身应用奥普力农均有肾保护作用。

制备[3]

盐酸奥普力农的制备:

(1)中间体Ⅰ的制备:向1000mL三口瓶中,加入6-溴代咪唑并[1,2-a]吡啶(SM1)50.00g,四氢呋喃200mL,搅拌溶解。室温下,滴入2M乙基溴化镁四氢呋喃溶液,控制温度不超过30℃。滴毕,升温至回流(65-70℃)。反应1.5h,降至室温,滴入甲基烯丙基氯(SM2)99.95g与四氢呋喃200mL配置的溶液,控温不超过40℃。滴毕,加热至回流(65-70℃),反应2h,降至室温。控制温度不超过30℃,滴入饱和氯化铵水溶液335mL。滴毕,抽滤,滤液旋蒸掉四氢呋喃,剩余溶液用乙酸乙酯萃取(200mL×3),合并有机层;滤饼用乙酸乙酯400mL室温下打浆1h,抽滤,得滤液。合并两次得到的有机相,纯化水洗(200mL×3),有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋蒸掉溶剂,得到42.56g褐色油状物中间体I,粗产品收率97.4%。

(2)中间体Ⅱ的制备:向500mL三口瓶中,依次加入中间体Ⅰ40.00g,甲醇91mL,纯化水91mL,浓盐酸91mL,搅拌降温。控温-10℃,缓慢通入O3/O2。TLC监测反应,中间体Ⅰ的斑点消失视为反应结束(展开剂=二氯甲烷:甲醇=20:1)。控温不超过30℃,滴入饱和亚硫酸钠水溶液约120mL,至淀粉碘化钾试纸不变色;再滴入30%氢氧化钠水溶液至pH=8~9。二氯甲烷萃取反应液(200mL×3),合并有机层,纯化水洗涤(200mL×3),有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,蒸除溶剂,得到35.98g褐色油状物中间体Ⅱ,粗产品收率为88.9%。

(3)中间体Ⅲ的制备:向500mL三口瓶中,加入中间体Ⅱ29.31g,异丙醇205mL,N,N-二甲基甲酰胺缩二甲醇(SM3)10.50g,搅拌升温。控温80~85℃,反应1h。TLC监测反应,中间体Ⅱ的斑点消失视为反应结束(展开剂=二氯甲烷:甲醇=15:1)。体系降至室温,蒸除掉溶剂,剩余物加入150mL乙酸乙酯,室温打浆2h,抽滤,45℃鼓风干燥1h,得到中间体Ⅲ为褐色固体24.11g,收率62.5%。

(4)中间体Ⅳ的制备:向500mL三口瓶中,依次加入中间体Ⅲ12.78g,无水乙醇166mL,氰基乙酰胺(SM4)6.98g,甲醇钠6.02g,搅拌升温至回流,保温反应1h。TLC监测反应,中间体Ⅲ的斑点消失视为反应结束(展开剂=二氯甲烷:甲醇=10:1)。降至室温,加入纯化水64mL,缓慢加入约7mL冰醋酸,调节pH=7-8,析出固体,室温搅拌1h,抽滤,少量乙醇洗涤,滤饼45℃鼓风干燥1h,得到黄色固体12.26g,为中间体Ⅳ,收率87.9%。

(5)盐酸奥普力农的成盐、精制:向250mL三口瓶中,加入中间体Ⅳ9.82g,甲醇39mL,纯化水118mL,搅拌升温。控温70-80℃,滴入浓盐酸6.5mL,固体全部溶解,保温10min,降至室温,析出固体,抽滤,少量水洗滤饼,45℃鼓风干燥1h,得到浅黄色固体11.32g,为盐酸奥普力农粗品,收率94.7%。向250mL三口瓶中,加入盐酸奥普力农粗品10.00g,纯化水110mL,搅拌升温至85℃,全溶,保温10min,降至室温。抽滤,少量纯化水洗涤滤饼,40℃鼓风干燥1h,得到类白色固体8.46g。收率84.6%。

主要参考资料

[1] CN201410261301.X一种盐酸奥普力农注射液组合物

[2] 磷酸二酯酶Ⅲ抑制剂———奥普力农的研究新进展

[3]  CN201811293175.0一种盐酸奥普力农化合物的制备方法

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