综述：维生素D受体的合成调节剂：从结构创新到疾病特异性应用

《Biomolecules》：Synthetic Modulators of the Vitamin D Receptor: From Structural Innovation to Disease-Specific Applications Tram Thi-Ngoc Nguyen, Tomohiro Kurokawa, Yoshiaki Kanemoto, Takahiro Sawada and Shigeaki Kato

本文全面综述了维生素D受体(VDR)生物学、其天然配体1α,25-二羟基维生素D3的作用局限，以及旨在拓展其治疗窗口的合成VDR配体设计策略。重点阐述了通过结构修饰（如类固醇类似物与非类固醇骨架）来开发选择性VDR调节剂(SVDRM)，以分离其有益的基因调控、抗增殖、抗纤维化和免疫调节作用，同时最小化高钙血症等副作用。文章还探讨了VDR信号在癌症、代谢疾病、纤维化和免疫炎症性疾病中的最新研究证据与临床转化前景。

　　

维生素D受体(VDR)的合成调节剂：从结构到治疗的新视野

维生素D信号通路通过维生素D受体(VDR)这一配体激活的核转录因子，不仅调控钙磷稳态，还广泛参与细胞增殖、分化、免疫调节和代谢等基因程序。然而，其天然激动剂1α,25-二羟基维生素D₃（骨化三醇）的系统性应用，因其强效的促钙吸收和骨吸收作用导致剂量限制性高钙血症，在骨骼外适应症的应用受到极大限制。为突破这一瓶颈，药物化学领域投入巨大努力，旨在设计合成VDR配体，在保留甚至增强有益基因调控和抗增殖作用的同时，最大限度地降低其致高钙血症风险。

VDR生物学与配体作用的结构基础

VDR的配体结合域(LBD)由12个α螺旋(H1-H12)构成，形成一个可容纳配体的疏水口袋。配体结合会引发显著的构象重排，特别是螺旋12(H12)的位置移动。在无配体状态下，VDR与转录辅阻遏物结合，保持转录沉默。配体结合后，H12发生大幅位移，导致辅阻遏物释放并促进辅激活物募集。有趣的是，H12的角度位移因配体而异。例如，选择性雌激素受体调节剂(SERM)雷洛昔芬与雌激素受体α(ERα)结合时，会诱导与雌二醇结合时截然不同的H12取向，这解释了其组织选择性药理学特性。类似地，与天然配体1,25(OH)₂D₃相比，合成VDR配体也被证实可诱导不同的H12移位和独特的VDR构象状态，这为开发组织选择性VDR调节剂(SVDRM)提供了结构基础，与SERM的模式相呼应。

合成VDR配体的结构创新与机制

为解耦骨化三醇的致高钙活性与其有益的基因调控功能，科学家们创造了大量维生素D类似物。这些类似物保留了与VDR的亲和力，但通过对类固醇核心或侧链进行结构修饰，改变了其活性谱。例如，卡泊三醇是1,25(OH)₂D₃的合成类似物，与1,25(OH)₂D₃相比，其钙动员活性显著降低，却能有效调节角质形成细胞的生长和分化，使其成为银屑病的获批疗法。同样，帕立骨化醇和马沙骨化醇等类似物通过以更低的高钙血症风险抑制甲状旁腺激素，用于治疗慢性肾脏病患者的继发性甲状旁腺功能亢进(SHPT)。

战略性的化学修饰已成功将1,25(OH)₂D₃的某些钙代谢活性与其基因调控功能分离开。例如，去除C-19亚甲基，产生所谓的19-去甲类似物（如帕立骨化醇），可显著降低钙效应，同时保留有效的VDR介导的转录活性。在侧链中引入氟取代等其它修饰，可进一步增加VDR效力和代谢稳定性，同时降低钙动员。其中许多类似物可作为VDR超级激动剂，在体外表现出显著增强的受体激活（表现为更强的辅激活物募集和更稳健的VDR-RXR二聚化），并以比1,25(OH)₂D₃低10-100倍的浓度发挥抗增殖作用。例如，伊奈骨化醇(TX522)是一种14-表位类似物，其致高钙血症活性降低约100倍，但在诱导癌细胞分化和凋亡方面效力更强。

另一项创新策略涉及设计非类固醇VDR配体或VDR模拟物——这些结构不同的骨架通过独特的相互作用适配VDR配体结合口袋。这些化合物通常诱导替代性受体构象，有时可绕过与钙代谢结果相关的经典VDR-辅激活物排列，从而得以开发副作用更少的组织选择性VDR调节剂。

并非所有合成VDR配体都仅作为激动剂发挥作用。一些新化合物被设计为VDR拮抗剂或部分激动剂，以实现对VDR信号更精确的控制。拮抗性配体代表了一种有前景的策略，因为它们可能在特定组织中保留维生素D的积极作用，同时显著降低高钙血症风险。这类似于选择性雌激素受体调节剂(SERM)的功能，如雷洛昔芬，其作用取决于所涉及的器官或细胞类型，可以是拮抗剂或激动剂。例如，羧酸酯类似物ZK159222通过排斥辅激活物实现拮抗作用，而ZK168281则通过增强VDR与新型胞质相互作用蛋白WBP4的相互作用，将VDR锚定在胞质中，从而削弱其核转位来实现拮抗。日本研究人员最近开发的DLAM-2b是一种1α,25-二羟基维生素D₃-26,23-内酰胺衍生物，可作为VDR的转录拮抗剂，调节与1,25(OH)₂D₃不同的基因集合，且不产生相同的染色质重塑效应，为设计避免高钙血症的VDR靶向免疫调节疗法提供了工具化合物。

VDR在各种病理条件下的作用与合成配体的新方向

在肿瘤背景下，VDR信号通路在癌症中经历了广泛失调，这些改变涉及配体代谢、表观遗传沉默、染色质重塑、遗传多态性和翻译后修饰。其中，CYP24A1（负责分解1,25(OH)₂D₃）的上调和/或CYP27B1（负责合成活性维生素D）的下调是常见现象，可削弱肿瘤微环境中的VDR信号。临床证据表明，CYP24A1过表达与多种癌症预后不良相关。此外，还存在由CYP11A1介导的非经典VDR激活途径，其产生的羟基化类固醇代谢物可作为VDR及其他核受体（如LXR、ROR、AhR）的生物活性配体，具有非致高钙活性。表观遗传机制，如VDR启动子高甲基化、SNAIL家族转录因子的抑制以及microRNA的调控，也导致VDR失活。肿瘤还会对VDR的cis组（基因组结合位点集合）进行重编程，重塑VDR信号传导的转录输出。尽管临床前数据丰富，但尚无VDR类似物成为常规临床实践中的成熟抗癌药物，不过与其它疗法（如内分泌治疗、免疫治疗、化疗）的联合应用正在临床试验中进行探索。

在代谢疾病和抗纤维化应用方面，VDR激活在免疫细胞中可改善慢性炎症和胰岛素抵抗。研究表明，用VDR激动剂卡泊三醇治疗肥胖小鼠，可显著减轻肝脏炎症和脂肪变性，并改善体内胰岛素敏感性。在器官纤维化领域，VDR可通过直接结合和隔离SMAD转录因子来干扰促纤维化的TGF-β/SMAD通路。设计偏向于VDR抗纤维化、非基因组作用的配体，同时最小化钙调节基因的转录，是一个有前景的策略。例如，1,25D₃-内酯及其新型合成内酯类似物(DLAM化合物)被发现可抑制TGF-β诱导的促纤维化基因表达，且不引起高钙血症。在肝损伤和胰腺炎模型中，VDR激动剂（包括卡泊三醇和帕立骨化醇）可抑制纤维发生。

在免疫调节和抗炎作用方面，VDR激活倾向于促进耐受性和抗炎免疫反应。在银屑病、多发性硬化症、1型糖尿病、炎症性肠病和类风湿关节炎等自身免疫性疾病中，维生素D类似物或选择性VDR调节剂被探索用于解离免疫调节益处与高钙血症副作用。例如，局部使用卡泊三醇可通过激活皮肤VDR减少炎症细胞因子产生并改善皮损，且全身性钙影响可忽略不计。

结论

维生素D骨架的多样化已将VDR配体空间从骨化三醇扩展到选择性调节剂、前药和非类固醇化学型。通过偏置VDR构象和辅调节因子募集，这些配体能够将其抗增殖、免疫调节和抗纤维化作用与致高钙血症活性分离开。同时，内源性非经典配体途径以及染色质可及性、表观遗传抑制和非编码RNA调控等细胞上下文决定因素，共同塑造了VDR在健康和疾病中的功能输出。未来的转化进展将可能依赖于具有明确偏倚/选择性的基于机制的设计、生物标志物驱动的患者分层（包括VDR/CYP24A1状态和宿主遗传学），以及利用VDR生物学重塑肿瘤-基质-免疫相互作用同时保持安全性的合理联合治疗方案。