MRS2339作为一种心脏P2X4受体核苷酸激活剂可改善心力衰竭患者的收缩功能

《Medicinal Chemistry Research》：MRS2339, a cardiac P2X4 receptor nucleotide activator, improves systolic function in heart failure

　　

越来越多的证据表明嘌呤能受体可作为心脏疾病的治疗靶点。MRS2339是一种带电的(N)-甲烷碳巴修饰的2-氯腺苷单磷酸衍生物，在多种动物模型中对梗死后、压力负荷过重、肌集钙蛋白过表达、快速起搏及其他损伤导致的射血分数降低型收缩性心力衰竭均表现出显著疗效。本研究在快速起搏诱导的犬收缩性心力衰竭模型及小鼠梗死后缺血性心力衰竭模型中，探索了该核苷酸类似物的有益作用机制。在犬模型中，持续输注该核苷酸类似物可增加每搏输出量、心输出量、动脉血压及动脉血氧水平，且无血管效应，提示药物具有直接心脏作用。在小鼠模型中，MRS2339可使野生型小鼠心肌环磷酸鸟苷(cGMP)水平升高——cGMP是已知的心肌保护第二信使，但在P2X4受体敲除小鼠中无此效应。既往研究显示MRS2339可在成年小鼠心肌细胞中诱发电流，但本研究发现其无法刺激HEK293细胞中表达的大鼠同源P2X4受体产生电流。尽管心肌内源性P2X受体的具体组成尚不明确，但心脏P2X4受体似乎是MRS2339诱导cGMP升高的必要条件。研究结果支持MRS2339通过一种新型心脏P2X4受体介导的cGMP增强机制发挥心力衰竭治疗作用。通过刺激心脏P2X受体并提升cGMP水平以改善血流动力学，是心力衰竭潜在的新治疗靶点。

研究背景与意义

尽管射血分数降低型心力衰竭(HFrEF)的临床治疗已取得进展，但针对重度或晚期HFrEF的新型药物治疗仍十分迫切。现有标准药物治疗下，晚期HFrEF患者年死亡率仍高达30%–80%，INTERMACS 4–7级患者6个月再住院率达61%–80%。嘌呤能P2受体参与多种重要生物学功能，正成为新药研发的热门靶点。前期研究表明，2-氯、(N)-甲烷碳巴修饰的腺嘌呤核苷酸MRS2339可激活心肌非选择性阳离子通道，其特性与P2X受体（一种ATP门控离子通道，属嘌呤能受体亚家族）相似。MRS2339为核糖修饰核苷酸，以双环[3.1.0]己烷基团（即“北(N)-甲烷碳巴”修饰）替代天然核糖的五元环，该修饰可通过预先确立受体偏好构象，提高对嘌呤受体（包括代表性腺苷A₃、P2Y₁及P2X受体）的亲和力。既往研究证实MRS2339可在多种啮齿类HFrEF模型中改善心功能，本研究进一步探索其在大型动物模型中的作用机制，明确其临床转化潜力。该研究发表于《Medicinal Chemistry Research》。

关键技术方法

研究采用两种动物模型：一是通过快速左室起搏建立犬重度HFrEF模型，分为假手术组、HF对照组及MRS2339治疗组，通过慢性植入导管监测血流动力学参数；二是构建心肌特异性P2X₄受体条件性敲除小鼠，通过永久左前降支(LAD)结扎建立梗死后HF模型，分为野生型(WT)组、P2X₄受体敲除(KO)组，分别给予MRS2339或生理盐水输注。采用超声心动图评估小鼠心功能，酶联免疫法检测心肌cGMP水平，全细胞膜片钳技术记录HEK293细胞中外源性表达的大鼠P2X₄受体电流。

研究结果

快速起搏犬持续输注MRS2339可部分阻止每搏输出量、心输出量及平均动脉血压的异常改变

急性单次注射MRS2339（5–200 μg）对健康犬及HF犬的dP/dt max、心率或平均动脉血压均无急性血流动力学影响。但以100 μg/h剂量皮下持续输注1周（起搏第3周，心率210 bpm），可显著提升HF犬的心输出量与每搏输出量，平均动脉压呈非显著性升高；第2周将起搏频率提升至240 bpm后，心输出量与每搏输出量未进一步升高，但收缩压与平均动脉血压显著改善，动脉血氧水平明显上升，舒张压、总外周血管阻力及平均冠脉血流量均无变化，提示MRS2339无血管效应，直接作用于心脏。

MRS2339的细胞作用机制

为验证MRS2339是否通过心脏P2X₄受体促进cGMP生成，研究在LAD结扎后的WT与P2X₄受体KO小鼠中进行药物输注。结果显示，MRS2339仅能在WT小鼠中提升心肌cGMP水平，在KO小鼠中无此效应；同时MRS2339可显著增加WT小鼠的左心室短轴缩短率(FS)，而KO小鼠无此获益。膜片钳实验显示，10 μM MRS2339无法激活HEK293细胞中表达的大鼠同源P2X₄受体，但10 μM ATP（内源性P2X₄激动剂）可诱发显著电流。由于大鼠与小鼠P2X₄受体的正构位点存在差异，推测MRS2339可能作为内源性ATP的别构调节剂发挥作用，需后续以小鼠P2X₄受体验证。

讨论与结论

本研究扩展了既往发现，证实MRS2339在快速起搏诱导的犬重度HFrEF模型中，可通过提升每搏输出量、心输出量、动脉血氧水平及平均动脉血压发挥血流动力学获益，且无急性血压、心率或血管阻力影响。其细胞机制为依赖心脏P2X₄受体刺激心肌cGMP生成，该作用通路不同于现有HFrEF治疗方案。研究明确了心脏P2X受体-cGMP通路的存在，为HFrEF提供了全新且有前景的治疗策略。