乙型病毒性肝炎（viral hepatitis type B，HBV）是由乙型肝炎病毒引起的严重威胁人类健康的肝实变性传染病[1]。我国临床常用的HBV治疗药物是干扰素和拉米夫定。干扰素治疗HBV的有效率仅30-50%，且其副作用较大。拉米夫定虽能够迅速降低病毒载量，但清除残留病毒的过程相当缓慢，疗程过长易产生耐药性，用药2年后耐药率高达40-50%，由此引发HBV的急性发作等严重后果；目前，抗乙肝病毒新药恩替卡韦和泰比夫定的安全性和疗效均较好，但恩替卡韦和拉米夫定具有交叉耐药性，因而对拉米夫定耐药个体的疗效较差[2]。
阿德福韦酯是新近上市的另一款前体抗HBV药物，口服进入机体后释放活性形式的阿德福韦。其仅需一步磷酸化即可发挥抗病毒疗效，持续用药自身亦不产生耐药性，且对拉米夫定耐药个体有效；与核苷类药物合用具有协同作用，但在临床安全剂量下阿德福韦酯难以快速抑制病毒复制，且具有肾脏毒性和起效慢的缺点[3]。阿德福韦酯的药代动力学性质是影响其疗效和安全性的重要因素之一。作为一种羧酸酯的前体药物，阿德福韦酯在胃肠道及血浆中极易水解，生成阿德福韦。由于阿德福韦极性较大，难以透过细胞膜进入肝细胞而达到有效治疗浓度，从而影响疗效的发挥；血浆中的阿德福韦经肾排泄时，易蓄积，从而产生肾脏毒性[4]。
设计一款能在血浆中保持稳定，且具有选择性活化的阿德福韦前体药物。可有效提高阿德福韦在肝内的浓度，同时，肝内释放的阿德福韦极性大，难以透过细胞膜，不易扩散进入血液，可以降低阿德福韦的血液浓度，减少其在肾脏的排泄和蓄积，从而降低肾脏毒性。据此，设计合成了一系列核苷酸及核苷酸类似物的环状磷酸酯/膦酸酯前药，该类前药能够被肝细胞中特异性的代谢酶CYP3A4酶活化，释放活性形式的核苷酸或核苷膦酸，发挥抗病毒作用。主要的肝靶向前药的研究进展综述如下。
1.HepDirect前药
HepDirect前药是专为肝脏疾病设计的肝靶向药物，该药物本身无活性，可被肝实质细胞分泌的CYP3A4酶代谢激活为单磷酸核苷，而后磷酸化成核苷三磷酸活性HBV病毒；胞内产物因其活化后带有电荷，减少了其从肝细胞内流失，进而实现了前药的肝靶向作用。
HepDirect前药为一类芳香化合物，是新型的环状磷酸酯或膦酸酯前药[5]（如图1结构式Ⅰ所示)。在活化过程中，CYP3A4催化其先发生羟基化反应，生成产物(Ⅱ)然后开环生成负离子(Ⅲ)，因该离子所带负电而无法扩散到肝细胞外，这使得Ⅲ留在胞内发生β-消除反应生成磷酸酯或膦酸酯(Ⅳ)。
图1 HepDirect前药的活化原理
核苷类抗病毒药物转变成核苷三磷酸，进一步转变成单磷酸核苷。HepDirect前药活化后经羟基化和β-消除反应可转变成单磷酸核苷，继而避免核苷激酶的限速来提高药物生物利用率。该类药物能被机体磷酸酯酶迅速水解，而磷酸酯较不稳定。HepDirect前药可形成环状膦酸酯，提高了其在血液、组织液和大多数非肝组织中的稳定性。
2.阿德福韦前药
阿德福韦（Adefovir，PMEA）可与细胞激酶或5-磷酸核糖基-1-焦磷酸酯合成酶发生磷酸化，属于腺嘌呤的无环核苷膦酸酯衍生物。PMEA经磷酸化为PMEApp后可同脱氧腺苷三磷酸发生竞争性结合，实现阻止HBV DNA逆转录酶的整合，终止DNA链转录。但PMEA的生物利用率低，人体利用率<12%，当在pH=8的肠道中被离子化时，其通透性较差。为此，将其制成了口服的脂溶性前体药物阿德福韦酯[6]。
阿德福韦酯（Adefovir dipivoxil）经口服吸收后，经非特异性酯酶迅速水解后形成PMEA，再经两次磷酸化转变为阿德福韦三磷酸酯实现抗病毒。Ⅰ、Ⅱ期临床研究表明：经其治疗4周后，平均97%的病患血清HBV DNA发生了下降，12周后HBeAg有20%转阴，且持续用药6年的病患亦未发生耐药性。该药物十分适合对拉米夫定具有耐药性的病患。其在30mg剂量时疗效最佳，但该剂量时可引发肾毒性，42%的病患血清肌酸酐增高至3mg/L以上。研究认为，它可迅速并完全的由非特异性酯酶水解成PMEA，然后经阴离子转运载体hOAT1转运至肾近端小管，堆积于此形成肾毒性损伤。
帕拉德福韦(Pradefovir，又名Remofovir)，为PMEA的HepDirect前药。该药物吸收迅速，在口服Pradefovir后1.2-1.5小时血浆中药物浓度便达到峰值。Adefovir dipivoxil在血中可很快被酯酶降解为PMEA(t1/2<2 min)，而Pradefovir在血中具有良好的稳定性(t1/2=10h)。这使得其可更好的抵达肝脏并转化为PMEApp，继而降低PMEA在血和肾中的浓度。
研究显示，在23名健康的受试者中进行Pradefovir安全性与耐受性测试时发现，其具有良好的安全性和耐受性。其单次口服剂量为10mg、30mg、60mg时，均可表现出良好的耐受性；其副作用亦较轻微，最常见的为上呼吸道感染，仅有2名受试者出现轻微消化道反应。
3.拉米夫定前药
拉米夫定(Lamivudine，LMV)是由美国食品及药品管理局(FDA)批准的首个用于HBV治疗的核苷类似物。它能经磷酸化为5 —三磷酸酯(LMV—TP)，而后在HBV DNA链上同dCTP竞争结合，从而终止转录链或停止病毒复制[7]。研究发现，HBV DNA和HBeAg阳性的慢性HBV病人用LMV治疗12周后，血清HBV DNA高达92.2%实现转阴，60.3%病患ALT实现正常，肝组织活检显示其病理改变明显减轻，且进行性发展为肝纤维化和肝硬化的机率显著下降。但LMV的缺陷亦十分明显，首先，该类药物清除残留病毒的过程十分缓慢，必需长期用药。因此，具有引发YMDD区发生基因突变而产生耐药性的风险；其次，LMV分子中具有游离的5-OH，可与腺苷脱氨酶(ADA)反应迅速降解为无活性的化合物，因而，药物利用率会降低；最后，LMV与其它核苷类似物一样，在机体被核苷激酶磷酸化为5-单磷酸酯十分困难，其药物利用率进一步降低。
针对LMV所具有的缺陷，研究人员将其制成HepDirect前药(Ⅵ)，继而避免了LMV的不足。研究其稳定性发现：Ⅵ在机体中具有良好的稳定性，而在肝组织中可迅速裂解并释放出原药而实现抗病毒疗效。测定注射Ⅵ的小鼠血清中没有LMV，而测定肝中，则可检测到较高水平含量的LMV-TP。这表明Ⅵ在血清中能稳定存在，未发生裂解反应释放LMV，而在肝组织中可迅速裂解。对化合物Ⅵ的肝靶向性用药疗效的研究显示，Ⅵ具有很好的肝靶向性。 该化合物组的肝靶向指数是2.3，而 LMV组的肝靶向指数仅有0.004，Ⅵ的肝靶向性比 LMV高出500多倍。 此外，Ⅵ能够避免核苷激酶的限速而产生大量高活性的核苷三磷酸盐，LMV在小鼠肝细胞中浓度最大为6±0.5( pmol /mg)，而Ⅵ的最大浓度则可高达201±35( pmol/mg)。
4.总结与展望
病毒性疾病是严重危害人类生命健康的传染病，核苷类抗病毒药物在治疗病毒性疾病中占有重要的地位。基于HepDirect前药的机制理论所构建核苷类抗病毒药物的肝靶向药物。成功增加了该类药物治疗成功率、同时减小了其毒副作用和耐药性。目前，科研人员已实现核苷类HepDirect前药的高通量合成，该进展必将极大的提高其药物合成与筛选的效率。相信随着越来越多的核苷类抗病毒肝靶向药物的研发，HBV这一困扰人类很久的顽疾必将被攻克。
参考文献
[1] 严丽波, 唐红. 乙型肝炎病毒/丙型肝炎病毒合并感染的研究进展[J]. 中华肝脏病杂志, 2019, 27(6):468-472.
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[3] Lin Jueying,Zhuo Yufeng,Zhang Dongdong,Nephrolithiasis and Osteomalacia associated with adefovir-induced Fanconi syndrome in a patient with hepatitis B.[J] .BMC Nephrol, 2017, 18: 275-279.
[4] 王艳景, 谷征. 恩替卡韦联合阿德福韦酯对活动性乙肝肝硬化患者肝功能及HBV-DNA转阴率的影响[J]. 慢性病学杂志, 2018(5):5-8
[5] Erion, M.D.; Reddy, K.R.; Boyer, S.H , et al. Design, synthesis, and characterization of a series of cytochrome P(450) 3A-activated prodrugs (HepDirect prodrugs) useful for targeting phosph(on)ate-based drugs to the liver[J]. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5154 – 5163.
[6] Laho Tomas,Clarke John D,Dzierlenga Anika L et al. Effect of nonalcoholic steatohepatitis on renal filtration and secretion of adefovir.[J] .Biochem. Pharmacol., 2016, 115: 144-151.
[7] 吴彦. 拉米夫定和奈韦拉平检测方法的研究进展[J]. 生物化工, 2018(1):7-11.
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