Антагонисты 5-HT 3 , неофициально известные как « сетроны », представляют собой класс препаратов , которые действуют как антагонисты рецепторов 5-HT 3 , подтипа серотониновых рецепторов, обнаруженных в окончаниях блуждающего нерва и в определенных областях мозга. За исключением алосетрона и силансетрона , которые используются при лечении синдрома раздраженного кишечника , все антагонисты 5-HT 3 являются противорвотными средствами , используемыми для профилактики и лечения тошноты и рвоты. Они особенно эффективны в контроле тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией рака , и считаются золотым стандартом для этой цели. [1]
Антагонисты 5-HT3 могут быть идентифицированы по суффиксу -сетрон [2] и классифицируются под кодом A04AA Системы анатомо-терапевтическо-химической классификации ВОЗ .
Антагонисты 5-HT 3 наиболее эффективны в профилактике и лечении тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией (CINV), особенно вызванной высокоэметогенными препаратами , такими как цисплатин ; при использовании для этой цели их можно назначать отдельно или, чаще, с глюкокортикоидом , обычно дексаметазоном . Обычно их вводят внутривенно , незадолго до введения химиотерапевтического агента, [3] хотя некоторые авторы утверждают, что пероральный прием может быть предпочтительнее. [4] Сопутствующее введение антагониста рецептора NK 1 , такого как апрепитант , значительно повышает эффективность антагонистов 5-HT 3 в профилактике как острой, так и отсроченной CINV. [5]
Антагонисты 5-HT 3 также показаны для профилактики и лечения тошноты и рвоты, вызванных радиацией (RINV), когда это необходимо, и послеоперационной тошноты и рвоты (PONV). Хотя они более эффективны в контроле CINV — когда они полностью останавливают симптомы у 70% людей и уменьшают их у оставшихся 30% — они так же эффективны, как и другие средства для PONV.
Текущие данные свидетельствуют о том, что антагонисты 5-HT 3 неэффективны в борьбе с укачиванием . [6] [7] [8] Рандомизированное плацебо-контролируемое исследование ондансетрона для лечения укачивания у персонала воздушной скорой помощи показало субъективное улучшение, но оно не было статистически значимым . [9]
Алосетрон и силансетрон — последний был разработан Solvay , но никогда не был одобрен FDA — не являются противорвотными средствами; вместо этого они показаны при лечении подтипа синдрома раздраженного кишечника, где диарея является доминирующим симптомом. Алосетрон был отозван с рынка США в 2000 году из-за неприемлемо частых тяжелых побочных эффектов, включая ишемический колит , и доступен только через ограничительную программу для пациентов, которые соответствуют определенным требованиям. [23]
Некоторые прокинетические препараты, такие как цизаприд , рензаприд и метоклопрамид , хотя и не являются антагонистами 5-HT 3 , обладают некоторым слабым антагонистическим эффектом на рецептор 5-HT 3 . Галанолактон , дитерпеноид, содержащийся в имбире , является антагонистом 5-HT 3 и, как полагают, по крайней мере частично опосредует противорвотную активность этого растения. [24] [25] Миртазапин является тетрациклическим антидепрессантом с эффектами антагониста 5-HT 2 и 5-HT 3 , который также обладает сильными противорвотными свойствами, однако он также обладает сильным седативным эффектом. Исследования показывают, что миртазапин столь же эффективен при лечении тошноты и рвоты, связанных с химиотерапией, как и стандартные методы лечения; он также дешевле и имеет меньше побочных эффектов, чем типичные противорвотные средства, и его антидепрессантные свойства могут быть дополнительным преимуществом для онкологических больных. [26] Миртазапин также использовался при лечении гастропареза с нарушением моторики из-за его противорвотного действия. [27] Оланзапин , атипичный антипсихотик с противорвотными свойствами, аналогичными свойствам миртазапина, также показывает многообещающие результаты при лечении тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией. [26]
Побочных эффектов, связанных с использованием антагонистов 5-HT 3, немного ; наиболее распространенными являются запор или диарея , головная боль и головокружение . [28] В отличие от антигистаминных препаратов с противорвотными свойствами, таких как циклизин , антагонисты 5-HT 3 не оказывают седативного эффекта и не вызывают экстрапирамидных эффектов , как это иногда делают фенотиазины (например, прохлорперазин ).
Все антагонисты 5-HT3 были связаны с бессимптомными изменениями электрокардиограммы , такими как удлинение интервалов PT и QTc и некоторые аритмии . [28] Клиническое значение этих побочных эффектов неизвестно.
Рецепторы 5-HT 3 присутствуют в нескольких критических участках, участвующих в рвоте, включая вагальные афференты , ядро одиночного тракта (STN) и саму area postrema. Серотонин выделяется энтерохромаффинными клетками тонкого кишечника в ответ на химиотерапевтические агенты и может стимулировать вагальные афференты (через рецепторы 5-HT 3 ), чтобы инициировать рвотный рефлекс. Антагонисты рецепторов 5-HT 3 подавляют рвоту и тошноту, ингибируя связывание серотонина с рецепторами 5-HT 3. Самая высокая концентрация рецепторов 5-HT 3 в центральной нервной системе ( ЦНС ) обнаружена в STN и триггерной зоне хеморецепторов (CTZ), и антагонисты 5-HT 3 также могут подавлять рвоту и тошноту, действуя на эти участки. [29] Антагонисты 5-HT3 очень селективны и имеют небольшое сродство к другим рецепторам, таким как дофаминовые , гистаминовые и мускариновые ацетилхолиновые рецепторы . [28]
Все антагонисты 5-HT 3 хорошо усваиваются и эффективны после перорального приема, [4] [28] и все метаболизируются в печени различными изоферментами системы цитохрома P450 . Однако они не ингибируют и не индуцируют эти ферменты. [28]
Несмотря на то, что антагонисты 5-HT 3 рецепторов имеют общий механизм действия , они имеют различную химическую структуру и демонстрируют различия в сродстве к рецептору , дозозависимости и продолжительности эффекта. Они также метаболизируются по-разному, то есть в метаболизме антагонистов преобладают различные компоненты системы цитохрома P450 ( CYP ) . [30]
Из-за этого пациенты, которые резистентны к одному антагонисту, могут получить пользу от другого. Существует корреляция между количеством активных аллелей CYP 2D6 и количеством эпизодов рвоты у пациентов, которые получают лечение цисплатином и ондансетроном или трописетроном . Пациенты с несколькими аллелями, как правило, не реагируют на противорвотный препарат и наоборот. [31]
История антагонистов рецепторов 5-HT 3 началась в 1957 году, когда Джон Гаддум и Зулейка П. Пикарелли из Эдинбургского университета предположили существование двух подтипов серотониновых рецепторов, рецепторов M и D (названных так потому, что их функция могла блокироваться морфином и дибензилином соответственно). [33] Позднее было обнаружено, что рецептор 5-HT 3 соответствует рецептору M. [34] В 1970-х годах Джон Фозард обнаружил, что метоклопрамид и кокаин являются слабыми антагонистами рецептора 5-HT 3 (5-HT-M). Фозард и Морис Джиттос позже синтезировали MDL 72222, первый мощный и действительно селективный антагонист рецепторов 5-HT 3 . [35] [36] Было обнаружено, что противорвотное действие метоклопрамида частично обусловлено его антагонизмом к серотонину. [30]
Пока Фозард исследовал аналоги кокаина, исследователи из Sandoz идентифицировали мощный селективный антагонист рецепторов 5-HT 3 ICS 205-930, на основе которого были разработаны первые продаваемые селективные антагонисты рецепторов 5-HT 3 ондансетрон и гранисетрон , одобренные в 1991 и 1993 годах соответственно. [35] [37] Было синтезировано несколько соединений, родственных MDL 72222, что в конечном итоге привело к одобрению трописетрона в 1994 году и доласетрона в 1997 году. [37] Новый и улучшенный антагонист рецепторов 5-HT 3 , названный палоносетрон, был одобрен в 2003 году. [37] Разработка селективных антагонистов рецепторов 5-HT 3 стала значительным улучшением в лечении тошноты и рвоты. [30] Ондансетрон, гранисетрон, доласетрон и палоносетрон в настоящее время одобрены в Соединенных Штатах и являются краеугольным камнем терапии для контроля острой рвоты с помощью химиотерапевтических агентов с умеренным или высоким эметогенным потенциалом. [38]
Антагонисты рецепторов 5-HT 3 или антагонисты серотонина были впервые введены в начале 1990-х годов, и они стали наиболее широко используемыми противорвотными препаратами в химиотерапии . [29] Они также доказали свою безопасность и эффективность при лечении послеоперационной тошноты и рвоты . [30] Серотонин (5-HT) широко распространен по всему кишечнику и центральной нервной системе . В кишечнике 5-HT в основном содержится в энтерохромаффинных клетках слизистой оболочки . Энтерохромаффинные клетки являются сенсорными преобразователями, которые высвобождают 5-HT для активации внутренних (через рецепторы 5-HT1P и 5-HT 4 ) и внешних (через рецепторы 5-HT 3 ) первичных афферентных нервов . [39] Было обнаружено, что химиотерапевтические препараты для лечения злокачественных заболеваний, вызывающих рвоту, вызывают высвобождение большого количества серотонина из энтерохромаффинных клеток в кишечнике, серотонин действует на рецепторы 5-HT3 в кишечнике и стволе мозга. [39]
Эксперименты показали, что сайт связывания лиганда расположен на границе двух соседних субъединиц. [40] Сайт связывания лиганда образован тремя петлями (AC) из основной субъединицы связывания лиганда (основная грань) и тремя β-нитями (DF) из соседней субъединицы (комплементарная грань). [34] [41] Аминокислотный остаток E129 на петле A обращен в карман связывания и образует критическую водородную связь с гидроксильной группой 5-HT. Петля B содержит W183, критический остаток связывания лиганда триптофана , который способствует взаимодействию катиона-π между плотностью электронов pi триптофана и первичным амином 5-HT. Остатки петли C рассматривались в качестве кандидатов на различную фармакологию рецепторов 5-HT 3 грызунов и человека из -за их расхождения между видами. Наиболее важным ароматическим остатком в петле C, вероятно, является Y234, который лежит напротив триптофана петли B в кармане связывания лиганда и участвует в связывании лиганда. Петли D и F на самом деле являются β-нитями, а не петлями. W90 в петле D имеет решающее значение для связывания лиганда, и антагонисты могут напрямую связываться с R92. Азабициклическое кольцо конкурентного антагониста гранисетрона расположено близко к W183, образуя взаимодействие катион-пи. [42] Остатки петли E Y143, G148, E149, V150, Q151, N152, Y153 и K154 могут быть важны для связывания гранисетрона. Структура петли F еще не выяснена, но W195 и D204, по-видимому, имеют решающее значение для связывания лиганда. [34]
Химические структуры антагонистов рецепторов 5-HT 3 первого поколения можно разделить на три основных класса [30]
Антагонисты рецепторов 5-HT 3 первого поколения (ондансетрон, доласетрон , гранисетрон и трописетрон ) были наиболее важными препаратами в противорвотной терапии для эметогенной химиотерапии . Они особенно эффективны при лечении острой рвоты , возникающей в первые 24 часа после химиотерапии . [38] Более новый препарат палоносетрон является фармакологически отличным и высокоселективным антагонистом рецепторов 5-HT 3 второго поколения. [44] Палоносетрон имеет два стереогенных центра и существует в виде четырех стереоизомеров . [44] Палоносетрон имеет более длительный период полувыведения (40 ч) и большую аффинность связывания с рецепторами (>30 раз; по сравнению с антагонистами первого поколения). [38]
Фармакофор рецепторов 5-HT 3 состоит из трех компонентов: связующего фрагмента, содержащего карбонил, ароматического / гетероароматического кольца и основного центра. Карбонильная группа копланарна ароматическому кольцу . Антагонисты рецепторов 5 - HT 3 с большей вероятностью связываются в своей протонированной форме. [45] Стыковка ряда антагонистов в гомологическую модель сайта связывания рецепторов 5-HT 3 показывает достаточно хорошее согласие с моделью фармакофора и подтверждает наблюдаемые различия между видами. Исследования гранисетрона в связывающем кармане показали, что ароматические кольца гранисетрона лежат между W183 и Y234, а азабициклическое кольцо между W90 и F226. В этом исследовании было идентифицировано другое энергетически выгодное расположение гранисетрона, ближе к мембране, в положении, которое может быть частью пути связывания/несвязывания для лиганда. Аналогично расположенный альтернативный сайт связывания гранисетрона был с тех пор идентифицирован в другом исследовании рецептора 5-HT3 . [ 43]
Антагонисты рецептора 5-HT 3 имеют один и тот же фармакофор . [43] Ароматический фрагмент (предпочтительно индол), связующая ацильная группа, способная к водородным связям, и основной амин ( азот ) можно рассматривать как ключевые фармакофорные элементы известных антагонистов рецептора 5-HT 3. Существуют стерические ограничения ароматического связывающего сайта, и хотя возможны два водородных связывающих взаимодействия на гетероциклической связующей группе (оксадиазол, способный принимать две водородные связи), только один необходим для высокого сродства. Оптимальная среда основного азота - это когда он ограничен в азабициклической системе с самым высоким сродством, наблюдаемым для систем с азотом в положении мостика, а вторичные амины являются более мощными. [46] Рецептор 5-HT 3 может вмещать только небольшие заместители на заряженном амине, оптимальной является метильная группа. [43] Оптимальное расстояние между ароматическим связывающим сайтом и основным амином составляет 8,4-8,9 Å, и лучше всего, если двухуглеродная связь разделяет оксадиазол и азот. Увеличение замены R увеличивает сродство. [46] Наиболее мощные антагонисты рецепторов 5-HT 3 имеют 6-членное ароматическое кольцо, и они обычно имеют 6,5 гетероциклических колец. [43] Не было обнаружено никакой корреляции между липофильностью соединений и сродством к рецептору 5-HT 3. [47] Поскольку большинство известных антагонистов 5-HT 3 являются производными эфира или амида, они потенциально подвержены гидролизу, которого можно было бы избежать, включив акцепторы водородных связей в 5-членное гетероароматическое кольцо. [46]
Исследования соотношения структура-активность (SAR) лигандов рецепторов LGIC являются ценными для изучения их структуры и функции. Молекула, подобная антагонисту , с низкой внутренней активностью (ia) снижает частоту открытия каналов и проницаемость ионов. Небольшие липофильные заместители C5 (R1) (см. рис. 5) дают соединения с мощным антагонизмом, что указывает на то, что заместитель C5 может вписываться в узкую гидрофобную канавку области связывания в рецепторе. Кажется, что аминокислотные остатки, которые взаимодействуют с заместителями C7 (R2), имеют мало общего со связыванием лиганда, но играют большую роль в ионном канале. Стерически объемные заместители показывают большее взаимодействие с аминокислотными остатками ворот и способствуют открытой конформации ионного канала из-за стерического отталкивания. [48]
Ондансетрон является рацематом , но стереохимия асимметричного атома углерода не является важным фактором во взаимодействии рецептора 5-HT 3. Аннелирование 1,7-положений индольного ядра ондансетрона приводит к повышению сродства к рецептору . [49]
Метильная группа, по-видимому, столь же эффективна функционально, как и хлор в положении R (см. рис. 6). Карбонильная группа отвечает за сильное взаимодействие с рецептором и вносит значительный вклад в процесс связывания. Эта карбонильная группа полностью копланарна с соседним ароматическим кольцом, что указывает на то, что связанная с рецептором конформация соответствует одной из самых стабильных конформаций этой группы в гибких соединениях. [45]
Небольшое открытое исследование, проведенное в 2000 году, показало, что ондансетрон полезен при лечении поздней дискинезии , вызванной антипсихотическими препаратами, у людей с шизофренией . [50] [51] У пациентов, участвовавших в исследовании, также наблюдалось значительное улучшение симптомов заболевания; более позднее двойное слепое рандомизированное контролируемое исследование также показало, что ондансетрон значительно улучшает симптомы шизофрении при использовании в качестве дополнения к галоперидолу , а люди, принимавшие оба препарата, испытывали меньше побочных эффектов, обычно связанных с галоперидолом. [52]