新型促骨形成剂Abaloparatide的研究进展
侯艳芳, 刘建民     
200025上海,上海交通大学医学院附属瑞金医院内分泌代谢科 上海市内分泌代谢病临床医学中心 上海市内分泌代谢病研究所
摘要:Abaloparatide(TymlosTM)是一种新合成的甲状旁腺素相关肽(human parathyroid hormone-related protein,PTHrP)类似物,2017年4月被美国食品和药物管理局批准用于绝经后女性骨质疏松症的治疗。它可选择性作用于甲状旁腺素受体1的RG构象,使其促进骨形成的能力超过骨吸收。研究表明,每日皮下注射Abaloparatide 80 μg不仅能显著提高腰椎骨密度(bone mineral density,BMD),还可以提高髋部和股骨颈BMD,显著降低椎体和非椎体骨折风险,具有相对低的高钙血症的发生率。本文将从Abaloparatide的药代动力学、作用机制、其在OP中的作用及治疗剂量和不良反应等方面作一综述。
关键词Abaloparatide     骨质疏松     甲状旁腺素相关肽    
Abaloparatide: research progress of a new anabolic agent for osteoporosis
HOU Yan-fang, LIU Jian-min     
Department of Endocrine and Metabolic Diseases, Shanghai Clinical Center for Endocrine and Metabolic Diseases, Shanghai Institute of Endocrine and Metabolic Diseases, Ruijin Hospital, Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200025, China
Abstract: Abaloparatide (TymlosTM) is a synthetic peptide analogue of human parathyroid hormone-related protein that received its first global approval in the USA for the treatment of postmenopausal women with osteoporosis at high risk for fracture. Abaloparatide can selectively bind to the RG conformation of the parathyroid hormone type 1 receptor (PTHR1) which may result in greater stimulation of bone formation than resorption. Clinical studies suggested that subcutaneous abaloparatide 80 μg once daily could reduce the risk of vertebral and non-vertebral fractures. It can significantly increase not only lumbar-spine bone mineral density (BMD), but also total hip and femoral neck BMD. Abaloparatide also has lower incidence of hypercalcemia. This review described the pharmacokinetics, the mechanism and effect on osteoporosis, the dosage and side effect of Abaloparatide.
Key words: Abaloparatide     osteoporosis     PTHrP    

原发性骨质疏松症(osteoporosis,OP)及其骨折是一种涉及环境、遗传等多因素的复杂疾病,有多种可控和不可控危险因素[1-2]。随着我国人口寿命的延长,老龄化带来的一个后果是日趋升高的OP发病率,这已成为我国面临的一个重要公共健康问题。流行病学调查显示:我国50岁以上人群OP患病率女性为20.7%,男性为14.4%;60岁以上人群OP患病率明显增高,女性尤为突出。据估算2006年我国OP患者近7 000万,骨量减少者已超过2亿人[1]。尽管缺乏新近的流行病学数据,但估测我国OP和骨量减少人数已远超过以上数字。因此,研发新型抗骨质疏松制剂显得尤为重要。

目前临床治疗OP的药物主要包括抗骨吸收药物和促骨形成药物。特立帕肽,即甲状旁腺素1-34(parathyroid hormone 1-34,PTH1-34)是目前临床应用的唯一促骨形成药物,国内外研究都显示,相较于抗骨吸收药物,特立帕肽可显著增加骨量、改善骨微结构、提高骨强度,降低骨折率[3-4]。但该药发挥作用较慢,一般在治疗第2年才能看到显著疗效,还有可能造成血钙升高[5]。能否研发出一种更强效、更安全的促骨形成制剂是人们一直关注的。

Abaloparatide是甲状旁腺素相关肽(human parathyroid hormone-related protein,PTHrP)类似物,与PTHrP 1-34有76%同源性,与PTH 1-34有41%同源性[6]。与特立帕肽相比,它不仅能显著提高腰椎骨密度(bone mineral density,BMD),还可以提高髋部和股骨颈BMD,显著降低椎体和非椎体骨折风险,并降低高钙血症的发生率[7]。2017年4月28日Abaloparatide被美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于绝经后女性OP的治疗[6]

药代动力学

皮下注射Abaloparatide 80 μg,血药浓度可在半小时后达高峰,其在健康女性的生物利用度为36%。体外实验表明Abaloparatide与血浆蛋白的结合率约70%,容积约50 L。Abaloparatide在体内经非特异性蛋白水解途径分解成小的肽段后,经肾脏排出,半衰期约1.7 h[6]

临床研究发现,虽然重度肾功能障碍的患者Abaloparatide血药浓度和血药浓度曲线下面积分别较肾功能正常者增加1.4倍和2.1倍,但轻中重度肾功能障碍的患者不需要调整Abaloparatide的使用剂量。另外Abaloparatide的药代动力学不受年龄或种族的影响[6]

目前尚无关于Abaloparatide与其他药物之间相互作用的研究,但体外研究证实,治疗剂量的Abaloparatide的不会影响细胞色素P450酶系的活性[6]

作用机制

动物实验和临床研究均证明,Abaloparatide主要作用于成骨细胞,促进骨形成,其促进骨吸收的能力小于特立帕肽。Varela等[8]以去卵巢大鼠为研究对象探讨Abaloparatide治疗12个月后增加骨量的机制,发现Abaloparatide治疗去卵巢大鼠12个月后,骨形成标志物骨钙素(osteocalcin)和Ⅰ型胶原氨基末端前肽(procollagen type 1 N-terminal propeptide,P1NP)水平较未治疗组显著增加,而骨吸收标志物Ⅰ型胶原羧基末端交联肽(C-terminal crosslinking telopeptide of type 1 collagen,CTX)和脱氧吡啶啉(urine deoxypyrodinoline,uDPD/Cr)的水平与治疗组间差异无统计学意义。骨组织活检结果显示,第3腰椎成骨细胞占骨表面的百分比较未治疗组增加约2倍,骨形成速率较未治疗组增加约3倍,但破骨细胞占骨表面的百分比、类骨质体积、厚度等与未治疗组间差异无统计学意义。该研究表明,骨形成加快是Abaloparatide使骨量增加的原因。一项跨国多中心、双盲、随机、安慰剂对照的Ⅱ期临床研究发现,特立帕肽治疗24周后骨形成标志物水平较Abaloparatide增加50%,骨吸收标志物水平较Abaloparatide增加100%,因此Abaloparatide这种促进骨形成大于骨吸收的特点,是Abaloparatide组患者BMD增加的程度明显大于特立帕肽组的原因,尤其是髋部BMD增加的程度[9]。ACTIVE研究发现,与特立帕肽相比,Abaloparatide治疗18个月能显著增加OP患者髋部BMD,通过检测受试者第1、3、6、12、18个月的骨转换标志物水平发现,与安慰剂组相比,Abaloparatide组和特立帕肽组的骨形成标志物P1NP和骨吸收标志物CTX水平均显著增加,但两组骨转换标志物的变化趋势是不一致的。Abaloparatide组的骨形成标志物在第1个月时的水平较基础水平增加94.6%,第3个月即已逐渐下降,至第18个月时的水平较基础水平增加45%。骨吸收标志物的水平在第3个月时达峰值,较基础水平增加43%,然后逐渐下降,至第18个月时的水平较基础水平增加20%。与特立帕肽组相比,Abaloparatide组中骨转换标志物增加的程度均显著小于特立帕肽组[7]。随后的骨组织活检也显示,Abaloparatide组的骨组织侵蚀面明显小于对照组[10]。以上研究均证明,Abaloparatide促进骨形成的能力大于骨吸收。

在分子水平上,Abaloparatide和PTH类似,其作用的受体为PTHR1。PTHR1主要表达于骨骼和肾脏,属于G蛋白偶联受体家族,它包括两种构象:介导长时程信号反应的G蛋白非依赖高亲和性构象(R0)和介导短暂信号反应的G蛋白依赖构象(RG)。研究发现,当配体与PTHR1的R0构象亲和力更高时,主要发生长时程信号反应;当配体与PTHR1的RG构象结合更紧密时,主要发生短暂信号反应[11-12]。PTHR1受体激活后,可促进间充质干细胞向成骨细胞分化,促进成骨细胞的成熟,抑制成骨细胞凋亡,最终使成骨细胞数量增加,功能增强。临床上对原发性甲状旁腺功能亢进症(primary hyperparathyroidism,PHPT)患者骨组织进行形态计量学分析时发现,PHPT患者骨转换加快,成骨细胞数量增加,骨形成速率加快,但骨吸收的速度大于骨形成[13]。进一步的研究发现,PTH与成骨细胞PTHR1的R0构象结合紧密,导致长时程信号反应的发生,成骨细胞表达RANKL增加,RANKL可与破骨细胞上的RANK结合,进而激活破骨细胞,加快骨吸收[14]。而Abaloparatide可选择性地与PTHR1的RG构象结合,导致短暂信号反应的发生,使成骨细胞表达RANKL减少,骨吸收能力减弱,最终使其促进骨形成的能力超过骨吸收,同时减少骨钙释放入血[11, 15]

Abaloaratide在OP中的作用

Abaloparatide能显著降低OP患者椎体和非椎体骨折风险,改善骨微结构,增加腰椎、髋部和股骨颈BMD,尤其在增加皮质骨BMD方面的疗效明显优于特立帕肽。

抗骨折作用

Abaloparatide能显著降低OP患者椎体和非椎体骨折风险。ACTIVE是一项在10个国家28个中心完成的随机、双盲、安慰剂对照的Ⅲ期临床研究,该研究纳入2 463例绝经后OP妇女(平均年龄68.8岁),这些患者随机分配接受安慰剂、Abaloparatide(80 μg/d)或特立帕肽(20 μg)18个月的治疗,评价Abaloparatide在降低OP患者骨折风险方面的疗效。结果显示,治疗18个月后,安慰剂组患者新发椎体骨折发生率为4.22%,Abaloparatide组新发椎体骨折发生率为0.58%,因此与安慰剂组相比,Abaloparatide使新发椎体骨折风险降低了86%(P=0.000)。Abaloparatide组非椎体骨折、临床骨折、主要部位骨折Kaplan-Meier估计发生率分别为2.7%、4.0%、1.5%。与安慰剂组相比,Abaloparatide使非椎体骨折风险下降了43%(P=0.049),主要部位骨折风险下降了70%(P<0.001),临床骨折风险下降了43%(P=0.020)。特立帕肽组新发椎体骨折发生率为0.84%,它使新发椎体骨折风险下降了80%(P=0.000),但其他骨折发生率在特立帕肽组与安慰剂组无明显差异。因此该研究表明,Abaloparatide能显著降低OP患者椎体和非椎体骨折风险,尤其与特立帕肽相比,能显著降低主要部位骨折风险(P=0.030)。

有研究显示,促骨形成药物序贯联合抗骨吸收药物有利于骨量的维持,因此ACTIVE的延伸研究,评价了Abaloparatide治疗18个月后序贯使用阿仑膦酸钠6个月在预防绝经后OP女性骨折风险方面的疗效。该研究对已完成ACTIVE研究的1 139例OP患者(安慰剂组、Abaloparatide组)继续接受阿仑膦酸钠(70 mg/周)6个月。结果显示,与安慰剂组相比,Abaloparatide组在原先的基础上继续给予阿仑膦酸钠治疗6个月后新发椎体骨折风险下降87%,非椎体骨折风险下降52%,主要部位骨折风险下降58%,临床骨折风险下降45%。因此该研究表明,在Abaloparatide停药的情况下,序贯使用阿仑膦酸钠有助于维持对骨折风险的降低作用。

增加BMD的作用

Abaloparatide能显著提高OP患者腰椎、股骨颈和髋部BMD。一项为期24周、纳入222例55~85岁绝经后OP女性的Ⅱ期临床研究评价了不同剂量Abaloparatide(20、40、80 μg)对于提高椎体和非椎体BMD的疗效。结果发现,Abaloparatide 40 μg组、80 μg组、特立帕肽组和安慰剂组分别使腰椎BMD增加5.2%、6.7%、5.5%、1.6%。腰椎BMD的变化在80 μg组和特立帕肽组间差异无统计学意义。与安慰剂组相比,3个剂量组中只有80 μg组使股骨颈BMD增加的程度显著大于安慰剂组(3.1% vs. 0.8%)。80 μg组使股骨颈BMD增加的程度与特立帕肽组差异无统计学意义(3.1% vs. 1.1%)。Abaloparatide 80 μg组使髋部BMD增加的程度显著大于安慰剂组和特立帕肽组(2.6%、0.4%、0.5%)[9]。因此Abaloparatide能显著增加腰椎、股骨颈、髋部BMD,尤其是使髋部BMD增加的程度显著大于特立帕肽。

评价Abaloparatide临床疗效的ACTIVE研究每6个月对受试者进行一次BMD的检测。结果显示,Abaloparatide治疗18个月后腰椎、髋部、股骨颈BMD分别较基线水平增加11.2%、4.2%、3.6%。与安慰剂组相比,腰椎、髋部和股骨颈BMD增加的程度均显著大于安慰剂组。特立帕肽组治疗18个月后腰椎、髋部、股骨颈分别较基线水平增加10.49%、3.26%、2.66%,这3个部位BMD的变化也显著大于安慰剂组。Abaloparatide治疗18个月后使髋部和股骨颈BMD增加的程度均显著大于特立帕肽,而腰椎BMD的变化在两组之间差异无统计学意义[7]。该研究同样表明,Abaloparatide可显著增加腰椎、髋部和股骨颈BMD,尤其与特立帕肽相比时,能显著增加髋部和股骨颈BMD。

研究报道,促骨形成药物的使用不能超过24个月,且序贯使用抗骨吸收药有助于骨量的维持[16-17]。因此为了观察Abaloparatide序贯联合抗骨吸收药治疗OP患者的疗效,ACTIVE延伸分别给予已完成18个月治疗的安慰剂组和Abaloparatide组患者阿仑膦酸钠(70 mg/周)继续治疗6个月,ACTIVE结束和ACTIVE延伸的开始中间间隔1个月。结果显示,第25个月的腰椎、髋部、股骨颈BMD分别较ACTIVE基线水平增加12.8%、5.5%、4.5%[18]。因此该研究表明,Abaloparatide序贯使用阿仑膦酸钠有助于维持增加的骨量。

改善微结构,提高骨强度的作用

OP模型动物研究显示,Abaloparatide的促骨形成作用,能够显著改善小梁骨微结构和皮质骨几何结构。Hattersley等[15]探讨Abaloparatide使骨量增加机制的研究显示,不同剂量Abaloparatide(1、5、25 μg/kg)治疗去卵巢大鼠12月后,治疗组大鼠第3腰椎小梁骨体积分数较未治疗组分别增加80%、130%、150%,骨小梁厚度、骨小梁数量均显著高于未治疗组,骨小梁分离度小于未治疗组。治疗组胫骨近端干骺端小梁骨微结构也显著优于未治疗组。胫骨骨干皮质骨厚度和皮质骨面积在接受Abaloparatide治疗12个月后也较未治疗组显著增加,呈剂量依赖性,最大值分别较未治疗组增加80%、50%。该研究表明,Abaloparatide治疗去卵巢大鼠12月后,不仅能显著改善治疗组小梁BMD和微结构,还能增加皮质骨体积和BMD。

Hattersley等[15]使用MicroCT评价Abaloparatide在改善骨微结构和骨强度方面疗效的研究发现,给予Abaloparatide(5、20 μg/kg)治疗6周后去卵巢大鼠股骨远端Tb.BV/TV(trabeculur bone volume fraction)分别较未治疗组增加145%和270%,骨小梁厚度和数量均显著大于未治疗组,骨小梁分离度小于未治疗组,即Abaloparatide使治疗组小梁骨从“杆状骨”变为“板状骨”。皮质骨方面,股骨远端皮质骨面积、皮质骨厚度也都显著大于未治疗组(P=0.000)。

另外,动物力学实验也证实,Abaloparatide能显著改善骨的生物力学特性,股骨干三点弯曲试验显示,与未治疗组相比,Abaloparatide使股骨干最大负荷能力和刚度提高9%~12%(P<0.05)。

Abaloparatide的治疗剂量和不良反应

Abaloparatide适用于骨折风险较高的绝经后OP妇女,即有骨质疏松性骨折史、或多个骨折风险因素、或其他抗骨质疏松治疗失败、或对其他抗骨质疏松药物不敏感的人群。但对于有骨肉瘤、Paget骨病、骨转移或者骨恶性肿瘤发生风险的人群,或使用过其他甲状旁腺素类似物如特立帕肽连续2年以上的人群不推荐使用Abaloparatide[19]

治疗剂量

美国指南推荐Abaloparatide 80 μg,脐周部位皮下注射,1次/d,使用时间最多不超过2年,同时如果饮食中钙摄入不足,可适当补充钙剂和维生素D[19]

对于有肾功能障碍的患者,无需根据肾功能分级调整Abaloparatide的剂量。但由于重度肾功能障碍的患者使用同等剂量的Abaloapratide后血药浓度高于正常人,因此这部分患者不良反应的发生风险会增高,在使用Abaloparatide时要注意预防不良反应的发生。

不良反应

Abaloparatide常见的不良反应包括:头晕、恶心、头痛、关节痛、背痛、上呼吸道感染、高血压、心悸、便秘、高钙尿症等症状,程度轻至中度。ACTIVE显示,这些常见的不良反应在Abaloparatide组中的发生率(9.9%)要高于teriparatide(6.8%)和安慰剂组(6.1%),是导致ACTIVE中Abaloparatide组患者中途退出的常见原因[7]。在临床研究的第1个月,接受Abaloparatide治疗的OP患者注射部位会出现红、肿、痛等症状,这些症状在Abaloparatide组中的发生率高于安慰剂组(58% vs. 28%,10% vs. 3%,9% vs. 7%)[6]

由于Abaloparatide在促进骨形成的同时会激活骨吸收,动员骨钙释放入血,导致高钙血症的发生,因此部分使用Abaloparatide的骨质疏松患者会出现高钙血症。但ACTIVE显示,Abaloparatide组高钙血症的发生率(3.4%)要显著低于teriparatide组(6.4%)(P=0.006)[7]

动物研究报道,Abaloparatide会导致雌性或雄性大鼠发生骨肉瘤,且呈剂量依赖性[20],但目前还未有使用Abaloparatide治疗OP患者时发生骨肉瘤的报道。

参考文献
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(收稿日期:2017-11-24)