磷酸二酯酶（英語：Phosphodiesterase,簡稱PDE）水解細胞內的第二信使（cAMP,環磷酸腺苷酸或cGMP,環磷酸鳥苷），加速cAMP或cGMP的降解。磷酸二酯酶可分類為11型，PDE1至PDE11。
摘錄壹篇研究性論文供妳參考
選擇性磷酸二酯酶抑制劑研究進展
王曉英 吳俊芳 張均田
摘 要 磷酸二酯酶(PDEs)迄今已報道有9個基因家族，每個家族又包括多個亞家族。PDEs分布於多個組織中，其抑制劑具有廣泛的生理作用。其中，PDE 4抑制劑被認為是作用於細胞內靶點的新型免疫調節、抗炎藥物。新型PDE 5抑制劑sildenafil通過NO/cGMP通路舒張海綿體血管及平滑肌，應用於陽痿治療取得了較好的臨床效果。該文簡要綜述選擇性PDEs抑制劑近年研究進展。
關鍵詞：磷酸二酯酶抑制劑 同工酶 抗炎 抗陽痿
cAMP和cGMP是細胞內第二信使，對於細胞活動起著重要的調節作用。而其濃度的調節主要由核苷酸環化酶的合成和磷酸二酯酶(PDEs)水解作用之間的平衡決定。PDEs在人體內分布廣泛，生理作用涉及多個研究領域。近年來，PDEs作為新的治療靶點〔1〕，引起了眾多學者廣泛的關註，成為壹個新的研究熱點，選擇性PDE 4和PDE 5抑制劑的臨床研究受到格外的重視。下面就近年來關於PDEs抑制劑的相關研究進展作壹綜述。
1 PDEs同工酶家族概述
1.1 家族成員及特點 PDEs大家族中，據其對底物作用的特異選擇性、抑制劑的敏感性和鈣/鈣調素的依賴性及不同的氨基酸序列分為7種PDEs基因家族〔2〕。家族1：鈣/鈣調素激活，水解cAMP、cGMP；家族2：由cGMP刺激，以cGMP、cAMP為作用底物；家族3：被cGMP抑制；家族4：為cAMP特異性的；家族5：在酶非催化部位結合cGMP，並特異水解cGMP；家族6：視網膜特有PDE，水解cGMP；家族7：為壹種Km很低的cAMP特異性PDE。
近年，Fisher DA等〔3〕報道了PDE 8A這種PDE家族新成員。它與PDE 4結構最接近，在催化結構域有38.5%氨基酸同源序列。但它不屬於任何已報道的7個成員。PDE 8A mRNA約4.5 kb，在許多組織得以表達，其中，在卵巢，結腸，小腸和睪丸中表達最高。PDE 8A為壹種高親和力的cAMP特異性PDE，它對不同的PDE抑制劑如：rolipram，zapinast，vinpocetine，SKF-94120和IBMX不敏感，但能被dipyridimole抑制，IC50＝9 mmol·L-1。隨後，Scott H等〔2〕報道了PDE家族第9個成員——PDE 9A1，為cGMP高特異性的，它在腎中呈現出高mRNA表達，而在肝、肺、腦中表達較低，經Northen雜交分析，mRNA約2.0 kb，當在COS-7細胞中表達時，PDE 9A1活性沒有被非選擇性抑制劑IBMX抑制，也沒有被新的選擇性PDE 5抑制劑sildenafil抑制。但它被PDE 1/5抑制劑SCH 51866抑制，IC50＝1.55 μmol·L-1。
1.2 PDEs同工酶作用機制 cAMP和cGMP作為神經遞質、激素、光和氣味等物質的第二信使，廣泛作用於細胞內靶器官，如：激酶、離子通道及各種PDEs。當外來信號經跨膜傳遞並引起壹系列生理反應使核苷酸環化酶激活後(如圖1所示)，cAMP和cGMP產生，PDEs家族的使命便是使之水解失活為5?單磷酸核苷（5?monophosphate nucleoside, 5?AMP)。核苷酸環化酶的合成和PDEs水解失活之間的平衡決定了第二信使cAMP和cGMP的濃度。值得註意的是〔4〕，cGMP不但被PDEs水解，而且能調節壹些PDEs活性，如PDE 2可被cGMP刺激，而PDE 3可被cGMP抑制，PDE 4對cGMP不敏感。
Fig 1 Action mechanism of PDE isoenzymes
2 選擇性磷酸二酯酶分布、特點及其抑制劑作用機制
2.1 PDE 4分布、特點及其抑制劑相關作用機制 PDE 4主要分布於各種炎性細胞內，包括肥大細胞、巨噬細胞(MΦ)、噬酸粒細胞(EOS)、淋巴細胞和上皮細胞等。PDE 4的組織分布說明它與中樞神經系統和免疫系統息息相關，其抑制劑被認為是作用於細胞內作用靶點的新的抗炎藥和中樞神經系統藥物〔5〕。研究表明，選擇性PDE 4抑制劑可作用於中性粒細胞、巨噬細胞、噬堿粒細胞、單核細胞和噬酸粒細胞〔6〕。
PDE 4***分為4種亞型，即PDE 4A、4B、4C、4D，各種亞型又有新的分支，如4D、4B各有3種次亞型〔7〕。各亞型的開發將有可能更有針對性增加療效，減少不良反應。較早研究的選擇性PDE 4抑制劑主要有zaprinst，rolipram，Ro20-1724等。其中，rolipram和ro20-174具有抑制呼吸道肥大細胞及噬堿粒細胞釋放組胺和白三烯及噬酸粒細胞產生的超氧化物歧化酶(SOD)，還可抑制中性粒細胞釋放的溶菌酶、PAF、LTB4。PDE 4抑制劑中，rolipram的抑制作用最大，它主要作用在淋巴細胞，對單核細胞抑制作用最小。晚近有CP-0633，SB 207499(Ariflo)等，其中CDP 840正在進行臨床試驗。
PDE 4抑制劑的抗炎作用機制主要涉及〔5，8，9〕：①抑制多種炎癥介質/細胞因子的釋放，能夠抑制TH 2細胞IL-4、 IL-5基因的表達。②抑制白細胞的激活(呼吸爆發)，抑制白細胞遊走。③抑制細胞粘附因子(CAM)的表達或上調。④誘導產生具有抑制活性的細胞因子，如IL-6。⑤誘導細胞雕亡。⑥刺激內源性激素和兒茶酚胺類物質的釋放。
總之，經研究證實，PDE 4抑制劑具有明顯抗炎、抗過敏、抗血小板活化作用。甚至有人認為PDE 4抑制劑的抗炎作用僅次於腎上腺皮質激素。
2.2 PDE 5的分布、特點及其抑制劑相關作用機制 PDE 5主要分布在海綿體組織及血小板中，以cGMP為特異性底物〔10〕，PDE 5抑制劑sildenafil近年來成為研究的熱點，1998年3月，美國FDA批準其口服應用於陽痿的治療，取得了較好的臨床效果〔11，12〕。
2.2.1 結構特征及理化性質 sildenafil為新型甲基哌嗪衍生物，其化學結構見圖2，化學名為1-〔4-乙氧基-3-(6,7-二氫-1-甲基-7-氧代-3-丙基-1氫-吡唑啉酮 〔4,3-d〕嘧啶-5)-苯磺酰基〕 4-甲基哌嗪枸櫞酸鹽，其水溶解度為3.5 g·L-1,相對分子量為666.7。白色結晶，成品為藍色片劑，規格為25、50、100 mg 。其中除活性成分外，尚有微晶纖維素、磷酸鹽、硬脂酸鹽、乳糖、甘油三脂等。
2.2.2 sildenafil作用機制 關於陰莖勃起的機制很復雜，目前尚無統壹認識。現在多數研究者已將註意力從血流動力學轉向神經介質。已證實有三種神經機制***同參與海綿體平滑肌和螺旋動脈張力調控。即腎上腺素能、膽堿能、和非腎上腺素能非膽堿能(NANC)。現在認為NANC機制是海綿體血管、平滑肌舒張的主要機制，而NO為NANC的神經介質〔13〕。在整個勃起生理過程中，陰莖血管及海綿體平滑肌舒張是關鍵因素。sildenafil通過NO/cGMP通路而發揮作用〔14〕(見圖3)。
Fig 2 Chemical structure of sildenafil
Fig 3 Action mechanism of sildenafil
在盆腔神經NANC神經系統刺激下，NO合酶(NOS)作用於L-精氨酸的胍基氮末端產生NO，由於其親脂性，可透過細胞膜在鄰近細胞間迅速擴散，並作用於細胞中的鳥苷酸環化酶(GC)，與其亞鐵血紅素分子中的鐵離子結合，形成NO-GC復合物。這種復合物與該酶的卟啉部位相結合，導致構型的改變而激活GC，使細胞中cGMP大量產生，cGMP作為細胞內第二信使，可產生壹系列生理反應，使海綿體平滑肌及血管舒張。cGMP傳遞信息的同時被PDE 5水解轉化為5?GMP而失活。sildenafil選擇性抑制PDE 5對cGMP水解，從而使cGMP積聚性濃度提高，大大增強了其血管舒張效果〔15〕。
在動物離體器官試驗中〔15〕, 用新西蘭大白兔取其海綿體組織，用不同濃度的sildenafil在NO供體硝普鈉存在下，孵育不同時間，檢測cGMP濃度，結果cGMP濃度呈時間依賴性增加, 且對sildenafil呈劑量依賴性。當硝普鈉達最大濃度時，可使cGMP濃度增加28倍。
陰莖組織中的NO有血竇內皮細胞系和NANC神經纖維兩種來源〔16〕。在離體器官水浴試驗中〔17〕，將兔海綿體條用苯丙腎上腺素(PE)收縮以後，用類似神經沖動的電刺激方法，在1～16 Hz 進行舒張試驗，結果單純用sildenafil對PE的收縮基本無作用，而用sildenafil合並電刺激，可大大提高其舒張百分率。說明sildenafil通過類似神經沖動的電刺激而使海綿體組織NO釋放，進而通過NO/cGMP通路發揮其舒張作用。同樣用乙酰甲基膽堿(MCH)對PE收縮後的海綿體進行舒張，結果sildenafil可大大提高MCH的舒張幅度。說明sildenafil通過內皮依賴性海綿體組織NO釋放，繼之利用NO/cGMP通路達到舒張效果。
3 展望
PDEs同工酶分布在不同組織中，具有不同的生理功能。同時〔18〕，不只每個PDE家族有特異性底物和調節特點，而且每個家族各成員間也有組織、細胞、亞細胞特異性表達的不同，參與不同的信號傳導通路。選擇性PDEs抑制劑可特異性作用於不同的同工酶而發揮不同的作用。所以PDEs成為藥物開發很有吸引力的作用靶點。在心血管、生殖、抗炎、免疫等諸多領域均涉及到PDE同工酶家族。而且隨著分子生物學、生物化學、藥理學的研究發展，PDE同工酶被細分為若幹亞家族及次亞家族，所以藥物可高特異性作用於某靶點，而大大減少毒副作用。對於選擇性PDEs抑制劑的研究，目前大多尚處於基礎試驗階段，臨床試驗剛剛起步。而且，新的家族成員不斷被發現，家族成員之間的差異也逐步達到能夠精細的定位。這預示藥理工作者在此領域將擁有壹個艱辛而又前景無限的未來。
參考文獻： 中國藥理學通報2000年第16卷第2期 王曉英 吳俊芳 張均田