一、基础性质
- 英文名称:Met-Enkephalin-Arg-Phe-amide(甲硫氨酸脑啡肽 - 精氨酸 - 苯丙氨酸酰胺)
- 多肽序列:H-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Arg-Phe-NH₂
- 单字母序列:H-YGGFMRF-NH₂
- 等电点(pI):理论值9.2~9.7
- 分子量:约876.05Da
- 分子式:C42H57N11O8S
- 外观与溶解性:白色疏松粉末,纯度≥98%;水溶性良好,弱碱性特征使其易溶于水、PBS 缓冲液(pH 7.0-7.4)、生理盐水,溶解度可达 25 mg/mL 以上,可溶于 50% 甲醇 / DMSO 混合溶剂,微溶于纯乙醇,不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂;水溶液在生理 pH 下呈清澈状,低浓度无聚集,高浓度(≥50 mg/mL)易因疏水性发生轻微聚集,可通过超声分散;适用于体内外所有实验体系,建议使用浓度≤30 mg/mL。
- 稳定性:-20℃干燥避光、隔绝空气条件下可保存24 个月;水溶液在 4℃下稳定 15 天,37℃生理条件下半衰期约4 小时,外周组织中半衰期更短(约 1 小时),易被氨肽酶 N、内啡肽酶 24.11水解;肽链中 Met⁵的硫醚基为氧化敏感位点,易被氧化为亚砜 / 砜,氧化后与 δ 受体的结合亲和力下降 70%,需避光、隔绝空气储存,添加少量抗氧化剂(DTT、谷胱甘肽)可使水溶液稳定性提升 3 倍;体内代谢主要在脑内与外周组织被阿片肽酶水解,代谢产物为无活性的小肽与氨基酸,无组织累积、无代谢毒性;短期储存可 4℃避光,长期储存需分装冻存并添加抗氧化剂,避免反复冻融。
- 结构式:
二、核心生物活性
Met-Enkephalin-Arg-Phe-amide(YGGFMRF-NH₂)作为 δ 阿片受体(DOR)的高选择性特异性激动剂,核心生物活性均由 DOR 介导,兼具中枢与外周双重镇痛、抗伤害性感受、调节情绪、抗炎、轻度调控胃肠功能等效应,其生物活性具有受体依赖性、浓度依赖性、低成瘾性、副作用小的特征,区别于吗啡等 MOR 激动剂的强成瘾性与严重副作用;生理浓度下参与机体的疼痛与情绪稳态调控,实验 / 病理浓度下可显著发挥镇痛、抗炎效应,是内源性疼痛调控网络的关键分子,核心生物活性如下:
1. 强效中枢与外周双重镇痛
这是该多肽最核心、最具特征性的生物活性,通过激活中枢与外周 δ 阿片受体发挥双重镇痛效应,对炎性痛、神经病理性痛的镇痛效果显著优于经典脑啡肽,且无吗啡的耐受与成瘾性(低剂量):
- 中枢镇痛:透过血脑屏障后,与脊髓背角、中脑导水管周围灰质的突触前 / 突触后膜 DOR 结合,抑制伤害性感受信号的传导 —— 激活突触前膜 DOR 可减少谷氨酸、P 物质等伤害性神经递质的释放,阻断痛觉信号的上行传导;激活突触后膜 DOR 可打开钾离子通道,使神经元超极化,降低其兴奋性,无法接收并传导痛觉信号;
- 外周镇痛:与外周背根神经节、伤害性感受器的 DOR 结合,抑制外周伤害性信号的产生与传入 —— 减少外周组织损伤 / 炎症时的降钙素基因相关肽(CGRP)释放,阻断痛觉感受器的敏化,同时抑制外周神经的动作电位传导,实现外周镇痛;
- 镇痛效应呈浓度依赖性,在小鼠炎性痛模型中,中枢给药(侧脑室)1 nmol/L 即可产生显著镇痛效果,3 nmol/L 时镇痛率达 80% 以上,且镇痛作用持续时间约 2 小时,是 Met-Enkephalin 的 4 倍。
2. 抗伤害性感受与痛觉敏化抑制
通过抑制伤害性感受器敏化与下调脊髓痛觉传递通路的兴奋性,发挥抗伤害性感受效应,可显著改善慢性疼痛中的痛觉敏化(机械性痛敏、热痛敏):在神经病理性痛模型中,该多肽可抑制脊髓背角神经元的中枢敏化,下调 NMDA 受体的表达与磷酸化,减少痛觉信号的放大;同时抑制外周组织中炎症因子(TNF-α、IL-6)介导的伤害性感受器外周敏化,恢复其正常的痛觉阈值,对糖尿病周围神经痛、坐骨神经损伤痛均有显著改善效果,且无剂量依赖性镇痛耐受。
3. 中枢情绪调节与抗焦虑 / 抑郁效应
通过激活中枢 ** 边缘系统(杏仁核、海马、伏隔核)** 的 DOR,发挥轻度的抗焦虑、抗抑郁效应,参与机体的情绪稳态调控:与杏仁核的 DOR 结合,抑制焦虑相关神经环路的过度激活,降低机体的焦虑样行为;与海马的 DOR 结合,促进脑源性神经营养因子(BDNF)的表达,增强海马神经元的可塑性,改善抑郁导致的神经元萎缩;与伏隔核的 DOR 结合,适度调控多巴胺能神经通路,改善情绪低落与快感缺失;该效应为轻度生理调控,无外源性抗焦虑药物的镇静、嗜睡副作用。
4. 广谱抗炎与免疫调节效应
通过激活免疫细胞(巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞)与血管内皮细胞表面的外周 DOR,发挥非阿片受体介导的广谱抗炎效应,同时轻度调节先天免疫功能,无免疫抑制副作用:
- 抑制巨噬细胞、中性粒细胞的活化,减少促炎因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)与炎症介质(前列腺素 E2、一氧化氮)的释放,降低局部炎症反应;
- 抑制血管内皮细胞的黏附分子(ICAM-1、VCAM-1)表达,减少炎症细胞与血管内皮的黏附及渗出,阻止炎症的扩散;
- 轻度促进淋巴细胞的增殖与活化,增强特异性免疫反应,实现免疫调节;该抗炎效应在炎性痛、类风湿关节炎、肠炎等模型中均有验证,且与镇痛效应协同,实现 “镇痛 + 抗炎” 双重作用。
5. 轻度调控胃肠功能
通过激活胃肠道平滑肌、肠神经元表面的外周 DOR,轻度调控胃肠蠕动与分泌,无 MOR 激动剂(如吗啡)的严重便秘副作用:抑制胃肠道平滑肌的过度收缩,减慢胃肠蠕动,减少肠液分泌,对胃肠痉挛导致的腹痛具有镇痛 + 解痉双重效果;其调控效应为轻度、可逆的,生理浓度下仅维持胃肠功能稳态,高浓度下仅导致轻微胃肠蠕动减慢,无便秘、腹胀等严重副作用,这是其区别于吗啡等经典阿片类药物的重要特征。
6. 神经保护与抗凋亡效应
通过激活中枢神经元与胶质细胞表面的 DOR,发挥轻度神经保护效应,抑制神经元的氧化应激与凋亡,保护受损神经元的存活与功能:在脑缺血、脊髓损伤等神经损伤模型中,该多肽可激活 DOR 介导的 PI3K/Akt 抗凋亡通路,抑制 Caspase-3 的活化,减少神经元凋亡;同时抑制氧化应激反应,降低活性氧(ROS)的生成,减轻氧化损伤;此外,可促进胶质细胞分泌神经营养因子,增强对神经元的营养支持,该效应为 DOR 依赖性,无神经毒性。
三、作用机理
Met-Enkephalin-Arg-Phe-amide 的所有生物活性均基于与 δ 阿片受体(DOR)的特异性结合及 Gi/o 蛋白偶联的信号通路激活,无其他 G 蛋白(Gq、Gs)的非特异性激活,核心作用机理为多肽与 DOR 结合→受体构象变化→Gi/o 蛋白解离→抑制腺苷酸环化酶(AC)/ 调控离子通道→激活下游抗凋亡 / 抗炎通路→介导镇痛、抗炎等效应,其对 DOR 的高度选择性决定了信号通路激活的特异性,且中枢与外周的作用机理仅存在组织靶点差异,通路类型完全一致,具体关键作用机制如下:
1. 镇痛的分子机理(中枢 + 外周)
镇痛效应是Gi/o 蛋白介导的离子通道调控与神经递质释放抑制的协同结果,中枢与外周机制一致,仅靶点位置不同:
- 多肽与 DOR 的胞外域结合,触发受体从非活性构象变为活性构象,与胞内 Gi/o 蛋白结合并使其发生α 亚基与 βγ 亚基解离;
- βγ 亚基的作用:激活细胞膜上的内向整流钾通道(Kir),使钾离子外流,神经元 / 伤害性感受器细胞膜发生超极化,降低其兴奋性,无法产生或传导动作电位;同时抑制电压门控钙通道(VGCC),减少胞外 Ca²⁺内流,而 Ca²⁺是神经递质释放的必需离子,最终导致谷氨酸、P 物质、CGRP 等伤害性神经递质的释放显著减少;
- α 亚基的作用:抑制腺苷酸环化酶(AC)的活性,减少环磷酸腺苷(cAMP)的生成,降低蛋白激酶 A(PKA)的活性,进一步抑制钙通道的开放,增强神经递质释放的抑制效应;
- 上述过程共同阻断伤害性痛觉信号的产生、传导与放大,最终实现中枢与外周的双重镇痛。
2. 抗炎与免疫调节的分子机理
抗炎效应由外周 DOR 介导的 Gi/o-PI3K/Akt-NF-κB 通路调控实现,核心为抑制 NF-κB 通路的活化,减少促炎因子的释放:
- 多肽与巨噬细胞、血管内皮细胞表面的 DOR 结合,激活 Gi/o 蛋白,解离后的 βγ 亚基激活磷脂酰肌醇 3 - 激酶(PI3K),PI3K 催化 PIP2 水解为 PIP3,激活蛋白激酶 B(Akt);
- 活化的 Akt 磷酸化并激活IκB 激酶(IKK)的抑制因子,阻止 IKK 的活化,进而抑制 NF-κB 抑制因子(IκB)的磷酸化与降解,使 NF-κB 的 p65/p50 二聚体无法入核;
- NF-κB 通路的活化被抑制,导致 ** 促炎因子(TNF-α、IL-6)、黏附分子(ICAM-1)、炎症介质(iNOS、COX-2)** 的基因表达显著降低,释放量减少,从而抑制局部炎症反应与炎症扩散;
- 同时,活化的 PI3K/Akt 通路轻度促进淋巴细胞的增殖,增强特异性免疫反应,实现免疫调节的平衡效应。
3. 神经保护与抗凋亡的分子机理
神经保护效应为DOR 介导的 Gi/o-PI3K/Akt 与 MAPK/ERK 通路的协同激活,核心为抑制神经元凋亡、促进神经营养因子表达:
- 多肽与神经元表面的 DOR 结合,激活 Gi/o-PI3K/Akt 通路,活化的 Akt 磷酸化并抑制凋亡相关蛋白(Bad、Caspase-9),阻止线粒体凋亡通路的激活,减少神经元的程序性凋亡;
- 同时,Gi/o 蛋白激活MAPK/ERK 通路,活化的 ERK 入核,促进 ** 脑源性神经营养因子(BDNF)、神经生长因子(NGF)** 的基因表达,增强神经营养因子的分泌,为神经元提供营养支持,促进受损神经元的修复与再生;
- 此外,ERK 通路还可抑制氧化应激相关酶的活性,降低活性氧(ROS)的生成,减轻神经元的氧化损伤,实现神经保护。
4. 胃肠功能调控的分子机理
胃肠功能调控效应由胃肠道 DOR 介导的 Gi/o 蛋白调控平滑肌收缩实现,无严重胃肠副作用的核心为 “仅抑制过度收缩,不阻断正常蠕动”:
- 多肽与胃肠道平滑肌细胞、肠神经元表面的 DOR 结合,激活 Gi/o 蛋白,抑制电压门控钙通道(VGCC),减少胞外 Ca²⁺内流至平滑肌细胞;
- 胞内 Ca²⁺浓度降低,导致肌球蛋白轻链激酶(MLCK)活性下降,平滑肌收缩能力减弱,从而抑制胃肠道的过度痉挛性收缩,发挥解痉作用;
- 其对钙通道的抑制为轻度、浓度依赖性,仅针对病理状态下的过度收缩,生理浓度下不影响胃肠道的正常节律性蠕动,因此无吗啡等药物的严重便秘副作用。
四、核心应用领域与原理
Met-Enkephalin-Arg-Phe-amide(YGGFMRF-NH₂)因具有δ 阿片受体高度选择性、内源性来源、双重镇痛效应、低成瘾性、副作用小等特征,其应用价值覆盖阿片肽 / 阿片受体信号通路研究、疼痛调控机制研究、炎性痛 / 神经病理性痛的病理研究、新型镇痛药物研发、神经保护研究等领域,同时作为 DOR 高选择性激动剂,是研究 δ 受体生理功能的金标准工具肽,也是解决经典阿片类药物成瘾性与副作用问题的重要研发模板,核心应用领域与原理如下:
1. δ 阿片受体信号通路的解析研究
以其DOR 高度选择性、受体结合机制清晰为特征,作为金标准工具肽,研究 δ 阿片受体的激活机制、下游信号通路的交互作用、受体脱敏 / 内化及中枢 / 外周的信号调控差异:通过固相多肽合成制备该多肽的定点突变体(如 Tyr¹→Phe、Arg⁶→Ala、Phe⁷→Ala),结合表面等离子体共振(SPR)、免疫印迹(Western Blot)、膜片钳等技术,解析突变体与 DOR 的结合亲和力、离子通道调控、信号分子磷酸化差异,明确关键氨基酸残基对 DOR 结合、激活的贡献,揭示 δ 受体下游 Gi/o-PI3K/Akt、MAPK/ERK 等通路的交叉调控机制,为阿片受体分子生物学研究提供核心工具。
2. 炎性痛与神经病理性痛的病理机制研究
以其强效的炎性痛 / 神经病理性痛镇痛效应为特征,作为工具分子,研究慢性疼痛的发病机制及疼痛调控网络的生理功能:在体外背根神经节神经元模型、体内炎性痛(角叉菜胶诱导)/ 神经病理性痛(坐骨神经结扎)模型中,给予该多肽可特异性激活 DOR 介导的镇痛通路,通过检测伤害性神经递质释放、离子通道活性、炎症因子表达,解析δ 阿片受体在慢性疼痛中的核心调控作用,明确中枢敏化、外周敏化的分子机制,为慢性疼痛的靶向治疗提供实验依据。
3. 新型低成瘾性阿片类镇痛药物研发
以其DOR 高选择性、天然序列、低成瘾性为特征,成为δ 阿片受体激动剂研发的核心天然模板,用于解决经典阿片类药物(吗啡、芬太尼)的成瘾性、耐受性、便秘等副作用问题:
- 以该多肽的核心结构(YGGFM+RF-NH₂)为基础,通过 ** 非天然氨基酸替换(如 Met⁵甲基化防氧化)、环肽化改造(提升稳定性与受体选择性)、N 端修饰(增强血脑屏障穿透性)** 等手段,研发高选择性、长效化、可外周给药的 DOR 激动剂;
- 基于其 “外周镇痛” 特征,研发无法透过血脑屏障的外周 DOR 激动剂,避免中枢副作用,用于外周炎性痛、术后痛的治疗,从根源上消除成瘾风险。
4. 神经损伤与神经退行性疾病的病理研究
以其轻度神经保护与抗凋亡效应为特征,作为工具分子,研究脑缺血、脊髓损伤、阿尔茨海默病等神经损伤 / 退行性疾病的病理机制:在体内外神经损伤模型中,给予该多肽可激活 DOR 介导的神经保护通路,通过检测神经元凋亡率、神经营养因子表达、氧化应激水平,解析δ 阿片受体在神经保护中的作用机制,明确 DOR 与其他神经保护通路(如 BDNF、Nrf2)的交叉调控关系,为神经损伤的靶向干预提供新方向。
5. 阿片受体亚型选择性的机制研究
与 MOR 高选择性激动剂(如吗啡)、KOR 高选择性激动剂(如强啡肽 A)配合,作为DOR 特异性工具肽,研究阿片受体亚型的选择性结合机制与功能差异:通过对比该多肽与其他阿片肽的序列差异、与不同阿片受体的结合模式,解析氨基酸残基替换对受体亚型选择性的调控机制,明确阿片受体各亚型的结合口袋结构差异,为人工设计高选择性阿片受体激动剂 / 拮抗剂提供理论依据。
6. 体外疼痛模型的构建与药物筛选
以其强效镇痛效应为特征,作为阳性对照因子,构建细胞水平与动物水平的疼痛药物高通量筛选模型:在体外背根神经节神经元伤害性信号模型、体内小鼠炎性痛 / 神经病理性痛模型中,以该多肽的镇痛效应为阳性对照,筛选可调控 DOR 信号通路或直接激活 DOR 的小分子药物、肽类药物,为慢性疼痛的靶向治疗提供候选药物。
五、研究进展与应用前景
目前针对 Met-Enkephalin-Arg-Phe-amide 的研究已从基础的理化性质、生物活性解析,逐步深入至DOR 结合机制、长效化修饰、药物研发、临床前研究等阶段,作为内源性 DOR 高选择性激动剂,其基础研究与应用研究均取得了一系列关键进展,同时在新型低成瘾性镇痛药物研发、慢性疼痛治疗、神经保护等领域具有广阔的临床转化前景,核心研究进展与前景如下:
1. 核心研究进展
- 解析了该多肽与人类δ 阿片受体(DOR)的复合物冷冻电镜结构,从原子层面明确了 Tyr¹ 的酚羟基、Arg⁶的胍基、Phe⁴/Phe⁷的芳香环与 DOR 的关键结合位点,证实 Arg⁶的盐桥作用是 DOR 选择性的核心,为高选择性 DOR 靶向肽的精准设计提供了结构基础;
- 实现了该多肽的多重长效化与稳定性修饰,通过Met⁵甲基化(防氧化)+C 端酰胺化优化 + N 端棕榈酰化(增强膜结合),修饰后的多肽 37℃生理条件下半衰期从 4 小时延长至20 小时,与 DOR 的结合选择性提升至 85 倍,镇痛作用持续时间延长至 6 小时;
- 研发了该多肽的外周特异性修饰体,通过 N 端连接聚乙二醇(PEG2000)阻断血脑屏障穿透,修饰体仅在外周发挥镇痛效应,在大鼠术后痛模型中,外周给药的镇痛效果与吗啡相当,且无中枢镇静、成瘾性与便秘副作用;
- 证实了该多肽与环氧合酶抑制剂(如布洛芬)的协同镇痛效应,二者联用可使镇痛效果提升 2.5 倍,且可降低各自的用药剂量,减少单一药物的副作用,为慢性炎性痛的联合治疗提供了新方案;
- 发现了该多肽对糖尿病周围神经痛的治疗潜力,在糖尿病大鼠模型中,持续外周给药可显著改善机械性痛敏与热痛敏,同时抑制外周神经的氧化损伤与炎症反应,无血糖调控干扰副作用。
2. 应用前景
- 低成瘾性镇痛药物临床转化:基于该多肽的外周特异性修饰体、长效化修饰体将进入临床前研究,用于术后痛、炎性痛、神经病理性痛的治疗,弥补现有阿片类药物成瘾性与副作用的缺陷,成为新型非成瘾性镇痛药物的重要方向;
- 慢性疼痛的联合治疗:探索该多肽与非甾体抗炎药、抗癫痫药的协同镇痛效应,开发慢性疼痛的多靶点联合治疗方案,提升治疗效果并降低单一药物剂量;
- 神经保护药物研发:以该多肽为模板,研发兼具 DOR 激活与神经保护的双功能肽,用于脑缺血、脊髓损伤等急性神经损伤的早期干预,及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的辅助治疗;
- 阿片受体研究工具产业化:将该多肽开发为商品化的 DOR 特异性工具肽,用于阿片受体信号通路、疼痛调控机制的基础研究,为生命科学研究提供标准化工具;
- 外周镇痛制剂开发:开发基于该多肽的外用凝胶、喷雾型制剂,用于带状疱疹神经痛、外伤痛等外周局部疼痛的治疗,实现局部靶向镇痛,避免全身给药的副作用。