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随着首款疾病修饰疗法用于阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的出现，针对该疾病的有效预防与治疗策略的研发重新获得乐观预期。不断深入的机制研究表明，AD的发病过程具有多因素与非线性特征，更适合被描述为多个相互关联的病理过程彼此强化的“环形
随着首款疾病修饰疗法用于阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的出现，针对该疾病的有效预防与治疗策略的研发重新获得乐观预期。不断深入的机制研究表明，AD的发病过程具有多因素与非线性特征，更适合被描述为多个相互关联的病理过程彼此强化的“环形漩涡”。这种复杂性凸显了多靶点药物及联合治疗方案的必要性。AD的典型特征是脑葡萄糖利用率下降，正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）研究已证实这一现象，反映了显著的代谢失调与线粒体功能障碍。在线粒体相关候选靶点中，由HSD17B10基因编码的17β-羟基类固醇脱氢酶10型（17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 10，17β-HSD10）成为关注焦点。尽管由于体外实验数据存在冲突，其底物特异性仍有争议，但AD患者大脑中神经元与星形胶质细胞内该蛋白表达升高，强调了其在疾病中的潜在作用。本综述梳理了靶向17β-HSD10催化功能与非催化功能的化学物质实体，并探讨抑制该靶点是否具有生物学效应，同时阐明其在活体大脑中的代谢作用。
引言
随着首款疾病修饰疗法进入临床应用，阿尔茨海默病（AD）的预防与管理新疗法研发迎来新的乐观前景。机制研究的持续深入表明，AD的触发因素具有多因素性，并非单一线性级联事件，因此可将其视为一个存在多个切入点的环形漩涡，极少由单一病因驱动。鉴于疾病病因的复杂性，识别多个可成药靶点对于有效治疗至关重要，研究人员此前已指出，至少需要三类不同作用机制的药物才能实现AD的有效治疗。既往PET扫描研究显示，健康老龄人群脑葡萄糖利用率正常，而AD患者脑内葡萄糖利用显著降低，提示核心代谢过程存在严重紊乱，线粒体功能障碍是AD病理中已被充分证实的特征。人类共存在12种17β-羟基类固醇脱氢酶（17β-HSD），本综述聚焦于由HSD17B10基因编码的17β-HSD10。该线粒体酶长期受到关注并引发诸多争议，多项研究因其体外实验结果矛盾而对底物特异性提出质疑，导致其在体内的真实底物尚未明确。这类差异很大程度上源于实验参数的巨大差异，而这些参数与活体人脑的实际生理环境关联有限。无可争议的是，AD患者脑内神经元与星形胶质细胞均存在17β-HSD10蛋白表达升高现象，尽管其完整病理意义仍待阐明。近十年的多条研究线索提示，调控17β-HSD10功能可能具有治疗价值，因此本综述将系统介绍靶向该蛋白催化活性与非催化活性的不同化学物质实体，其中许多新型化合物已进入能够回答两个关键问题的阶段：抑制17β-HSD10活性是否在AD模型（及其他疾病）中具有生物学效应；是否能够确定其在活体大脑中修饰的具体代谢物与底物。
17β-HSD10的鉴定与命名
17β-HSD10的真实生理功能长期以来存在争议，主要源于早期研究依赖重组蛋白在大肠杆菌中的异源表达，且蛋白纯化与活性检测方案差异显著。哺乳动物、非洲爪蟾与果蝇的体内及细胞培养研究提供了部分生理相关功能的线索，显示其在神经类固醇氧化、线粒体稳态与支链氨基酸代谢中发挥明确作用。例如，小鼠模型中敲除17β-HSD10基因会导致原肠胚形成阶段胚胎死亡，而组织特异性条件敲除则引起线粒体异常，包括嵴消失与细胞器碎片化。非洲爪蟾模型中敲低同源基因会降低线粒体丙酮酸周转，并诱发凋亡，导致前脑与眼结构缺失；挽救实验显示，显微注射野生型人17β-HSD10可恢复线粒体形态并阻止凋亡。此外，果蝇短链L-3-羟酰辅酶A脱氢酶（17β-HSD10同源蛋白，由scully基因编码）的功能缺失研究显示，突变体存在胚胎与蛹期致死，并伴有生殖系发育严重缺陷，光感受器细胞线粒体异常，表型与人类β-氧化脂肪酸代谢紊乱高度相似。过表达研究同样验证了17β-HSD10的功能重要性，例如在PC12大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞中过表达该酶，可在单层培养与重症联合免疫缺陷（SCID）小鼠异种移植模型中加速肿瘤生长，这种致瘤性增强伴随线粒体复合物IV活性升高与ATP生成上调。17β-HSD10广泛的底物范围解释了其为何在不同研究领域被多次独立“再发现”，并衍生出反映其多样生物学功能的多个名称。最早在哺乳动物系统中鉴定到该蛋白是通过HeLa细胞的酵母双杂交筛选，发现其可与β-淀粉样蛋白（amyloid beta，Aβ）结合，并被定位于内质网（endoplasmic reticulum，ER），因此命名为内质网淀粉样蛋白结合蛋白（ERAB）。几乎同期，生化纯化研究鉴定出一种线粒体短链脱氢酶（SCHAD），并根据其对β-氧化中间体的活性将其归类为L-3-羟酰辅酶A脱氢酶。此后，同一基因产物被报道具有醇脱氢酶活性并能直接结合Aβ，因此更名为Aβ结合醇脱氢酶（ABAD），同时也纠正了此前仅定位于内质网的错误认知——绿色荧光蛋白标记细胞内实验证实其定位于线粒体。并行地，研究先天性代谢缺陷的临床遗传学家在一例X连锁神经退行性疾病男性患者中发现该基因突变，将该蛋白命名为2-甲基-3-羟丁酰辅酶A脱氢酶（MHBD），并提出其在异亮氨酸分解代谢中起关键作用。后续研究才确认这些独立描述的蛋白实为同一分子。1996年该酶在牛线粒体中首次被鉴定，Ofman等人2003年的质谱工作显示，从牛肝纯化的MHBD与纯化的牛3-羟酰辅酶A脱氢酶II型（HADH2）为同一蛋白，因此合并使用这两个名称，HADH2的命名源于其催化L-3-羟酰辅酶A与3-酮酰辅酶A之间的氧化还原转换。Ofman等人2003年确认该牛酶的人同源蛋白即为短链3-羟酰辅酶A脱氢酶家族中的ERAB。随后，因发现该酶还可催化17β-雌二醇（17β-estradiol，E2）、别孕烯醇酮（allopregnanolone，AlloP）与3α-雄烷二醇的氧化，统一命名为17β-HSD10。2008年，Holzmann等人将其命名为MRPP2，因其具有线粒体RNase P（mtRNase P）活性，但该名称同样属于其众多别名之一。虽然该酶也被称为SDR5C1，归属于短链脱氢酶/还原酶超家族，但本综述采用当前通用的名称17β-HSD10。2007年，人类基因命名委员会（HGNC）正式采纳基因符号HSD17B10，并在后续研究中被一致使用。
内源性17β-HSD10底物与功能
1 类固醇底物
脂溶性类固醇激素雌激素与雄激素是17β-HSD10最重要的生理底物，这类胆固醇衍生的信号分子在生殖、发育、代谢与免疫功能等多种过程中发挥关键作用。神经类固醇对脑发育、神经保护与神经发生至关重要，其失调与HSD10缺乏及AD密切相关。例如，17β-HSD10以NAD+为辅因子，将AlloP氧化为5α-二氢孕酮（5α-dihydroprogesterone，5α-DHP），AlloP是γ-氨基丁酸A型受体（GABAAR）的强效正向变构调节剂，对维持正常GABA能张力等多种神经功能必不可少。研究显示，17β-HSD10活性过高会破坏GABA能信号，通过降低AlloP生物利用度增加兴奋性毒性易感性。此外，17β-HSD10还催化3α-雄烷二醇氧化为二氢睾酮（dihydrotestosterone，DHT），将酶与雄激素代谢联系起来。在前列腺癌中，该反应构成非经典雄激素合成通路，使肿瘤细胞即使在雄激素剥夺治疗中仍能生成DHT，绕过循环睾酮抑制，持续激活雄激素受体信号，常导致治疗抵抗。17β-HSD10催化的最关键反应之一是将E2氧化为雌酮（estrone，E1）。E2对女性和男性生理功能均具支持作用，参与生殖功能、脂蛋白合成、预防生殖器萎缩、调节胰岛素敏感性与维持认知及神经元功能。除经典性激素作用外，E2可直接作用于神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞与神经干细胞，调节离子通道活性及环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）与蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）等胞内信号级联。E2结合核雌激素受体α（estrogen receptor alpha，ERα）与β（ERβ）后诱导受体二聚化并转位至细胞核，以细胞特异方式调控基因表达，进而影响认知、情绪、运动功能与神经保护。E2的多数神经保护作用通过汇聚于细胞存活机制的信号通路介导，尤其在线粒体内。在原代海马神经元中，E2激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/Akt与MAPK信号级联，对抗谷氨酸诱导的细胞毒性，这些通路稳定线粒体钙缓冲能力并上调B细胞淋巴瘤-2（BCl-2）等抗凋亡蛋白表达，阻止凋亡级联启动。此外，E2在神经元生物能量代谢中也起关键作用，通过上调丙酮酸脱氢酶、电子传递链复合物IV与ATP合酶等关键代谢酶提升线粒体效率，加速糖酵解与氧化磷酸化，从而减少线粒体氧化应激、维持膜电位与整体线粒体完整性。在突触水平，E2通过激活皮质神经元ERβ快速促进树突棘形成，并通过RhoA/ROCK信号通路增强海马突触传递与长时程增强（long-term potentiation，LTP），促进肌动蛋白聚合与突触细胞骨架稳定。综上，E2是一种关键神经保护类固醇，其作用涵盖线粒体调控、突触可塑性与促生存信号。因此，17β-HSD10活性异常（无论是过表达还是Aβ介导的失调）都可能破坏E2信号，进而导致线粒体功能障碍、突触不稳定及AD等神经退行性疾病易感性增加。此外，绝经后循环雌二醇水平下降可能进一步加剧此类效应，削弱E2介导的神经保护作用，增加绝经女性AD易感性。
2 非类固醇底物
除神经类固醇与全身类固醇代谢作用外，17β-HSD10还介导线粒体内支链氨基酸（branched chain amino acids，BCAAs）的分解代谢，在异亮氨酸降解通路中起关键催化作用，以NAD+依赖方式将2-甲基-3-羟丁酰辅酶A（2-methyl-3-hydroxybutyryl-CoA，2M3HBA）氧化为2-甲基乙酰乙酰辅酶A（2-methylacetoacetyl-CoA，2MAA-CoA）。与其他两种支链氨基酸亮氨酸和缬氨酸不同，异亮氨酸兼具生酮与生糖特性，最终生成乙酰辅酶A与丙酰辅酶A，前者是酮体与脂肪酸合成的主要前体，后者通过转化为草酰乙酸参与糖异生，二者均为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA）的关键中间物，通过底物水平磷酸化生成NADH/FADH2用于氧化磷酸化及GTP/ATP。全基因组关联研究（genome-wide association studies，GWAS）发现，血浆异亮氨酸水平升高的遗传易感性与AD发病呈正相关，进一步支持了17β-HSD10活性对维持线粒体能量供应的重要性，尤其是在脑等高需求组织中。HSD10缺乏症（又称HSD10疾病、17β-HSD10缺乏症、HSD10线粒体病或MHBD缺乏症）是由HSD17B10基因突变引起的罕见X连锁疾病，2000年首次通过尿液代谢物分析在一名2岁男性患者中确诊，临床表现为神经退行性变、运动控制受损、精神运动发育迟缓、已获得的运动与认知技能倒退、舞蹈手足徐动症、心肌病、代谢功能异常、癫痫、视网膜病变与线粒体功能障碍，具体表型取决于突变位点，分为新生儿型、婴儿型与青少年型，患者寿命均显著缩短。研究证实，酶功能缺失导致上游2M3HBA积累，产生可被尿液检测为2-甲基-3-羟丁酸（2M3HB）的毒性有机酸负荷，代谢阻断阻止下游乙酰辅酶A与丙酰辅酶A生成，严重损害线粒体能量产生，目前尚无有效治疗方法，限制异亮氨酸摄入虽可降低尿液中2M3HB与巴豆酰甘氨酸水平，但无法改善或延缓临床症状进展。早期认为HSD10缺乏的病理仅源于异亮氨酸代谢先天缺陷，但后续研究发现，该疾病的线粒体能量衰竭由线粒体RNA加工异常引起——17β-HSD10被鉴定为线粒体RNase P复合物的组成亚基，负责对RNA进行转录后加工，生成线粒体mRNA、tRNA与rRNA。对照与患者的心脏组织Northern印迹显示，HSD10缺乏样本中未加工RNA水平升高。疾病表型最终源于发育中神经系统的线粒体能量产生失败，提示受损的异亮氨酸分解代谢与异常线粒体RNA加工共同导致代谢应激增强，是神经元死亡的关键诱因。类似地，帕金森病（Parkinson's disease，PD）患者脑内17β-HSD10水平降低，PD的核心神经病理特征是中脑腹侧黑质致密部多巴胺能神经元退化，该区域对运动控制至关重要，临床主要表现为静止性震颤、运动迟缓、肢体与躯干僵硬及姿势不稳伴冻结步态。转基因小鼠过表达人17β-HSD10四倍后，对可损伤线粒体呼吸并降解多巴胺能神经元的神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶具有更强抵抗力；哥伦比亚大学帕金森病脑库的Western blotting分析显示，PD患者尸检样本的腹侧中脑组织17β-HSD10水平低于对照组。这表明该酶的表达需要维持平衡，过高与过低分别关联AD与PD风险，进一步研究催化活性缺失型与野生型的特异性效应，有望为PD与HSD10缺乏症的治疗提供依据。
3 17β-HSD10的非酶功能
除类固醇与异亮氨酸代谢相关的酶活性外，17β-HSD10还可通过非催化相互作用发挥作用，包括与ERα、亲环蛋白D（cyclophilin D，CypD）及线粒体RNase P（mtRNase P）复合物的互作。具体而言，17β-HSD10是人类mtRNase P复合物的关键组成亚基，该多亚基复合物为纯蛋白内切核糖核酸酶，负责切割前体tRNA的5'前导序列以生成成熟tRNA。人类mtRNase P长期被认为含有类似原核生物与真核细胞核的核酶组分，但该假设后被推翻，证实线粒体酶完全由三个核编码蛋白亚基组成：tRNA甲基转移酶（MRPP1/TRMT10C）、17β-HSD10（MRPP2/SDR5C1）与Mg2+依赖性内切核糖核酸酶（MRPP3/PRORP）。在该复合物中，MRPP2与MRPP1形成稳定亚复合物，作为结构平台，辅助线粒体tRNA结合与甲基化，从而促进MRPP3亚基的催化活性。MRPP2（即17β-HSD10）以同源四聚体形式存在，每个单体采用Rossmann折叠形成可结合NAD+辅因子的脱氢酶活性位点，但在mtRNase P中，该结构域被重用作tRNA结合基序。敲低研究证实MRPP2的重要性，敲低会导致未加工线粒体tRNA前体积累并损伤线粒体翻译机制；此外，MRPP2也是MRPP1稳定表达的关键决定因素，例如17β-HSD10的单点突变R130C可导致MRPP2减少并伴随MRPP1丢失，引起RNase P活性受损与RNA加工缺陷。17β-HSD10与ERα在线粒体内的非酶相互作用也有记录，提示该酶参与调控局部激素信号。这一互作最初在新生大鼠心肌细胞中被发现，17β-HSD10可直接结合ERα的配体结合域，且该复合物在低雌激素条件下保持稳定，17β-HSD10活性被抑制；而当线粒体E2水平升高时，ERα从复合物解离，使17β-HSD10自由催化E2氧化为E1，最终终止信号，由此形成17β-HSD10作为线粒体雌激素传感器与调节器的模型。另一重要的结合伙伴是线粒体调节因子CypD，PC12细胞的免疫共沉淀与免疫荧光研究显示，过表达17β-HSD10会增加17β-HSD10-CypD复合物形成，而敲低17β-HSD10则降低CypD水平。氧化应激下，CypD通常从线粒体基质转位至线粒体内膜，促进线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）开放，这是驱动凋亡或坏死的关键事件；17β-HSD10增强与CypD的结合可将CypD滞留于基质内，阻止应激诱导的转位，从而抑制MPTP开放，赋予对氧化应激诱导的线粒体功能障碍的抗性，限制异常凋亡导致的细胞死亡，提示17β-HSD10除酶活性外还可调控线粒体损伤易感性。
17β-HSD10在阿尔茨海默病发病机制中的双重机制
线粒体酶17β-HSD10通过两种主要机制参与AD病理，均促进神经退行性变。第一种病理机制是AD脑内17β-HSD10过表达，如前所述，这会破坏神经类固醇代谢与稳态。过高的酶活性加速E2与AlloP降解，导致这些重要保护性神经类固醇水平下降，进而降低ATP生成，引起生物能量学与氧化还原稳态失调，促成线粒体功能障碍。独立于AD的细胞研究显示，17β-HSD10过表达本身即可诱导细胞损伤、降低存活率并损伤线粒体功能，且该效应依赖于其催化活性，提示其可作为独立病理因素。第二种主要病理作用是17β-HSD10与AD典型病理标志物Aβ聚集体的互作。最直接的关联是17β-HSD10可结合Aβ，尤其是斑块形成亚型Aβ(1–40)与Aβ(1–42)。Aβ进入神经元线粒体后，通过其独特的loop D区域（氨基酸92–120）与17β-HSD10结合，该区域形成短β-发夹结构，暴露Thr108、His109与Thr110等关键残基用于蛋白-蛋白互作。一般认为，Aβ与17β-HSD10结合会引起构象变化，通过阻断NAD+辅因子和/或底物结合位点抑制正常酶活性。该结合事件在体外显示细胞毒性，可增加活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成，抑制线粒体复合物IV，并释放细胞色素c与乳酸脱氢酶，最终导致凋亡。细胞活力测定与转基因实验证据表明，破坏Aβ-17β-HSD10互作可对线粒体产生积极影响，减轻氧化应激与Aβ诱导的毒性。
17β-HSD10抑制剂
基于上述内容，靶向调控17β-HSD10是开发AD未来疗法的可行方向，目标在于减轻Aβ诱导的细胞毒性，同时恢复神经元内保护性类固醇平衡。遗憾的是，寻找新型有效抑制剂颇具挑战。迄今已有多种化合物被重新定位或从头设计，以靶向Aβ-17β-HSD10互作或直接抑制17β-HSD10活性，依据结构与功能可分为五大类：loop D模拟物、苯并噻唑脲类、稠合吡唑类化合物、类固醇衍生物、老药新用及其他化合物。
loop D模拟物
早期破坏17β-HSD10与Aβ病理性互作的尝试聚焦于基于酶loop D区域的肽类模拟物，该区域构成Aβ结合界面。例如Lustbader等人2004年首次合成了名为ABAD-decoy peptide（ABAD-DP）的肽，对应氨基酸残基92–120，可有效抑制17β-HSD10与Aβ(1–40)、Aβ(1–42)的体外结合，IC50分别为4.9 μM与1.7 μM。为研究体内活性，ABAD-DP被生物工程改造，加入HIV-1病毒Tat蛋白转导域以确保跨细胞膜与血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）转运，并加入线粒体靶向序列（Mito）以确保特异性转位至神经元线粒体，该构建体称为Tat-Mito-DP，可有效抑制Aβ–17β-HSD10互作，在AD转基因小鼠模型中保护线粒体功能并改善空间记忆，但其体内半衰期较短限制了治疗潜力。为解决问题，尝试通过融合硫氧还蛋白-1（thioredoxin-1，Trx-1）进行稳定化，该修饰增强了稳定性并延长了ABAD-DP活性，成功保护PC12细胞免受Aβ诱导的细胞毒性并重建氧化还原平衡，但后续使用硫氧还蛋白融合肽适配体的研究转向破坏毒性Aβ组装体与细胞朊蛋白（cellular prion protein，PrPc）的互作。鉴于肽类模拟物生物利用度低、半衰期短，研究重心转向开发靶向loop D界面的非肽类小分子抑制剂。计算与结构分析联合鉴定出Thr108、His109与Thr110三个关键残基，作为介导Aβ–17β-HSD10互作的热点。化学数据库虚拟筛选结合酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）验证前20个命中化合物，鉴定出两个先导化合物VC15与VC19，IC50分别为4.4 μM与9.6 μM。结构层面，VC15与VC19的抑制活性通过疏水相互作用与氢键介导，结合loop D口袋内的Phe4、Glu11与Gln15等Aβ残基；作者指出VC19结合评分优于VC15，但体外效力较低，差异归因于VC15在Aβ结合口袋内形成了更多极性相互作用。
苯并噻唑脲类
苯并噻唑脲是一类由苯并噻唑杂环通过脲桥连接不同芳基部分的有机化合物，具有多样生物活性，其骨架常被用于药物化学，构成多种抗癌、抗菌与AD治疗药物的基础。苯并噻唑脲作为17β-HSD10抑制剂的发现源于旨在鉴定17β-HSD10与Aβ结合伙伴的ELISA筛选，从中识别出FDA批准的免疫抑制剂frentizole为新型17β-HSD10–Aβ抑制剂，IC50为200 μM。尽管初始效力欠佳，frentizole骨架为后续优化提供了重要结构模板，研究者合成了一系列苯并噻唑脲类似物并分析构效关系（structure–activity relationship，SAR），多个衍生物效力较frentizole提升约30倍。SAR研究显示，脲基而非酰胺基对抑制17β-HSD10–Aβ蛋白-蛋白互作至关重要，作者将此关键药效团元素归因于脲基NH基团的氢键供体能力。在苯基脲环对位引入羟基得到羟苯基脲衍生物，效力进一步提升；结合羟基与甲氧羰基的修饰产生了效力最高的化合物5h与5l。Hroch等人2016年的研究指出，邻近位置的4-酚基与氯原子对17β-HSD10抑制至关重要，远端苯环上的3-卤素/4-羟基取代表现出强效抑制作用，为后续优化奠定基础。Aitken等人2019年在此基础上合成并扩展，鉴定出化合物5与6为最具潜力的候选物，分别带有3-溴或3-碘与4-羟基取代；酶抑制试验显示二者均通过可逆混合型抑制发挥作用，这与当时的“金标准”17β-HSD10抑制剂AG18051（见下文）通过共价修饰NAD+辅因子的不可逆抑制模式不同，苯并噻唑脲的可逆混合抑制模式更具优势，意味着对其他NAD+依赖性短链脱氢酶/还原酶（short-chain dehydrogenase/reductase，SDR）家族成员的脱靶反应性更低。近期研究进一步探索苯并噻唑基核心C6位的取代效应，发现大体积氢键受体或小体积氢键供体可调节酶结合位点内的多种静电与空间相互作用，优化后得到亚微摩尔级抑制剂，尤其是化合物9与11，IC50分别为0.34 μM与0.31 μM。综上，苯并噻唑脲已从已知化合物类别演变为一类化学结构独特、效力与选择性显著提升的17β-HSD10抑制剂。
吡唑衍生物
多年来，效力最强且研究最广泛的17β-HSD10抑制剂是AG18051，IC50为92 nM。结构上，AG18051为1-azepan-1-yl-2-phenyl-2-(4-thioxo-1,4-dihydro-pyrazolo[3.4-d]pyrimidin-5-yl)-ethanone，其N2原子与17β-HSD10结合的NAD+辅因子烟酰胺环C4原子形成共价加合物，这种不可逆修饰破坏17β-HSD10-NAD+全酶，抑制活性。然而，这种共价抑制模式引发了脱靶反应性与治疗可行性的担忧。分子动力学模拟进一步揭示了AG18051与其结合位点的结构关系，显示AG18051的氮杂环庚烷与苯环具有显著的构象灵活性，与17β-HSD10底物结合环的动态流动性相关，提示无配体时底物结合环高度灵活，而AG18051结合可稳定活性位点。在人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞的培养试验中，AG18051可减少ROS生成，保护细胞免受Aβ诱导的细胞毒性，并阻止Aβ介导的雌二醇下降，这些神经保护作用为将17β-HSD10作为AD治疗靶点提供了重要依据。尽管AG18051效力高且机制明确，但其不可逆共价结合模式带来的脱靶效应风险（尤其是对其它必需NAD+依赖性SDR酶）限制了临床转化潜力，目前它仍作为体外与体内研究的标准参照化合物，也是合成新型17β-HSD10抑制剂的重要基准对照。基于AG18051的稠合吡唑结构，Morsy等人2022年将原有氮杂环庚烷替换为其他含氮杂环，开发出一系列“功能化别嘌呤醇”衍生物，改善了理化性质与脑穿透能力。该系列中，化合物14b（LD14b）用哌啶醇基团替换原有氮杂环庚烷，显著提升效力与优化评分；计算机模拟显示，LD14b通过结合Aβ界面内的Gly199、Thr203与Leu22稳定17β-HSD10。在E2挽救试验中，LD14b表现出亚微摩尔抑制活性，IC50为0.74 μM，并可保护SH-SY5Y细胞免受Aβ诱导的细胞毒性，防止5XFAD小鼠来源皮质神经元的Aβ诱导线粒体功能障碍与形态异常。基于此，Daria等人2024年开展了详细的吸收、分布、代谢与排泄（absorption, distribution, metabolism and excretion，ADME）研究以确定LD14b的药代动力学（pharmacokinetic，PK）参数，结果显示其代谢稳定性良好，90分钟后人肝S9组分中仍可检测到约70%的母体化合物；Caco-2渗透性试验表明LD14b具有中等肠道药物吸收与BBB穿透能力，口服生物利用度中等，半衰期为3–5小时，表观分布容积大，提示组织暴露广泛。
类固醇衍生物
17β-HSD10可代谢类固醇底物，提示其活性位点可容纳类固醇骨架，使类固醇衍生物成为抑制剂开发的理想候选。多种化合物被预测可与17β-HSD10结合口袋相互作用，并合成了若干类固醇类抑制剂评估其酶活性调控能力。其中先导化合物RM-532-46显示出潜力，IC50为0.55 μM。尽管效力可观，RM-532-46被认为不适合继续开发，因其源自二氢睾酮（DHT），而DHT可抑制17β-HSD3，该酶催化雄烯二酮转化为睾酮，是雄激素合成的关键步骤。由于前列腺癌由雄激素受体信号驱动，抑制17β-HSD3可作为抑制雄激素产生的治疗策略，因此这种交叉反应性提示RM-532-46更适合作为前列腺癌而非AD的选择性药物。基于RM-532-36的结构，Boutin等人2018年合成了15个类似物，评估其对两种天然类固醇底物AlloP与E2的抑制效应，结果显示抑制效力具有底物依赖性：化合物5对AlloP的抑制效力最高，IC50为235 μM，对E2的抑制效力较低，IC50为610 μM，且可穿透BBB；化合物8对E2底物的效力最高，IC50为300 μM，但对AlloP抑制极弱，提示特定结构特征可选择性作用于不同底物。对RM-532-46的进一步优化引入D环、侧链与双杂合修饰，得到D环修饰的胺衍生物D-3,7，IC50为0.14 μM，且选择性测试显示其克服了RM-532-46的初始特异性不足问题。相比之下，其他衍生物如化合物23的抑制活性较温和，IC50为5.59 μM，凸显了类固醇衍生物结构修饰与效力之间的可变性。
老药新用及其他化合物
随着药物重定位浪潮兴起，多种已上市临床药物被重新用于其他疾病治疗。利培酮（risperidone）是FDA批准用于治疗精神分裂症与双相情感障碍的药物，通过T7噬菌体展示文库的化学基因组筛选被鉴定为潜在的17β-HSD10抑制剂；酶试验显示，17β-HSD10对E2与乙酰乙酰辅酶A底物的活性分别为1.0 μM·min?1与3.3 μM·min?1；计算机对接实验将利培酮列为17β-HSD10得分最高的配体之一，预测其为竞争性抑制剂，但其药代动力学参数与抑制剂特异性尚待确定，需进一步的生化与结构验证。2017年，Aitken等人开展包含6759个化合物的小规模高通量筛选（high-throughput screening，HTS），鉴定出16个低微摩尔级17β-HSD10抑制剂，理化特征分析显示所有命中化合物均具有优良的类药性质，为后续SAR优化与体内验证奠定了坚实基础，推动了靶向17β-HSD10的治疗药物开发。基于该工作，Dow等人2025年选取BCC0100281进行深入研究，细胞试验显示其在SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞中具有显著细胞毒性，阻碍了其用于Aβ诱导细胞毒性的进一步研究；值得注意的是，这种细胞毒性未在更广泛的癌症与非癌细胞系中观察到，提示存在一定程度的细胞特异性脆弱性。差示扫描荧光法（differential scanning fluorimetry，DSF）分析显示，BCC0100281与17β-HSD10孵育后降低了酶的热稳定性，符合非经典结合模式。后续合成的靶向中心嘧啶骨架修饰的衍生物表现出对Aβ诱导细胞毒性的保护作用，但呈现反向剂量-反应关系，提示机制复杂且仍有优化空间。尽管BCC0100281不太可能发展为治疗先导，但其仍为下一代17β-HSD10抑制剂的开发提供了有价值的化学起点。2025年，Aitken等人发表了首个包含35万种类药分子的工业级HTS，筛选出多个用于强效抑制17β-HSD10的先导系列，其中两个系列被选为后续开发对象：单点命中系列ESC1002755与作者所称的簇6系列，簇6系列中选ESC1002576作为先导化合物。ESC1002576虽非簇6中效力最高者（IC50=0.25 μM），但基于整体效力与理化性质的综合考量最具优势。ESC1002755对17β-HSD10的效力最高，酶活性试验IC50为19 nM，在HEK293细胞中过表达经典形式时的EC50为28 nM；结合相关化合物的共结晶结合位点分析鉴定出17β-HSD10上的一个全新变构位点，该位点由Gln162、Gln165、Ser155与Tyr168残基围成，邻近但不重叠NAD+辅因子结合位点，解释了其对NADH的非竞争性抑制与对乙酰乙酰辅酶A的竞争性抑制。这种变构作用模式使ESC1002755区别于AG18051等经典17β-HSD10活性位点抑制剂。除效力优势外，ESC1002755在多项细胞试验中显示出最佳的选择性与安全性特征，细胞毒性极低；对其他SDR酶的筛选显示其对17β-HSD10具有高选择性，体外ADME评估也显示其具有良好的药代动力学特征。
未来展望
17β-HSD10抑制剂的化学设计与优化已取得显著进展，鉴定并合成了跨越多个化学类别的化合物，多个化合物达到亚微摩尔级效力。尽管如此，针对其在生理相关神经元系统中的功能评价仍相对匮乏。细胞研究虽已使用HEK293、SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞系及AD小鼠原代皮质神经元等非分化或非神经元模型，但这些模型仍未捕捉到真实体内微环境的复杂性。近期研究正逐步发展相关能力，例如Houfková等人2025年建立了稳定过表达HSD10、催化失活突变体及AD相关突变APPSwe/Ind变体的单克隆HEK293细胞系，可直接观察HSD10的酶促与非酶促贡献对细胞病理的影响。关键发现是，HSD10单独过表达足以诱导线粒体功能障碍与细胞毒性，且不依赖于Aβ，且该细胞毒性依赖于HSD10的酶活性，催化失活突变体未出现此表型；重要的是，细胞毒性仅在葡萄糖剥夺条件下观察到，此时细胞被迫依赖线粒体氧化磷酸化，凸显了代谢背景在调控HSD10驱动毒性中的关键作用。代谢谱分析进一步显示，HSD10过表达导致三羧酸循环活性广泛抑制与β-氧化受损，而APPSwe/Ind细胞则表现出葡萄糖利用增加与β-氧化上调，反映了对Aβ诱导线粒体应激的代偿机制。尽管对17β-HSD10功能的认识不断深入，这些抑制剂在分化神经元类型（包括星形胶质细胞、少突胶质细胞与小胶质细胞）中的效力与安全性仍基本未知，尽管已有证据将17β-HSD10及其相关代谢通路与星形胶质细胞的应激调控、少突胶质细胞的分化过程联系起来。这些发现强调，药理评估需超越通用永生化模型，以实现对生理背景更准确的模拟。实际上，随着质谱技术的进步与新型强效抑制剂的出现，已有可能识别活体大脑中17β-HSD10活性引起的代谢变化。因此，17β-HSD10抑制剂的药物研发管线必须纳入细胞分化试验与人诱导多能神经干细胞模型，这些方法将揭示候选化合物如何与不同神经细胞群相互作用，并为其在疾病相关背景下的治疗作用与神经毒性提供机制层面的洞见。
