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基于活性探针分子的Fla-CN靶点药学研究

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  • 论文编号:el201805102210318663
  • 日期:2018-05-10
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本文是一篇药学论文,药学专业是培养具备药学学科基本理论、基本知识和实验技能,能在药品生产、检验、流通、使用和研究与开发领域从事鉴定、药物设计、一般药物制剂及临床合理用药等方面工作的高级科学技术人才的学科。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇药学论文,供大家参考。
 
前言
 
研究现状、成果
糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素的功能障碍而引起的代谢性疾病,主要特征表现为血糖水平增高,近些年来,随着人们物质生活水平的不断提高,得糖尿病的患者正在逐年增加,糖尿病甚至已经成为继肿瘤之后严重危及人类健康的慢性疾病之一。目前,糖尿病可分为两种类型,分别为胰岛素依赖型(I 型)和非胰岛素依赖型(II 型),其中绝大部分糖尿病患者为 II 型糖尿病[1-4]。目前,相关研究人员认为糖尿病的病因并不单一,是一种可能与如遗传因素、精神因素、免疫功能紊乱、环境因素等多种因素有关的慢性代谢性疾病。世界各地得糖尿病的患者数量正在逐渐增加,而中国的糖尿病患者的数量增加最快,尤其是大城市的发病率居高,糖尿病之所以导致生命危险,不仅因为各种急性并发症,更重要的是各种严重的慢性并发症[5-8],如糖尿病引起的肾病、眼部疾病、糖尿病性神经病变、糖尿病性心脏病及糖尿病合并高血压、高血脂等,因而受到各国医药工作者的高度重视。II 型糖尿病的主要特征表现为人类机体周围组织的胰岛素抵抗[9],胰岛素是由胰岛 B 细胞分泌的,主要作用于它的靶组织,胰岛素通过抑制肝糖原的分解同时刺激骨骼肌和脂肪组织更多地摄取葡萄糖,达到降低血糖的作用。胰岛素抵抗一般被定义为正常数量的胰岛素不足以产生对机体肝细胞、脂肪细胞和肌肉细胞的正常的胰岛素响应的作用,因此,肝脏、脂肪组织和骨骼肌是发生胰岛素抵抗的主要组织。世界卫生组织(WHO)于 2016 年 4 月 7 日公布了首份《全球糖尿病报告》,该报告指出世界各地糖尿病的发病率正在逐年增加。截至到 2014 年,全球糖尿病患者已达 4.22 亿人,其中,中国的糖尿病患者已达 1.29 亿人,患病率达 9.4%(高于世界平均患病率 8.5%),预计到 2040 年将会增至 5 亿人,在所有的糖尿病患者中 90% 患有 II 型糖尿病。目前,约有 5 亿中国成年人处于糖尿病前期,潜伏着很高的患 II 型糖尿病的风险。2012 年,中国因糖尿病而死亡的人数约为23 万人,因高血糖而死亡的人数约为 74 万人,在所有的死亡人数中,38%的死者年龄发生在 70 岁之前。糖尿病与肥胖具有密切关系,世界卫生组织公布的《全球糖尿病报告》当中指出,2014 年全球每 3 个成年人当中就有 1 人及以上属于超重,每 10 人就有 1 人及以上属于肥胖,中国的超重发生率已经达到了 35.4%(高于世界平均水平),肥胖发生率达到 7.3%,另有 23.8%的人群缺乏身体活动。从这份世卫组织的报告中不难看出,糖尿病与肥胖已经成为危害人类健康的重大慢性疾病。寻找安全有效的抗糖尿病抗肥胖药物是全球药物研发工作者不断追求的目标。
目前,被全球各个药物监管机构批准上市的用于治疗 II 型糖尿病的小分子口服化学药物主要有以下几类:1. 胰岛素促泌剂,该类药物作用于胰岛 B 细胞,下调细胞膜的去极化阈值,促进胰岛素释放。磺酰脲类胰岛素促泌剂的代表药物有格列齐特,格列吡嗪,格列美脲等;非磺酰脲类胰岛素促泌剂的代表药物则有瑞格列奈和那格列奈。2. α-糖苷酶抑制剂,该类药物主要作用于小肠绒毛上皮细胞刷状缘的 α-糖苷酶,通过抑制 α-糖苷酶的活性而抑制二糖和低聚糖降解为单糖(如葡萄糖),进而延缓葡萄糖的吸收。代表药物有阿卡波糖,伏格列波糖和米格列醇。3. 胰岛素增敏剂,该类药物通过激活组织中过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-γ)而改善全身胰岛素敏感性。代表药物有曲格列酮,罗格列酮,吡格列酮等。4. 二肽基肽酶-4 (DPP-4)抑制剂,该类药物主要通过抑制内源性胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的代谢,促进葡萄糖刺激的胰岛素分泌。代表药物有西格列汀,沙格列汀,利格列汀等。5. 钠-葡萄糖协同转运蛋白 2(SGLT2)抑制剂,该类药物作用于肾脏 SGLT2,通过特异性地抑制肾小管近端小管对滤过葡萄糖的重吸收,使过量的葡萄糖从尿液中排出。代表药物有恩格列净,卡格列净,托格列净等。6. 双胍类药物,该类药物具有多重作用机制,目前认为双胍类药物主要通过改变AMP/ATP比例激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)通路从而起到抑制肝糖输出,增强外周葡萄糖利用的作用。另外,双胍类药物也具有胰岛素增敏作用。代表药物有二甲双胍。
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一、Fla-CN 探针分子的合成及活性评价
 
1.1 对象和方法
改良碘化铋钾显色剂:溶液 A:称取 0.425 g 的碱式硝酸铋溶于 5 mL 的冰醋酸和 20 mL 的水中;溶液 B:称取碘化钾 4 g 溶于 10 mL 的水中。将溶液 A和溶液 B 混合得到储存液。取 2 mL 的储存液与 4 mL 的冰醋酸及 20 mL 的水混合,即制得碘化铋钾显色剂。硫酸铈显色剂:称取 0.5 g的硫酸高铈加入到 50 mL的10%的硫酸水溶液中,经加热溶解后摇匀即得。磷钼酸显色剂:称取 5.0 g 的磷钼酸加入至 50 mL 的无水乙醇中,经加热溶解后混匀即得。薄层硅胶板 GF254的制备:将薄层层析硅胶 GF254与 CMC-Na(0.4%)溶液按 1:3 比例混合,充分研磨,均匀铺于洁净的玻璃板上,置于平整桌面自然干燥后,于烘箱 110℃活化 1 h,置于干燥器内备用。称取 Fla-CN(150 mg,0.33 mmol),无水碳酸钾(59.43 mg,0.43 mmol)于反应瓶中,加入 5 mL 丙酮分散原料,然后滴加溴丙炔(38 μL,0.43 mmol),滴毕温度升至 53℃,氮气保护下搅拌反应,12 h 后停下反应。浓缩反应液,用DCM:MeOH=2:1 溶解后,过滤弃去沉淀,浓缩滤液得粗品 218.9 mg。粗品经多次 HW-40 凝胶柱色谱纯化(流动相 DCM:MeOH=2:1)得到含有产物的混合物。该混合物通过 85%甲醇-水溶液洗涤得到黄色固体 10.76 mg。探针 2 的合成称取 Fla-CNAcid(80 mg,0.15 mmol),HATU(71.9 mg,0.19 mmol),于反应瓶中,加入1.5 mL的DMF分散原料,冰浴下滴加DIPEA(82 μL,0.49 mmol),滴毕升温至 25℃,搅拌活化 40 分钟,然后加入丙炔胺(13 μL,0.19 mmol)。室温搅拌反应 12 h,停止反应。反应液过滤后用 DCM:MeOH=2:1 适量稀释,经多次 HW-40 凝胶柱色谱纯化得到含产物的混合组分。该混合组分经由 85%甲醇-水溶液及 DCM:THF=85:15 混合溶液洗涤得到黄色固体 8 mg。
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1.2 结果
本论文对合成的 Fla-CN 探针化合物在非细胞毒剂量下进行了抗糖尿病活性的初步筛选,以胰岛素抵抗的 HepG2 细胞为模型测定探针分子 1、2、3 在非细胞毒剂量下对该细胞葡萄糖消耗的影响,从表 1-3 可以看出,化合物 1、2、3 能够不同程度地增加胰岛素抵抗的 HepG2 细胞的葡萄糖消耗量,且存在一定的剂量依存性。为了研究合成的 Fla-CN 探针化合物在非细胞毒剂量下的抗糖尿病活性,我们首先采用 MTT 实验检测,筛选出非细胞毒剂量的探针化合物浓度,进一步在非细胞毒剂量下,以胰岛素抵抗 HepG2 细胞模型,评价探针化合物的抗糖尿病活性。胰岛素的主要生物效应是促进机体组织内细胞的葡萄糖代谢,而胰岛素抵抗在细胞水平的定义是由于细胞表面胰岛素受体数目减少和/或受体后缺陷,一定的胰岛素不能使细胞达到预期的代谢水平;因此我们通常所谓的胰岛素抵抗是指机体对胰岛素促进葡萄糖的摄取和利用产生了抵抗。胰岛素抵抗模型的建立,可以广泛地应用于细胞水平研究胰岛素抵抗的发病机制以及糖脂代谢紊乱/障碍的病理环节,还可以为观察干预因素对胰岛素抵抗的直接影响提供方便,特别适用于胰岛素抵抗发病机制的研究。
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二、Fla-CN 分子的靶点垂钓研究 ......15
2.1 对象和方法............15
2.1.1 细胞系 ............15
2.1.2 主要试剂和药品 .......15
2.1.3 主要仪器设备 ...........16
2.1.4 点击化学反应的试剂的配制 .........17
2.1.5 SDS-PAGE 所需主要试剂及溶液的配制 ...........17
2.1.6 银染所需溶液的配制 ..........19
2.1.7 实验方法 ........19
2.2 结果 .........23
2.2.1 探针-蛋白复合物的直接检测 .....23
2.2.2 探针-蛋白复合物的富集后检测 ............27
2.3 讨论 .............29
2.3.1 探针-蛋白复合物直接检测体系的建立....29
2.3.2 探针-蛋白复合物富集后检测方法的摸索...........29
2.4 小结 .............31
 
2.3.2 探针-蛋白复合物富集后检测方法的摸索
 
在利用探针进行靶点蛋白垂钓时,最大的干扰就是非探针标记的蛋白,也称噪音蛋白[18]或杂蛋白。如何有效去除噪音蛋白是靶点垂钓过程中的一个技术难题。本论文简介了生物化学中常用的生物素-链霉亲和素高强度特异性相互作用,对探针-蛋白复合物进行针对性富集以除去噪音蛋白。生物素-链霉亲和素之间的相互作用是目前已知的最强非共价作用,其结合强度超过了一般的抗原-抗体之间的结合强度。生物素-链霉亲和素之间的相互作用还是特异性的,两者之间可以相互识别,识别专属程度非常高[19-23]。生物素-链霉亲和素之间的相互作用又可以通过加热得以解离[24,25]。基于上述原理,本文设计了探针-蛋白复合物富集实验。如图 2-7 所示,链霉亲和素树脂经含有叠氮的生物素预处理,并通过点击化学将树脂与探针-蛋白复合物连接,大量缓冲液冲洗噪音蛋白后,成功富集得到了探针-蛋白复合物。与未富集蛋白直接检测方法相比,富集后的蛋白分布明显减少,主要集中在 35 kD、50 kD、60 kD、75 kD附近,这提示在这些蛋白条带中包含 Fla-CN 作用靶点的可能性更大。#p#分页标题#e#
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结论
 
1、利用有机合成的方法成功合成了 3 个含炔基的可发生点击化学反应的黄酮衍生物 Fla-CN 探针分子 1、2、3,并经有机波谱学手段表征了化学结构。
2、探针化合物 1 和 2 在非细胞毒剂量下能够不同程度地增加胰岛素抵抗的HepG2 细胞的葡萄糖消耗量,但活性水平有明显差异,其 EC50值分别为 5.09 μM和 12.87 μM。
3、以具有活性的 Fla-CN 探针化合物 1 与 HepG2 细胞共孵育后,利用点击化学反应将检测标签与探针-蛋白复合物相连接,通过对相应荧光信号的检测确定分子量在 25 kD、30 kD、50 kD、70 kD、75 kD、100 kD、180 kD 的蛋白条带很可能是被探针化合物 1 垂钓出的靶蛋白。
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参考文献(略)
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