猪CFTR氯离子通道小分子抑制剂的合成、体内分布和药动学研究

论文摘要

囊性纤维化（Cystic fibrosis, CF）是白种人中最常见的一种致死性常染色体隐性遗传疾病。主要临床症状是反复发生的肺部感染和纤维化,并最终导致肺功能的不可逆性的破坏。CF是由于囊性纤维化跨膜电导调节因子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR）的基因发生突变造成的。CFTR是一种受cAMP激活的Cl-通道,主要在呼吸道、小肠、胰腺等处的上皮细胞中表达。目前已经发现了超过1300种能够引起CF的CFTR基因突变,其中ΔF508突变占全部CF患者的70%左右。由于CF发病机理复杂,尚缺乏有效的治疗办法,致使CF患者的平均寿命只有35岁左右。目前CF研究主要借助于CFTR小分子抑制剂,ΔF508-CFTR转基因和CFTR基因敲除模型。ΔF508-CFTR转基因小鼠和CFTR基因敲除小鼠已成功建立。但是由于小鼠呼吸道粘膜下腺的分布与人不同,以及其它氯离子通道的代偿作用,致使上述小鼠模型并不出现CF病人的肺部纤维化表现,因此急需建立一个能更好地模拟人CF病理的大动物模型。猪在器官解剖结构和生理功能方面与人类非常相似,适于建立CF动物模型。从猪小肠组织中克隆到猪CFTR的cDNA,经多物种之间的分析比对表明,在基因和蛋白水平上同人CFTR的相似性在90%以上,具有较高的同源性。其组织特异性表达与人相似,在支气管、胰腺和小肠中高表达。近年来,利用高通量筛选方法从组合化学库中筛选到对人CFTR具有特异性阻断作用的抑制剂CFTRinh-172和GlyH101。上述特异性、高亲和力的CFTR阻断剂为在大动物体内制造CF病变模型提供了有力工具。CFTRinh-172是国际上利用高通量筛选技术获得的第一个人CFTR特异性抑制剂,其对人、小鼠、大鼠、猪等多种动物CFTR的Cl-转运具有抑制作用。然而,CFTRinh-172对猪CFTR的亲和力较低,且溶解性较差,在肺的分布较低,利用其制作猪CF模型的尝试并未获得成功。GlyH101的筛选成功为诱导大动物CF病变模型带来了新的希望,同CFTRinh-172相比,GlyH101具有水溶性好、作用迅速的特点,因此,其可能成为制作大动物CF模型的有效药物。研究GlyH101在体内分布和动力学特征是利用其建立动物模型的基础与关键。本文建立了组织样品中GlyH101的HPLC检测方法,对所建方法进行了系统评价（线性关系,方法回收率,精密度及萃取回收率）,结果表明此方法准确,可行。利用所建立的方法系统分析了小鼠多种组织样品中GlyH101的动态分布。首次研究了GlyH101经腹腔注射给药后在生物体内的分布情况,为CFTR特异性抑制剂的动物体内生理活性研究,以及CFTR功能蛋白敲除的大动物模型建立提供参考。由于GlyH101是利用人CFTR筛选获得的人CFTR特异性阻断剂,虽然与CFTRinh-172相比其在溶解度方面有了显著改善,但是前期研究表明其对猪CFTR的亲和力也不十分理想。因此,我们针对猪CFTR建立了高通量筛选细胞模型对小分子化合物库进行筛选。获得了一种全新的,高亲和的,猪CFTR的特异性小分子抑制剂pCFTRinh-A。利用化学方法大量合成了pCFTRinh-A,为进一步研究pCFTRinh-A分子药理学机制及利用其建立猪CF模型和治疗仔猪腹泻奠定基础。此外,本文还探讨了体内液体转运过程中的水转运。我们利用唾液腺囊肿组织为材料,研究了其中水通道蛋白AQP1、AQP3和AQP5的表达水平及其意义,试图揭示唾液腺分泌过程中水通道与Cl-通道之间的协调作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 CFTR 的结构与功能
• 1.1.1 CFTR 的结构
• 1.1.2 CFTR 在病理生理中的作用
• 1.1.2.1 CFTR 与小肠液体分泌
• 1.1.2.2 CFTR 与呼吸道液体分泌
• 1.1.2.3 CFTR 与胆汁分泌
• 1.1.2.4 CFTR 与胰腺
• 1.1.2.5 CFTR 与生殖
• 1.1.2.6 CFTR 与常染色体显性多囊肾病（ADPKD）
• 1.1.2.7 CFTR 与唾液腺
• 1.1.2.8 CFTR 对牙齿的影响
• 1.1.3 CFTR 功能与分泌型腹泻的关系
• 1.2 CFTR 特异性阻断剂在相关领域中的地位和作用
• 1.2.1 CFTR 氯离子通道抑制剂的抗腹泻作用
• 1.2.2 CFTR 氯离子通道抑制剂在研究 CF 发病机理中的作用
• 1.2.3 CFTR 氯离子通道抑制剂的研究
• 1.3 本文的研究内容和意义
• 第二章 材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验动物
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要设备
• 2.2 方法
• 2.2.1 CFTR 氯离子通道活性测定方法
• 2.2.2 短路电流测定法
• 2.2.3 GlyH101 的代谢动力学分析方法
• 2.2.4 GlyH101 的组织分布分析方法
• 2.2.5 猪的特异性 CFTR 小分子抑制剂的合成及鉴定
• 2.2.5.1 猪 CFTR 氯离子通道抑制剂pCFTRinh-A 的有机合成
• 2.2.5.2 利用分析型 HPLC、MS 、IR、NMR 对合成产物纯度和结构进行确证
• 2.2.6 水通道蛋白 AQP5 在唾液腺囊肿中的异常表达
• 2.2.6.1 总 RNA 提取
• 2.2.6.2 RT-PCR 检测
• 2.2.6.3 各种 AQP 表达量分析
• 第三章 结果和分析
• 3.1 GlyH101的HPLC分析方法及其药代动力学和分布研究
• 3.1.1 GlyH101 样品 HPLC 分析方法的确定
• 3.1.1.1 乙腈浓度的选择
• 3.1.1.2 流动相pH 的确定
• 3.1.1.3 色谱系统适应性试验
• 3.1.1.4 生物材料前处理方法的建立
• 3.1.1.5 生物材料中 GlyH101 分析方法的确立
• 3.1.1.6 生物材料中 GlyH101 分析方法的评价
• 3.1.1.7 方法适用性
• 3.1.1.8 样品稳定性
• 3.1.1.9 小结
• 3.1.2 GlyH101的药代动力学分析
• 3.1.3 GlyH101 的组织分布分析
• 3.2 小分子抑制剂的合成及鉴定
• 3.2.1 合成产物纯度分析结果
• 3.2.2 合成产物结构表征
• 3.2.2.1 合成产物的分子量确定
• 3.2.2.2 合成产物的红外光谱分析
• 3.2.2.3 合成产物的核磁共振图谱分析
• 3.2.3 合成产物活性测定结果
• 3.2.4 小结
• 3.3 唾液腺囊肿
• 3.3.1 囊肿组织及正常组织总 RNA 提取
• 3.3.2 各种 AQP 表达变化
• 第四章 讨论
• 4.1 HPLC 分析方法研究药物分布和动力学性质中需要注意的问题
• 4.1.1 HPLC 条件及样品前处理
• 4.1.2 药代动力学
• 4.1.3 小鼠体内组织分布实验
• 4.2 小分子抑制剂的合成及鉴定中需注意的问题
• 4.3 唾液腺囊肿
• 第五章 结论和创新点
• 5.1 结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 后续工作
• 参考文献
• 发表文章及参与项目
• 致谢