新型Pyxinol衍生物的合成、生物活性及药代动力学研究
为改善先导化合物pyxinol的药代动力学性质，进一步增强其药理活性，本论文在综述pyxinol和其衍生物、以及抗心肌缺血药物研究进展基础上，综合运用药物合成、生物活性筛选以及药代动力学等多项技术，高效制备了系列新pyxinol脂肪酸酯衍生物、系统筛选了抗心肌缺血和抗心衰生物活性、早期评价了药代动力学参数，成功筛选出一个具有良好心脏保护作用的创新候选化合物。论文所取得的主要创新性成果如下： (一)新型pyxinol脂肪酸酯衍生物的合成 为避免所合成的衍生物脂溶性过强，论文采用2~8个碳的饱和脂肪酸，与pyxinol的C3/C12/C25-OH进行酯化，设计并合成了系列衍生物。通过理化性质分析、核磁共振及高分辨率质谱鉴定了32个衍生物的结构，包括：C-3位单酯化产物7个、C-12位单酯化产物7个、C-3,12位双酯化产物5个、C-12,25位双酯化产物6个、C-3,12,25位三酯化产物7个。除化合物1，7外，其余30个衍生物均为首次合成的新化合物。 (二)Pyxinol脂肪酸酯衍生物心脏保护作用及机制研究 基于文献报道的先导化合物pyxinol具有良好的心脏保护作用，论文对所合成的pyxinol脂肪酸酯衍生物继续开展了心脏保护作用的评价及作用机制的探讨，主要包括抗心肌缺血和抗心衰两个方面的研究。 1、对H2O2诱导的H9c2心肌细胞损伤的影响 以H2O2刺激H9c2心肌细胞，建立体外心肌细胞损伤模型，采用CCK-8法测定32个脂肪酸酯衍生物对损伤细胞活力的影响。结果表明，pyxinol及其衍生物对H9c2细胞损伤呈现不同程度的保护作用，活性强弱依次为C-3位单酯化产物＞C-3,12,25位三酯化产物＞C-3,12位双酯化产物＞pyxinol＞C-12位单酯化产物＞C-12,25位双酯化产物，推断C-3位酯键对活性贡献最大，为主要活性基团。所有衍生物中，化合物5(3-己酰-pyxinol)对H9c2细胞损伤的保护作用最强，且呈剂量依赖性，可能是通过提高细胞内SOD活性、减少MDA生成、抑制脂质过氧化反应进而减轻细胞损伤程度来发挥心肌细胞保护作用。 2、化合物5对心肌缺血模型大鼠的干预作用 采用左前降支冠状动脉结扎法建立大鼠急性心肌缺血模型，灌胃给予化合物5(5、10、20 mg/kg)。以心脏收缩力、心肌梗死面积、LDH、AST、CK、cTnT、MDA及SOD为评价指标，考察治疗性给予化合物5的作用。结果表明，与模型组比较，化合物5可呈剂量依赖性地减少左心室容积(LVVs)和心肌梗死面积、增加射血分数(EF)、提高心脏收缩力；同时也明显降低LDH、CK、AST、cTnT和MDA水平，提高SOD活性。与阳性对照药美托洛尔呈类似作用，说明化合物5对心肌缺血大鼠的心脏具有良好的保护作用。 3、Pyxinol脂肪酸酯衍生物对ACE酶的抑制作用 ACE在心衰中起重要作用，是充血性心力衰竭的病因。论文采用比色法，以赖诺普利为阳性对照药，测定了32个脂肪酸酯衍生物对ACE酶的体外抑制作用。其中化合物5和化合物9(3,12,25-三丙酰-pyxinol)显示出与赖诺普利(抑制率89.17％)相似的活性，抑制率分别为90.31％和87.02％，优于先导化合物pyxinol(57.23％)。化合物5、9和赖诺普利的IC50值分别为105nM、114nM和81nM。研究证明化合物5、9在体外显示出良好的ACE酶抑制活性。 分子对接结果表明，化合物5和9可选择性抑制ACE酶的C结构域。 4、化合物5和9对心衰斑马鱼模型的干预作用 斑马鱼是研究心力衰竭的理想模式动物之一。论文选择受精后48h的野生型AB系斑马鱼，分别给予化合物5和9(0.5,1,10μg/mL)预处理4h，加入维拉帕米建立心力衰竭模型，以心率、心脏输出、射血分数、缩短分数、心脏扩大以及静脉充血为指标，评估斑马鱼的心脏功能。结果表明，浓度为1μg/mL的化合物5和9均可减少心脏扩张和静脉充血、增加心输出量、心率、射血分数和缩短分数。其中化合物5生物活性强于化合物9，并显示出与依那普利相似强度的活性。 5、化合物5抗心衰的代谢组学研究 采用基于UPLC-Q/TOF-MS代谢组学技术，对化合物5干预心衰斑马鱼进行分析。结果表明，与正常斑马鱼比较，心衰斑马鱼中多种内源性代谢物含量发生明显改变，经化合物5干预，胆碱、丙酮酸、花生四烯酸等25种内源性代谢物的水平可显著回调，推断化合物5通过干预花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、鞘脂代谢、叶酸生物合成代谢、丙酮酸代谢、苯丙氨酸代谢和嘌呤代谢等8条代谢途径发挥抗心衰作用。首次发现叶酸生物合成代谢途径与心衰有关。 (三)灌胃给予化合物5的大鼠药代动力学研究 1、灌胃给予化合物5的“血药浓度-时间曲线”研究 首次建立了HPLC-ELSD分析大鼠血浆中化合物5的定量方法，并测定了灌胃给予化合物5(20.0、40.0、80.0 mg/kg)的大鼠血药浓度-时间曲线，获得药动学参数。结果表明，化合物5体内动力学属线性过程，且在大鼠体内的药代动力学行为不存在性别差异。与文献报道的先导化合物pyxinol比较，化合物5在体内消除缓慢、消除时间明显延长、循环时间较长。 首次对主要代谢产物pyxinol血药浓度进行了定量分析。结果表明，在化合物5达峰前，血浆中主要含有原型药物；在达峰至20h的消除相期间，血浆中同时含有原型药物和其代谢产物；给药20h至40h期间，血浆中则主要含有代谢产物pyxinol。 2、灌胃给予化合物5的生物利用度研究 首次研究了静脉注射化合物5(10.0 mg/kg)的大鼠血药浓度-时间曲线，获得了T1/2、AUC、CL、Vd等基本参数。并以静脉给药AUC(0-t)为参比，计算出灌胃给予化合物5的绝对生物利用度为41.36%，与文献报道的先导化合物pyxinol的绝对生物利用度(43%)相似。 3、化合物5的脂水分配系数测定 化合物的亲脂性对整个药代动力学过程都有影响，尤其影响口服药物在机体的吸收。论文模拟胃肠道不同部位，采用摇瓶法使化合物5在pH2.0、pH5.8和pH7.4等条件下于水-正辛醇缓冲溶液中达分配平衡，继而采用HPLC-ELSD技术测定两相中化合物5的浓度，获得了化合物5的脂水分配系数LogP为4.18，小于先导化合物pyxinol的LogP值(3.76)，说明结构中引入脂肪酰基团，可增加脂溶性。 4、灌胃给予化合物5的生物转化研究 应用UPLC-Q/TOF-MS技术结合UNIFI代谢物分析平台，首次对灌胃给予化合物5(80.0 mg/kg)的大鼠血浆、尿、粪及胆汁中主要代谢产物进行快速分析和鉴定。共鉴定了21个代谢物，包括Ⅰ相代谢物6个和Ⅱ相代谢物15个。Ⅰ相代谢反应包括脱水、脱氢、加水、氧化、去己酰基、去己酰氧基等，Ⅱ相代谢反应包括甲基化、乙酰化、磷酸化、硫酸化、半胱氨酸结合、甘氨酸结合、谷胱甘肽结合和葡萄糖醛酸化等。 综上所述，本论文丰富了pyxinol的结构修饰，也筛选出一个活性良好、生物利用度较高的创新候选药物——化合物5(3-己酰-pyxinol)。该化合物具有良好的抗心肌缺血和抗心衰活性，体内消除缓慢、生物利用度较高。论文为其进一步研究与开发提供了理论基础和科学数据。
Pyxinol衍生物;脂肪酸酯衍生物;代谢组学;药代动力学
吉林大学
博士
药物化学
刘金平
2021
中文
R96
2021-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）