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目的:L-瓜氨酸为具有多种活性的天然产物,近年来研究资料表明其具有降血脂、降血压、保护心肌缺血与胃缺血再灌注损伤等多种药理活性。本研究旨在探讨L-瓜氨酸的化学合成方法,并研究L-瓜氨酸对大鼠肾缺血-再灌注(RI-R)损伤的保护作用及机制。 方法:1.L-瓜氨酸的化学合成:本论文以易得的L-鸟氨酸盐酸盐为原料,经络合反应保护其α-NH2,后经δ-NH2甲酰化,α-NH2脱保护制备目标产物L-瓜氨酸。探讨络合反应中络合试剂的选择,脱保护反应中除铜试剂的选择,并考察反应时间与温度对反应收率的影响;此外,将微波辐射技术应用于脱铜反应中,探讨辐射功率、辐射时间对反应收率的影响。 2.L-瓜氨酸对RI-R损伤保护作用研究:本论文采用夹闭大鼠肾动脉阻断血流造成缺血45 min,后再灌注24 h建立RI-R损伤模型。采用健康雄性Sprague-Dawley大鼠,随机分为8组,每组8只,分别为假手术组(Sham group)、缺血-再灌注组(I-Rgroup)、L-瓜氨酸低、中、高剂量组、缺血再灌注+生理盐水组(NS group)、L-NAME(非选择性NOS抑制剂)组和L-NAME+L-瓜氨酸高剂量组。测定血清肌酐(SCr)和尿素氮(BUN)含量评价肾功能;HE染色法观察大鼠肾组织病理形态学变化;测定肾皮质中总超氧化物歧化酶(total SOD,T-SOD)活性与丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、一氧化氮(NO)含量变化,检测总一氧化氮合酶(total NOS,TNOS)、诱导型一氧化氮合酶(inducible NOS,iNOS)和结构型一氧化氮合酶(constitutive NOS,cNOS)的活性变化;同时,采用免疫印迹技术测定L-瓜氨酸预处理对大鼠RI-R损伤后肾皮质中内皮型一氧化氮合酶(endothelial NOS,eNOS)、神经元型一氧化氮合酶(neuron NOS,eNOS)和iNOS蛋白表达变化。 结果:1.L-瓜氨酸的化学合成:(1)以五水硫酸铜为络合试剂,成功的对L-鸟氨酸盐酸盐的α-NH2进行保护,收率达94.5%,且操作安全、简便;(2)以硫化铁为脱铜试剂,可以避免毒性气体硫化氢的外排,收率较高达96.2%;以二水合草酸为脱铜试剂,收率较使用硫化铁有所降低,仅为49.7%,但能根本上避免硫化物的外排,保护环境;(3)微波辐射技术可以很好的应用于脱铜反应,在节省时间与提高收率方面具有一定的优势,结果以硫化铁为脱铜试剂时,在辐射功率300W,反应15 min时,收率达97.2%。 2.L-瓜氨酸对RI-R损伤保护作用研究:与Sham组相比,I-R组大鼠SCr和BUN含量明显升高(P<0.01),肾组织损伤严重,同时T-SOD活性明显降低(P<0.01),MDA含量明显升高(P<0.01),GSH、NO含量明显降低,并且TNOS、cNOS、iNOS活性与eNOS蛋白表达均明显降低;给予生理盐水预处理无明显变化;给予L-NAME预处理加重RI-R损伤。然而,L-瓜氨酸预处理可明显降低大鼠SCr和BUN水平(P<0.01),减轻肾组织病理形态学改变,提高组织T-SOD活性(P<0.01),降低MDA含量(P<0.01),增加GSH和NO含量,同时增加。INOS、cNOS、iNOS活性(P<0.01),上调eNOS蛋白表达(P<0.01)。但L-瓜氨酸预处理对RI-R损伤保护作用被同时给予L-NAME所拮抗。 结论:1.改进后的合成工艺可以很好的应用到L-瓜氨酸的生产工艺中,具有操作安全、经济、高效且环境污染小等优点;微波辐射技术在提高产品收率、缩短反应时间上具有明显的优势,但微波辐射技术应用于工业化生产还有待于进一步研究。2.L-瓜氨酸预处理可以减轻大鼠RI-R损伤,对RI-R损伤具有保护作用,L-瓜氨酸的保护作用与上调cNOS活性与eNOS蛋白表达,进而调节肾组织NO的生成释放有关;此外,L-瓜氨酸可以减少再灌注后自由基的产生,抑制肾组织脂质过氧化,这也参与了L-瓜氨酸对大鼠RI-R损伤的保护作用。3.表明可以以L-瓜氨酸为先导化合物,设计其衍生物,以寻找治疗RI-R损伤药物的小分子化合物。