基于栀子苷的新型黄嘌呤氧化酶抑制的合成、筛选与生物活性研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghn019
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高尿酸血症是由于体内嘌呤及核苷的代谢发生紊乱而引起的一种疾病,近年来的发病率呈逐年上升趋势,成为仅次于糖尿病的第二大代谢类疾病,并且高尿酸血症有着诸多并发症,如痛风、慢性肾病等,严重威胁着人类的健康。黄嘌呤氧化酶(XOD)是嘌呤及核苷代谢途径的限速酶,是调控尿酸生成最重要的生物蛋白酶。目前应用于临床上的XOD抑制剂,如别嘌醇、非布索坦等,均有明显的毒副作用,大大限制它们在临床上的使用。因此,研究开发新型低毒高效的XOD抑制剂具有重要的现实意义。当今医药领域中,天然产物的应用越来越广泛,在整个医药领域中占据着举足轻重的地位。桅子是茜草科植物栀子(Gardenia jasminoides Elli)干燥成熟的果实,属于食药两用资源。栀子苷是栀子中的主要活性成分,在抗炎、降血糖、降血压等方面确有功效,而且栀子苷也能够降低高尿酸小鼠的血清尿酸水平。本研究以栀子苷做为先导化合物,结合XOD的结构特点,通过引入活性基团,对其进行合理的化学结构修饰,以期获得活性更好的XOD抑制剂。本研究设计合成了2个系列共29个栀子苷衍生物,其中28个未见于文献报道。第一系列是栀子苷在水解并羟基乙酰化的基础上引入芳环或芳杂环基团,获得了19个酰胺类栀子苷衍生物;第二系列是在去掉葡萄糖环并甲基化的基础上引入杂环基团或磺酰基,获得了10个酯类栀子苷衍生物。所有栀子苷衍生物的化学结构均经~1H NMR、13C NMR和HR-MS进行表征确认。利用体外XOD抑制剂活性筛选模型对所合成的29个栀子苷衍生物进行了活性筛选,结果显示大部分栀子苷衍生物的IC50值比都栀子苷低,其中,化合物2e(IC50=10.67μM)、2g(IC50=11.15μM)、2j(IC50=17.49μM)、2l(IC50=20.47μM)和2p(IC50=15.53μM)表现出了与阳性对照别嘌醇(IC50=10.52μM)相当的活性。接着,通过构建高尿酸小鼠模型,对上述5个化合物进行体内降尿酸活性验证,通过测定各组小鼠血清各项指标,发现化合物2e表现出了最好的活性,同时通过肾小管上皮细胞实验验证了化合物2e在尿酸高浓度的条件下同样可以起到肾脏保护作用。因此,本论文选择化合物2e作为目标化合物展开了体内抑制XOD活性及修复肾脏损伤分子机制的研究。首先测定了高(40 mg/kg)、中(20 mg/kg)、低(10 mg/kg)不同剂量的化合物2e对高尿酸血症小鼠血清尿酸水平的影响以及肝脏中XOD活性的影响;然后测定了不同剂量的化合物2e对高尿酸血症小鼠血清肌酐和尿素氮水平的影响,利用HE染色对肾脏组织进行了详细的病理分析,利用免疫组化及ELISA实验分析了肾脏组织生长转化因子以及肾脏组织炎性因子IL-1β、TNF-α和PGE2的表达水平;最后通过Western-Blot实验检测了化合物2e对TLR4/Caspase-1/NF-κB炎症信号通路相关蛋白的表达情况。通过上述研究最终确定:(1)化合物2e能够通过抑制XOD的活性进而降低小鼠血清尿酸水平;(2)化合物2e能够通过抑制炎症信号通路相关蛋白的表达进而降低体内炎性因子的水平,从而起到修复肾脏损伤的作用。本研究对化合物2e的酶抑制动力学展开研究,确定其抑制类型为可逆性混合竞争型抑制,得到竞争型抑制常数Ki和非竞争型抑制常数Kis;本实验还进行了化合物2e的抗氧化作用研究,结果显示化合物2e对DPPH自由基表现出较好的清除效果而清除O2-自由基的能力较差。综上所述,本论文通过对栀子苷进行结构修饰得到了29个栀子苷衍生物,并且通过生物活性研究,分析了化合物2e在抑制XOD活性和修复肾脏损伤两个方面表现出的生物活性以及相关的分子机制,并且对酶抑制动力学和抗氧化活性展开了相关研究,为后续进一步研究更高效的XOD抑制剂提供了结构和理论基础。
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