黄嘌呤氧化还原酶抑制剂的代谢机制及毒性预测研究

发布时间：2020-03-31 04:20

【摘要】：黄嘌呤氧化还原酶抑制剂能有效抑制尿酸生成,对于治疗高尿酸血症具有显著的效果。黄嘌呤氧化还原酶抑制剂的药物代谢研究不仅能够解释其在体内的转化,也能够被用来预测药物的毒性。本论文对黄嘌呤氧化还原酶抑制剂进行了药效学和代谢组学研究,并通过ProTox-II数据平台对药物及其代谢产物进行了毒性预测,从药物代谢角度对药效及安全性进行评价,对药物设计和药物改造具有指导意义。本论文研究取得了如下成果:(1)LS087药效学评价。以SPF级小鼠通过注射次黄嘌呤和氧嗪酸钾建立高尿酸血症模型,通过正常对照组、模型对照组、非布索坦给药组和LS087给药组的血清尿素氮、肌酐、尿酸水平以及肾脏、肝脏HE、PAS、Masson染色病理结果数据对LS087进行药效学评价。结果表明非布索坦给药组(P0.001)和LS087给药组(P0.001)血清尿酸值较模型组显著下降,非布索坦及LS087可以降低高尿酸血症小鼠血清中尿酸水平,且效果相当。非布索坦给药组(P0.05)和LS087给药组(P0.01)血清尿素氮浓度水平较模型组显著下降,非布索坦及LS087均可降低高尿酸血症小鼠血清中尿素氮水平,LS087效果稍差。模型组血肌酐较正常对照组显著升高(P0.001),非布索坦及LS087给药组与模型组相比均无显著差异。从肾脏组织病理和生化指标考察,非布索坦及LS087均具有降尿酸效果,且在一定程度上可以改善高尿酸血症小鼠的肾小管功能。(2)非布索坦和LS087代谢产物鉴定。以10 mg/kg单次给药方式分别给予大鼠口服非布索坦和LS087建立代谢产物鉴定模型,建立了一种快速、灵敏的分离测定大鼠血清和尿液中药物及其代谢产物的UHPLC-Q-TOF/MS方法。同时建立了基于UHPLC-Q-TOF/MS方法下的药物及其代谢产物结构鉴定标准数据处理流程。利用Biotransformation Mass Defects软件对非布索坦的代谢物进行预测,并将所有可能的代谢产物分子式及精确分子量信息转化为个人化合物数据库(Personal Compound Database,PCD),采集所得的MS1数据可以快速匹配自建PCD中可能的代谢产物。利用分子结构相关软件(Molecular Structure Correlator,MSC)计算了MS/MS断裂的可能性。通过标准数据处理流程,鉴定出非布索坦给药组大鼠血清中有4个I相和2个II相代谢产物,尿液中有7个I相和3个II相代谢产物。其中代谢物(M2,M5,M6,M7)目前尚未见报道。鉴定出LS087给药组大鼠血清中有4个I相和4个II相代谢产物,尿液中有5个I相和5个II相代谢产物。LS087所有代谢物均尚未见报道。(3)非布索坦和LS087代谢产物毒性预测。通过ProTox-II网络数据平台对非布索坦、LS087及其代谢产物毒性进行了预测,发现非布索坦及其所有代谢产物均预测具有肝毒性,其结果提示应对非布索坦及其代谢产物进行更深入的毒理学考察,对改造非布索坦化学结构及合成新型黄嘌呤氧化还原酶抑制剂的设计具有一定的指导意义。与非布索坦相比较,LS087及LS-M2,LS-M3,LS-M5,LS-M6,LS-M7,LS-M8预测不存在潜在肝毒性。虽然LS-M1、LS-M4、LS-M9和LS-M10预测仍具有潜在的肝毒性,但由于这四种代谢产物含量非常低,其总量不足1%,我们认为LS087对肝损害患者较非布索坦具有更低的风险。LS-M1和LS-M8预测具有潜在的致癌性,未来仍需开展进一步的深入研究,以确认LS087的药物安全性。但由于LS-M1和LS-M8总量不足0.1%,因此与非布索坦相比,我们认为LS087可能是一种更安全、更有效的黄嘌呤氧化还原酶抑制剂。(4)非布索坦代谢机制研究。通过高尿酸血症小鼠模型,以代谢组学的方法对非布索坦的代谢机理进行研究。通过主成分及层次聚类分析,正常对照组、模型组和给药组组内聚类好,说明模型稳定性好,组间可以完全分离,表明三组小鼠的血清代谢物谱发生了显著变化。通过数据库匹配,鉴定了16种与高尿酸血症相关的潜在生物标志物。代谢通路分析表明外源性次黄嘌呤进入小鼠体内后,嘌呤代谢被过度激活,使次黄嘌呤迅速往黄嘌呤转化,但受到非布索坦干预后,抑制了XOR的活性,使次黄嘌呤往黄嘌呤转化减弱,因此,模型对照组的次黄嘌呤显著低于非布索坦给药组,这一过程体现了非布索坦在次黄嘌呤往黄嘌呤转化阶段对XOR的显著抑制作用。研究结果为非布索坦机理的阐明及黄嘌呤氧化还原酶抑制剂药物研发提供了依据。
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2图 1-2 高级灵长类动物和低级动物体内尿酸的生成和排泄过程[3]. 1-2 Uric acid production and removal in higher primates and lower animals尿酸损害血管内皮细胞完整性能力的研究[17]相反，最近的一份报告尿酸水平极低，是由于 SLC22A12 编码血管的功能丧失和肾近端小管 URAT1 突变，引起体内内皮功能障碍[18]。同样有其他报道质疑了尿

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第一章绪论糖食物和饮料，，增加肌苷和嘌呤的产生，过多摄入富含嘌呤的食物和饮料，代谢后产生过多的尿酸。此外，与外源性因素相比，高尿酸血症更多是由于内源性嘌呤代谢紊乱引起的。嘌呤在体内直至到被排除体外要经过复杂的代谢反应[48]（见图 1-3），每一步的转化均需相应的酶参与才能完成，不管是哪种酶出现异常均可引起体内尿酸异常，这就是内源性嘌呤代谢紊乱，如次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(HPRT)缺乏症、磷酸核糖焦磷酸（PRPP）合成酶亢进症、糖原贮积症（UI、Ⅳ、Ⅶ型）等[50]。在白血病、淋巴瘤化疗、放疗过程中，由于大量的细胞破坏，可导致核酸代谢加速，进而导致继发性高尿酸血症[51]。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R96

【参考文献】