【摘要】：電壓門控鈉離子通道(Nav)是神經(jīng)元等可興奮細(xì)胞電活動的分子基礎(chǔ),Nav通道的基因突變和功能異常與疼痛、癲癇、心律失常等人類重大疾病緊密相關(guān)。Nav1.7通道是目前已發(fā)現(xiàn)的9個Nav通道亞型(Nav1.1-Nav1.9)之一,其功能增強(qiáng)型突變可導(dǎo)致三種先天性疼痛疾病,分別是原發(fā)性紅斑性肢痛癥(Primary erythromelalgia,PE)、陣發(fā)性極度疼痛障礙(Paroxysmal extreme pain disorder,PEPD)和小纖維神經(jīng)痛(Small fiber nerve pain,SFN),而功能喪失性突變產(chǎn)生先天性無痛癥(Congenital insensitivity to pain,CIP)。Nav1.7產(chǎn)生的無痛癥患者除嗅覺受到影響外,其它生理功能正常。因此,Nav1.7通道被認(rèn)為是一類重要的鎮(zhèn)痛靶點(diǎn)。然而,靶向Nav1.7的藥物發(fā)現(xiàn)困難重重,目前僅有3個Nav1.7抑制劑進(jìn)入Ⅱ期臨床。OXEN402(TV-45070)是由Xenon和Teva制藥公司聯(lián)合開發(fā)的新型Nav1.7通道抑制劑,于2013年被FDA批準(zhǔn)用于PE治療的孤兒藥。但目前對XEN402的作用機(jī)制和適應(yīng)癥人群認(rèn)識不清,同時該分子存在活性低和選擇性差的問題,研究XEN402的作用機(jī)制并發(fā)現(xiàn)新的活性衍生物有助于促進(jìn)XEN402的臨床應(yīng)用和基于Nav1.7通道的鎮(zhèn)痛藥物發(fā)現(xiàn)。利用電生理手段,我們發(fā)現(xiàn)XEN402顯著抑制表達(dá)在中國倉鼠卵巢細(xì)胞中的野生型Nav1.7通道電流,半數(shù)有效濃度(IC50)為4.4±0.1μM。動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),XEN402顯著超極化Nav1.7野生型通道的快失活(Fast inactivation),去極化通道的激活(Activation),但不影響通道的慢失活(Slow inactivation),不改變通道的激活和失活的時程。與經(jīng)典的鈉通道抑制劑相似,XEN402對通道表現(xiàn)出狀態(tài)依賴性抑制(State-dependent block)和使用依賴性抑制(use-dependent block),該特征提示XEN402對參與疼痛爆發(fā)的Nav1.7通道表現(xiàn)出更強(qiáng)的抑制活性,而對靜息狀態(tài)的活性較弱。此外,我們發(fā)現(xiàn)XEN402促進(jìn)通道進(jìn)入失活態(tài),減緩?fù)ǖ缽氖Щ顟B(tài)恢復(fù),進(jìn)而使Nav1.7通道處于無功能的失活態(tài)。因此,本實驗結(jié)果提示XEN402通過改變Nav1.7通道的激活和失活電壓,特別是快失活電壓,以及促進(jìn)通道進(jìn)入無功能的失活狀態(tài)發(fā)揮抑制作用。導(dǎo)致PE的Nav1.7突變按照其對通道動力學(xué)特征的影響可以分為三類:超級化通道的激活電壓、去極化通道的失活電壓、同時改變通道的激活和失活電壓。通過分子生物學(xué)手段,我們構(gòu)建了三類共計11個PE突變,并分別考察了 XEN402對它們的藥理效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)與影響野生型通道不同:對僅影響激活的P1308L類,XEN402去極化突變體的激活電壓,不影響失活;對僅影響失活的G616R類,XEN402超級化突變體的失活電壓,不影響激活;對同時改變激活和失活的G856D類,XEN402同時逆轉(zhuǎn)突變體的激活和失活電壓。該實驗結(jié)果表明,XEN402可能對不同突變來源的PE患者都有治療作用。由于Nav1.7通道激活電壓的超極化被認(rèn)為是導(dǎo)致PE的主要原因,而XEN402對通道的激活影響較弱,起效濃度較高,且亞型選擇性較差。我們通過構(gòu)效關(guān)系優(yōu)化的方法,對XEN402進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造:一方面在XEN402連接區(qū)的亞甲基上加一個乙撐基,即構(gòu)成一個環(huán)丙基環(huán)。由于環(huán)丙基的張力太大,親核取代的過程中,環(huán)丙基發(fā)生了開環(huán),重排形成烯丙基結(jié)構(gòu),因此我們得到了另一類中間連接區(qū)為烯丙基的衍生物;另一方面將XEN402中特定的單環(huán)芳基變?yōu)椴h(huán)芳基得到結(jié)構(gòu)新穎的衍生物,例如將取代的呋喃結(jié)構(gòu)變?yōu)?,3-二氫苯并呋喃結(jié)構(gòu),考察不同芳基類型對活性的影響。依據(jù)以上兩種方法,設(shè)計合成了 4個目標(biāo)衍生物(E1、E2、E3和E11)。電生理活性評價發(fā)現(xiàn),衍生物E1-S對通道的抑制活性明顯優(yōu)于原型化合物,半數(shù)有效濃度為1.6 ± 0.1 μM。在對通道的激活電壓的影響上,E1-S對Nav1.7野生型通道和導(dǎo)致PE的G856D突變體的激活電壓的去極化程度均強(qiáng)于同等劑量的XEN402,說明E1-S具有比原型藥物XEN402更強(qiáng)的抑制活性�；谏鲜鰧嶒灲Y(jié)果,本論文研究了 Nav1.7抑制劑XEN402的作用機(jī)制,并發(fā)現(xiàn)活性優(yōu)于XEN402的衍生物E1-S,為進(jìn)一步靶向Nav1.7通道鎮(zhèn)痛藥物的發(fā)現(xiàn)提供了新的分子實體。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R971

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本文編號：2635628