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喹喔啉酮类P-糖蛋白抑制剂的设计、合成及逆转肿瘤多药耐药活性研究

作　者: 袁洪雨
导　师: 徐文方；李荀
学　校: 山东大学
专　业: 药物化学
关键词: MDR P-糖蛋白 P-糖蛋白抑制剂喹喔啉酮 MTT
分类号: R96
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

恶性肿瘤是当今威胁人类健康的重大疾病,化学治疗是目前治疗恶性肿瘤的最重要手段,但是化疗中出现的多药耐药（Multidrugs Resistance,MDR）问题日益突出,已经成为化疗失败的主要原因。MDR是指肿瘤细胞对一种化疗药物产生抗药性的同时,亦对其他结构和作用机制不同的多种抗肿瘤药物产生交叉抗药性,从而大大降低了抗肿瘤药物的疗效,导致一些联合化疗方案的失败。近年来国内外学者对发生MDR的机制进行了很多探索,亦取得了很大的进展。然而到目前为止,研究的最早、也是了解最为清楚的是P-糖蛋白介导的药物外排机制。P-糖蛋白是横跨细胞膜的单链糖蛋白,底物十分广泛,其药物结合口袋能够同时结合不同结构的多个底物,借助胞内的核苷酸结合域（Nucleotide-BindingDomains,NBDs）结合并催化ATP水解获得能量,主动将胞内化疗药物“泵”出胞外,结果导致胞内药物浓度不断下降,肿瘤细胞不能被有效杀死。从上个世纪70年代起,人们就发现肿瘤细胞往往伴随着P-糖蛋白的过度表达,通过抑制P-糖蛋白表达或功能均可有效逆转MDR。开发安全高效的P-糖蛋白抑制剂一直被认为是攻克MDR难题的有效途径,至今已经被研究了30多年;但遗憾的是目前仍然没有适合临床使用的P-糖蛋白抑制剂上市,原因主要有亲和力低、选择性差、毒性高、影响P450酶系导致化疗药物药代动力学改变等等。开发强亲和力、高选择性、低毒副作用和对P450酶系无影响的P-糖蛋白抑制剂是未来MDR逆转剂的发展方向。通过对现有文献报道的P-糖蛋白抑制剂研究发现,P-糖蛋白抑制剂一般具有如下结构特征:至少具有一个共平面的双环结构;必须具备一定的亲脂性;在生理pH下有一个或者多个能够接受质子的碱性中心;还必须具有合适数目的氢键受体和供体。鉴于此,我们选择了喹喔啉酮为母核,并引入某些亲脂性的基团或者天然L-氨基酸残基为侧链,以期增强活性、降低毒性。在参考喹喔啉酮类化合物的合成文献基础上,运用药物化学原理和化学合成方法,分别设计在母核的右侧和上方引入侧链,合成了两个系列的化合物共计48个。本论文对合成路线和制备方法均进行了详述,目标化合物亦测定了熔点等物理常数和描述了外观性质,并通过ESI-MS和¹H-NMR进行了结构确证。合成的目标化合物绝大部分为全新结构,并且均未见应用于逆转MDR方面的研究报道,已经申请中国专利保护。合成的目标化合物在细胞水平上做了初步的药理活性筛选研究。具体原理和程序简介如下:以MTT法分别评价阿霉素单独使用和与待测化合物合用时对伴随P-糖蛋白高表达的K562/AO2 MDR细胞株增殖能力的抑制作用,若待测化合物能够逆转MDR细胞株K562/AO2的耐药性,则阿霉素对其杀伤作用会比其单独使用时大大增强。将一定浓度(通常使用其IC₁₀或者以下)的待测化合物分别和一系列浓度的阿霉素合用,分别作用于K562/AO2细胞24,48,72,96和120小时,使用MTT实验方法计算存活细胞数目,计算IC₅₀值;单独使用阿霉素时IC₅₀值也以同样方法计算,二者相比较得到逆转倍数Reversal Fold（RF）值。显然,RF值越高代表待测化合物的逆转MDR能力越强,RF等于1表示无逆转MDR活性。平行实验重复三次,维拉帕米做阳性对照。初步的药理活性测试结果表明,大多数化合物显示出逆转K562/AO2耐药的药理活性。喹喔啉酮母核的苯环上为卤代烃（氟除外）、烷基或者烷氧基时均可大大增加化合物毒性且对增加活性基本没有帮助。第一系列化合物在喹喔啉酮上方引入侧链时总体活性要比右侧引入侧链好,可能前者的分子构象更加符合P-糖蛋白狭长的药物结合通道:第二系列的喹喔啉酮N-烷基化衍生物要同比非烷基化衍生物活性高,说明化合物中的叔氨基结构可能为活性必需。相比引入苯胺类或亲脂性脂肪胺衍生物的侧链,引入氨基酸侧链能够适度降低化合物毒性。在引入的氨基酸侧链中,活性最理想的是含有丝氨酸、谷氨酸和羟脯氨酸残基侧链（化合物3、15、16）。因此,这些化合物有望作为先导化合物继续优化和改造结构,得到活性更好、毒性更低的P-糖蛋白抑制剂。本论文的工作为继续设计与合成新的P-糖蛋白抑制剂提供了先导化合物和构-效关系研究的有利信息,有望通过对先导化合物的进一步结构优化和改造,开发出具有我国自主知识产权、适合临床使用的MDR逆转剂。

全文目录

中文摘要  6-8
英文摘要  8-10
符号说明  10-11
第一章前言  11-22
  1. 肿瘤的多药耐药  11
  2. MDR形成机制  11-13
  3. P-糖蛋白与MDR  13-18
    3.1 P-糖蛋白介导MDR的机制  13-14
    3.2 P-糖蛋白分子结构特点  14-15
    3.3 P-糖蛋白的药物结合位点  15-16
    3.4 NBDs在药物转运中的作用  16
    3.5 P-糖蛋白的"药泵"功能  16-18
  4. P-糖蛋白抑制剂的研究进展  18-22
第二章 P-糖蛋白抑制剂的设计  22-29
  1. 基于构效关系研究与药效团模型的分子设计  22-23
  2. 目标化合物设计依据  23
  3. 合成路线设计  23-25
  4. 目标化合物  25-29
第三章目标化合物的合成  29-41
第四章目标化合物的初步活性测试、评价和展望  41-47
  1. 药理活性测试及结果  41-45
    1.1. 实验材料  41
    1.2. 肿瘤细胞及培养  41
    1.3. 实验方法  41-45
  2. 实验结果分析  45-46
  3. 课题的创新之处  46-47
参考文献  47-53
致谢  53-54
附录  54-136
  附录Ⅰ 目标化合物的ESI-MS、~1H-NMR图谱  54-135
  附录Ⅱ 攻读硕士学位期间发表的学术论文及申请的专利  135-136
学位论文评阅及答辩情况表  136

喹喔啉酮类P-糖蛋白抑制剂的设计、合成及逆转肿瘤多药耐药活性研究

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