非天然氨基酸修饰的内吗啡肽类似物构效关系及药理活性研究

非天然氨基酸修饰的内吗啡肽类似物构效关系及药理活性研究阿片系统是疼痛研究的重要靶点,研究发现主要有三种经典的阿片受体:μ-阿片受体(MOR)、δ-阿片受体(DOR)、κ-阿片受体(KOR)在疼痛调节中发挥重要作用。阿片肽是一类内源性的神经递质,在其被发现后得到了广泛研究。1997年,一类μ-阿片受体的内源性配体--内吗啡肽-1和内吗啡肽-2从人脑和牛脑中被分别发现,它们参与诸多生理调节尤其是在是在痛觉方面的调节,因此被视为潜在的可以替代吗啡的深层次痛觉调节药物。然而内吗啡肽的生理药理学研究也表现出酶解稳定性差、镇痛作用不持久、难以透过血脑屏障等缺陷,从而限制了其在临床方面的应用,因此开发镇痛作用强,副作用小的阿片肽药物具有重要的意义。化学修饰多肽特别是引入非天然氨基酸方法在研究结构和功能应用方面有非常重要的作用,通过基团替换原有的天然结构能够进一步探讨天然配体的构效关系,成为近年来多肽药物研发领域的研究热点之一。我们从研究内吗啡肽构效关系的角度出发,构建了一类新型的具有结构限制性特征的非天然β氨基酸:α-烯基-β-氨基丙酸(Map),并将其引入到内吗啡肽不同氨基酸位点中。通过多种离体模型和在体实验研究,我们发现当Map的氨基酸替换发生在内吗啡肽C末端第四位氨基酸Phe时,这种改造策略可以促进类似物与阿片受体之间的相互作用,同时类似物活性也会随着Map侧链组分的变化而发生改变,其中H-Tyr-Pro-Trp-(ph)Map-NH2(类似物9),H-Tyr-Pro-Trp-(2-furyl)Map-NH2(类似物18)和H-Tyr-Pro-Trp-(3-furyl)Map-NH2(类似物19)是单位点改造中活性最好的激动剂。与母体相比,这三个类似物在放射性配体亲和实验中表现出较好的亲和能力,在cAMP累积实验中表现出了明显高于母体的激动活性,类似物在小鼠离体脑质膜中的酶解稳定性也有所提高,进一步的在体实验也证明类似物在动物体内会表现出明显的镇痛活性。在药物耐受和便秘等阿片药物经常导致的副作用方面,我们研究发现这一类单位点改造的内吗啡肽类似物较之吗啡能够较少引起药物耐受,并且对结肠运动的影响远远低于吗啡。这些结果都表明Map对内吗啡肽单位点的替换是一种较为成功的改造策略。在随后的研究中,为了进一步增强内吗啡肽类似物的稳定性和药理学活性,我们选择了(ph)Map和(2-furyl)Map进行系统研究。我们采用了多位点组合修饰的方法,将多种非天然氨基酸砌块引入到了内吗啡肽的改造中,其中包括酪氨酸甲基化修饰(Dmt,2,6-二甲基酪氨酸)和不同构型(R/S)β-脯氨酸的引入等。放射性配体亲和实验和离体生物标本功能活性检测发现,这一类多位点改造的类似物表现出了更好的生物学活性和持久的酶解稳定性,说明非天然氨基酸的构型和芳香环的性质是一个决定活性和选择性的重要参数,β氨基酸在阿片肽的结构改造中可能会发挥重要作用。同时引入了Dmt1,(R)-βPro2和(ph)-Map4/(2-furyl)Map4的内吗啡肽类似物H-Dmt-(R)-βPro-Trp-(ph)Map-NH2(类似物31)和H-Dmt-(R)-βPro-Trp-(2-furyl)Map-NH2(类似物32)是多位点改造类似物中活性最好的激动剂,它们表现出了对μ-阿片受体皮摩尔级别的亲和力以及亚皮摩尔级的激动活性。在体实验也证明中枢注射这两种类似物能够表现出强效的镇痛活性,外周系统注射发现这些类似物可以通过血脑屏障在中枢神经系统发挥有效且持久的镇痛作用,这是一个多肽药物普遍缺乏的优势。相比于临床上经常使用到的吗啡,这一