新型sigma-1受体拮抗剂的设计、合成及其神经痛镇痛活性评价

摘要

神经痛（neuropathic pain，NP）全称神经病理性疼痛，是一种对人体有严重危害的疾病，全球现约有8％的人的受到神经痛的困扰。神经痛的诱因和发病机制纷繁复杂，目前在临床上用于治疗神经痛的药物大多是一些在临床应用中发现有神经痛镇痛活性的治疗抑郁、癫痫等疾病的药物或阿片类等一般性镇痛药物。这些药物用于神经痛的治疗时对神经痛应答率低，同时还易产生非预期的副作用和不良反应。因此，寻找神经痛治疗的新靶点、开发具有普适性、低毒副作用的新型神经痛镇痛药物是当今研究热点。其中，sigma-1受体拮抗剂因其显著的神经痛镇痛活性，独特的作用机理以及安全性成为是目前神经痛镇痛药物的研究中的焦点之一。
　　本论文通过构建sigma-1受体拮抗剂的3D-QSAR药效团，应用小分子库虚拟筛选和药物分子构建的基本原理，设计合成了喹啉酮类和芳基嘧啶类化合物，通过体外筛选研究其构效关系，优选出候选化合物，并研究了优选化合物的初步毒性、体内活性、受体选择性、心脏毒性、运动神经毒性以及药代动力学，获得了具有自主知识产权的新型sigma-1受体拮抗剂类神经痛镇痛新药分子。
　　（1）通过已知的 sigma-1受体拮抗剂分子，构建了 sigma-1受体拮抗剂的3D-QSAR药效团模型，并对模型进行了系统的评价。
　　（2）应用所构建的3D-QSAR药效团模型，结合药物分子构建的基本原理，设计合成了喹啉酮类和芳基嘧啶类共计两大类90个新化合物，所有化合物均为全新结构，尚未见报道；所合成的化合物与中间体均经1H NMR、MS确证其结构。
　　（3）建立了sigma-1、sigma-2受体的体外筛选方法，对所合成的化合物进行了筛选，得到23个具有sigma-1受体高亲和性以及sigma-1/2受体高选择性的活性化合物，并通过功能性实验证实这23个化合物均为sigma-1受体拮抗剂。根据筛选结果总结出了两类化合物的构效关系。
　　（4）建立了较为系统和完善的神经痛体内动物模型筛选流程：先通过急性毒性实验，初步了解优选化合物的毒性，确定体内活性实验的剂量；然后通过小鼠的福尔马林诱导疼痛模型对化合物进行镇痛活性的初步评价；对于在福尔马林疼痛模型中有镇痛活性的化合物，选取治疗指数高的进行大鼠的坐骨神经慢性压迫损伤（CCI）模型的筛选。最终得到3个在体内具有神经痛镇痛活性的化合物。
　　（5）对具有神经痛镇痛活性的3个化合物进行进一步的安全性评价：通过对15个与中枢神经调节相关的非靶点受体的体外亲和性实验，发现三个优选化合物具有对非靶点受体的高选择性；通过化合物对hERG通道亲和性实验，发现化合物LY2053具有相对其它化合物更高的心脏安全性；同时在小鼠运动神经毒性模型（转棒实验）中，LY2053也表现出更为优异的运动神经毒性。
　　（6）对化合物了LY2053进行了大鼠体内的药代动力学研究，静注给药后半衰期10.57 h，血浆清除率3.38 L/h。口服（灌胃）给药体内达到最大浓度的时间为0.5 h，最大浓度为17394.90 ng/mL；化合物的代谢半衰期为3.81 h，AUC为55393.45 ng×h/mL，血浆清除率为2.28 L/h，其绝对生物利用度为75.1%。
　　综合以上结果，优选化合物LY2053作为sigma-1受体拮抗剂，具有明显的神经痛镇痛活性，同时受体选择性好，其心脏毒性和运动神经毒性小，药物代谢动力学参数好，有希望发展为新型sigma-1受体拮抗剂类神经痛镇痛药物的潜力。

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1 绪 论

1.1 神经痛的概况及研究意义

1.2 神经痛发病机制

1.3 现有的神经痛镇痛药物及临床使用指导

1.4 治疗神经痛的新靶点

1.5 sigma-1受体：神经痛镇痛药物研发的新热点

1.6 3D-QSAR 药效团构建与计算机辅助药物设计

1.7 论文设计思路与主要研究内容

2 3D-QSAR药效团模型的构建、虚拟筛选及分子设计

2.1 材料与计算工具

2.2 基于Hypogen算法的3D-QSAR药效团模型的建立方法

2.3 3D-QSAR药效团模型

2.4 ChemDiv数据库的虚拟筛选

2.5 小结

3 所筛选化合物的合成研究

3.1 仪器

3.2 试剂与药品

3.3 喹啉酮类化合物

3.4 芳基嘧啶类化合物

3.5 小结

4 化合物的体外活性评价及构效关系研究

4.1 前言

4.2 实验动物、材料与仪器

4.3 实验方法

4.4 实验结果

4.5 构效关系总结

5 化合物的急性毒性研究

5.1 前言

5.2 实验动物、材料与仪器

5.3 实验方法

5.4 实验结果

6 化合物体内活性评价

6.1 前言

6.2 实验动物、材料与仪器

6.3 小鼠的福尔马林诱导致痛模型

6.4 大鼠的坐骨神经慢性压迫损伤（CCI）模型

6.5 体内活性总结

7 优选化合物的安全性评价

7.1 前言

7.2 优选化合物对其它相关受体的选择性研究

7.3 优选化合物对hERG通道作用的研究

7.4 优选化合物的运动神经毒性研究

7.5 小结

8 优选化合物LY2053的药代动力学研究

8.1 前言

8.2 实验动物、材料与仪器

8.3 实验方法

8.4 标准曲线的建立

8.5 LY2053在大鼠体内药代动力学及其参数

8.6 小结

9 创新与后续研究展望

9.1 本论文的创新之处

9.2 后续研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利

附录2 部分化合物的结构表征数据