《新螯合劑計算機輔助設計合成及排鈾效果與機制研究》是依託復旦大學，由陳紅紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新螯合劑計算機輔助設計合成及排鈾效果與機制研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳紅紅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，鈾造成環境污染及危害人體健康的問題倍受世界各國所關注。目前國內外尚無滿意的鈾促排藥物，特別是延遲給藥或對慢性鈾中毒效果不佳，腎毒性大，更無有關促排細胞內鈾的機制和腎毒性機制的報導。本項目採用計算機輔助設計篩選的新技術以提高藥物開發的效率，將具有促排活性的鄰苯二酚和膦酸2種配位基團與各種分子骨架相連線，設計合成對鈾具有高選擇性、脂溶性適中的鄰苯二酚膦酸螯合劑，動物實驗評價對鈾中毒的解毒和促排效果，以期獲得對急性和慢性鈾中毒有較好促排效果、毒性低的新螯合劑1-2個。採用體外培養人腎近曲小管上皮細胞HK-2的方法，探討有機陰離子轉運載體蛋白OAT家族和金屬硫蛋白表達變化對新螯合劑促排細胞內鈾和腎損傷的作用關係，並用動物實驗加以驗證，同時從細胞分子水平和整體水平研究螯合劑促排腎鈾和腎毒性的機制，闡明多維定量構效關係，為今後設計高效、低毒的鈾螯合劑提供依據，為鈾中毒的螯合劑治療提供新的啟示。
結題摘要
本研究已如期完成項目的研究內容，達到預期目標。 通過計算機輔助設計和虛擬篩選、化學合成和動物實驗觀察，獲得1個很有前途的新的鄰苯二酚類螯合劑BPCBG，立即給藥使鈾染毒大鼠24h尿鈾排出量較鈾染毒組增加約61%，腎和骨鈾蓄積量顯著降低約69%和58%，而且提前或延遲30min和1h給藥仍有較好的促排效果；還能有效減輕急性鈾中毒大鼠腎組織的病理損傷，顯著降低血清肌酐和尿素氮的水平，保護腎功能，且毒性較低。 首次從細胞分子水平探索了有效螯合劑對腎鈾的促排機制和鈾中毒致腎損傷的保護作用機制。結果表明，新螯合劑BPCBG和經結構改進的有效鈾螯合劑CBMIDA-CaNa2通過人腎細胞膜的有機陰離子轉運蛋白OAT1和OAT3介導進入細胞，而又通過OAT4介導泵出細胞，因而能有效促進人腎近曲小管上皮細胞（HK-2）內鈾的釋放；相比較，DTPA-CaNa3由OAT1和OAT3介導進入細胞的量低於BPCBG，且未能通過OAT4泵出，因而排鈾效果明顯低於BPCBG且增加了對腎細胞的毒性。另一方面，進入細胞內的BPCBG和CBMIDA-CaNa2通過清除鈾誘導的細胞內氧自由基（ROS）的生成，顯著降低鈾誘導人腎細胞（HK-2細胞和HEK293細胞）的微核形成和凋亡，保護鈾致人腎細胞損傷，而DTPA-CaNa3則無保護作用。由此表明，該類螯合劑通過人腎細胞轉運的效率隨其結構中有機陰離子數的增加而下降，鄰苯二酚基團是清除ROS的關鍵結構。 內源性金屬硫蛋白（MT）對螯合劑排鈾效果的影響是影響螯合劑療效的又一關鍵問題。本研究首次從細胞分子水平觀察到，CBMIDA-CaNa2能顯著降低鈾致內源性MT高表達的HK-2-MT細胞的微核形成和細胞凋亡，降低凋亡相關蛋白cleaved-PARP表達而提高促存活蛋白p-AKT的表達，明顯優於對HK-2細胞的效果，提示CBMIDA-CaNa2的保護作用明顯優於內源性MT的作用，而內源性高表達的MT由於其清除ROS的作用則有利於CBMIDA-CaNa2對鈾致HK-2細胞損傷的保護作用。由此進一步揭示了有效鈾螯合劑的療效機制。 以上研究表明，BPCBG是一個具有較好排鈾效果和清除氧自由基的雙功能螯合劑，與國外研究報導的有效鈾螯合劑3,4,3-LI(1,2-HOPO)和5-LIO(Me-3,2-HOPO) 相比較，有其自身的療效優勢，具有潛在的套用前景。
