一种放射性元素修饰的穿心莲内酯衍生物及其应用

文档序号:845155 发布日期:2021-03-16 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种放射性元素修饰的穿心莲内酯衍生物及其应用 (Radioactive element modified andrographolide derivative and application thereof ) 是由 崔庆新 于 2020-06-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种放射性元素修饰的穿心莲内酯及其应用,穿心莲内酯或穿心莲内酯衍生物的19位-OH被OTs取代后,与带有放射性元素的亲核试剂反应,制备得到所述的放射性元素修饰的穿心莲内酯衍生物,放射性核素为~(18)F、~(11)C、~(13)N、~(15)O、~(68)Ga、~(82)Rb或~(131)I,所述放射性元素修饰的穿心莲内酯衍生物可作为研究肺肠相互作用的一个工具分子,直观的揭示了“肺与大肠相表里”的现象。(The invention discloses andrographolide modified by radioactive elements and application thereof, wherein 19-OH of andrographolide or andrographolide derivatives is replaced by OTs and then reacts with nucleophilic reagent with radioactive elements to prepare the andrographolide derivatives modified by the radioactive elements, and the radionuclide is 18 F、 11 C、 13 N、 15 O、 68 Ga、 82 Rb or 131 The andrographolide derivative modified by the radioactive elements can be used as a tool molecule for researching lung-intestine interaction, and the phenomenon of &#39;lung and large intestine in exterior and interior&#39; is intuitively disclosed.)

一种放射性元素修饰的穿心莲内酯衍生物及其应用

技术领域

本发明涉及药物技术领域,特别是涉及一种放射性元素修饰的穿心莲内酯及其应用。

背景技术

穿心莲内酯是从中药穿心莲中分离的具有抗菌作用的二萜内酯类成分,具有清热解毒、消肿止痛等功效,适用于急性细菌性痢疾、急性胃肠炎、上呼吸道感染等。现对于穿心莲内酯的体内代谢过程以及其作用靶点进行研究时,需要取血分析,费时费力、消耗实验材料,并且血液中药物浓度的检测工作量繁重,缺乏一种简单有效的针对穿心莲内酯的分析方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的穿心莲内酯体内分布不便检测的问题,而提供一种放射性元素修饰的穿心莲内酯。

本发明的另一个目的是提供所述放射性元素修饰的穿心莲内酯的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是:

一种放射性元素修饰的穿心莲内酯,由穿心莲内酯或穿心莲内酯衍生物的19位碳上连接的羟基由放射性元素X取代所得。

所述穿心莲内酯衍生物是指与穿心莲内酯具有相似或相同疗效的,由穿心莲内酯衍生而来的衍生物,可以为现有技术中已证实具有抗菌、抗炎作用的人工合成或天然分离得到的穿心莲内酯衍生物。

在上述技术方案中,所述穿心莲内酯的结构通式为:

所述穿心莲内酯衍生物可由:

所述穿心莲内酯的14位碳连接的羟基脱羟和/或12位和13位碳的双键加成所得;

或所述穿心莲内酯的14位碳连接的羟基脱羟和/或3位碳连接的羟基取代所得;

或所述穿心莲内酯的8位碳、12位碳加氧,13位碳、17位碳加氢所得;

或所述穿心莲内酯的17位碳加氢、9位碳脱氢所得;

其中,X为18F、11C、13N、15O、68Ga、82Rb或131I。

在上述技术方案中,所述放射性元素修饰的穿心莲内酯的结构通式为:

其中,放射性元素为18F、11C、13N、15O、68Ga、82Rb或131I。

在上述技术方案中,所述放射性元素修饰的穿心莲内酯通过以下方法制备:

步骤1,穿心莲内酯或含有取代基的穿心莲内酯与对甲苯磺酰氯反应,制备19-Ts-穿心莲内酯;

步骤2,带有放射性元素的亲核试剂与所述19-Ts-穿心莲内酯反应,制备得到放射性元素修饰的穿心莲内酯。

本发明的另一方面,还包括所述放射性元素修饰的穿心莲内酯作为示踪剂在无创药物靶点定位中的应用。

在上述技术方案中,向实验动物体内注射所述放射性元素修饰的穿心莲内酯后,在预定时间段内,利用PET(positron emission computerized tomography,正电子发射断层扫描)成像进行动态检测,获得所述放射性元素修饰的穿心莲内酯在体内各组织与器官中的摄取浓度。

本发明的另一方面,还包括所述放射性元素修饰的穿心莲内酯在制备或作为PET显像剂中的应用。

本发明的另一方面,所述的放射性元素修饰的穿心莲内酯作为工具分子在研究肺和大肠相互作用关系中的应用。

在上述技术方案中,向实验动物体内注射所述放射性元素修饰的穿心莲内酯后,在预定时间段内,利用PET成像进行动态的器官摄取检测和/或病理检测,获得所述18F-穿心莲内酯在体内肺与大肠中的分布以及肺和/或大肠的病理变化,以研究肺与大肠之间的相互作用关系。

本发明的另一方面,所述放射性元素修饰的穿心莲内酯作为PET显像剂在研究肺和大肠相互作用关系中的应用。

在上述技术方案中,向实验动物体内注射所述放射性元素修饰的穿心莲内酯后,在预定时间段内,利用PET成像进行动态的器官摄取检测,获得所述放射性元素修饰的穿心莲内酯在体内肺与大肠中的分布,以研究肺与大肠之间的相互作用关系。

在上述技术方案中,所述放射性元素修饰的穿心莲内酯为18F-穿心莲内酯,其结构式为

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1.本发明的放射性元素修饰的穿心莲内酯是一种工具分子,在中医药作用机制的研究以及药物靶点发现方面均有良好的应用前景。

2.发明通过MicroPET对小鼠进行体内药物示踪成像,对于穿心莲内酯而言是一种新颖有效的无损伤示踪成像分析,可直观获得标记的放射性元素修饰的穿心莲内酯在各组织与器官中的摄取值。

3.通过MicroPET、器官摄取检测以及对肺与大肠组织的病理学检测,可以简便快捷有效的验证肺与大肠的医学关系,经验证呈现了中医理论中“肺与大肠相表里”的病理学现象。

附图说明

图1中A是18F-穿心莲内酯的制备路线图,B是放射性薄层检测图。

图2是MicroPET扫描图。

图3中A是空白组小鼠的组织放射性物质的最高摄取值,B是模型组小鼠的组织放射性物质的最高摄取值。

图4中A是支气管受损的比例,B是肺指数,C是肠受损的比例,D是肠壁厚度。

图5是空白组小鼠和模型组小鼠的肺切片。

图6是空白组小鼠和模型组小鼠的肠切片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1(18F-穿心莲内酯的制备)

18F标记穿心莲内酯获得正电子标记产物18F-穿心莲内酯,通过标记条件优化和质控,达到动物实验标准。各批次[18F]-AG的化学纯度均大于98.5%,放射化学纯度为100%。各批次 [18F]-AG的放射活度是2.33±0.28毫具里(mCi),注射进入小鼠体内的[18F]-AG的放射活度为100微居里(μCi)。所有批次均无不溶性杂质,无菌,无热原。在实验过程中,小鼠的生命体征没有明显变化。

如图1中A所示,18F-穿心莲内酯的制备方法如下:

步骤1,将穿心莲内酯(1g,0.29mmol)溶于20mL四氢呋喃中,加入对甲苯磺酰氯(54mg, 0.29mmol),冰浴,搅拌反应2h。反应结束后,旋干溶剂,采用硅胶柱层析分离,核磁共振检测,得到目标产物19-Ts-穿心莲内酯(19-Ts-AG),产率为39%;

步骤2,用10mL(0.5M)的NaHCO3溶液冲洗QMA柱,再用20mL注射用水冲洗,然后吹干;取一支C18柱,用10mL甲醇冲洗B柱,再用20mL注射用水冲洗,吹干。取10mL 西林瓶,加入1.5mL氨基聚醚(Kryptofix2.2.2,k2.2.2),称取2mg 19-Ts-AG用1.2mL无水乙腈溶解。生产出的18F-水溶液在氦气正压作用下,18F-水溶液流经QMA,并被QMA柱捕获。用k2.2.2淋洗QMA,将QMA上的18F-淋洗进反应管中通氮气,在温度110℃下进行第一次除水。加入2mL干燥乙腈,温度110℃进行第二次除水。加入上一步合成的19-Ts-穿心莲内酯,在温度95℃下进行反应,反应10min。反应结束后加入8mL超纯水,加入完全后流经C18柱,用2mL乙腈将产物洗脱到产品瓶中,得到18F-穿心莲内酯(18F-AG),测量放射活度。

洗脱产品经过TLC检测,如图1中B所示,TLC出现的两个峰,前面峰为游离的18F离子的峰,后面的峰为产物峰。两个峰完全分开,产品纯度很高。

实施例2(活体动物水平上考察18F-穿心莲内酯在体内的过程)

选择正常昆明小鼠8只,分为两组,一组为空白组(健康小鼠,常规饲养),记作Con,另一组为模型组(诱导产生炎症的小鼠),记作Mod。其中:模型组中建立小鼠急性肺炎模型的方法如下:

通过鼻咽滴注的方法为小鼠进行炎症模型的诱导,以168μg/mL的剂量配制脂多糖(LPS)生理盐水溶液,将小鼠固定在泡沫板上,用镊子牵出舌头,捏住鼻孔,吸取60μL LPS生理盐水溶液(约10μg LPS/只),经咽后壁滴入口腔,维持30s,待液体全部吸入鼻腔,并出现轻微气管罗音即为造模成功。造模时间为72h。

用异氟烷将小鼠吸入麻醉,通过尾静脉注射通道将100μCi放射剂量的18F-穿心莲内酯注入空白组和模型组小鼠体内。

2.1(MicroPET扫描)

分别取空白组小鼠、模型组小鼠,固定在扫描床上进行MicroPET扫描,每次扫描两只,一只空白组,一只模型组,共扫描四次,每次扫描统一从5min开始记录扫描数据,在2h时间范围内同时进行动态数据采集,结果如图2所示,从图中可见,模型组穿心莲内酯在肺和肠中的浓度明显高于对照组。比较两组的成像,随着时间的推移,小鼠的肺部和肠道的辐射强度在模型组显著高于对照组,模型组小鼠的摄取值在2小时内,持续高于其他组织和器官。因此,穿心莲内酯发挥抗炎作用的主要器官是肺和肠,这为后续研究穿心莲内酯探索肺与肠的相互作用奠定了基础。

各个器官中的放射性物质摄取值测定所表现的就是在器官中的血药浓度,故MicroPET 扫描的结果更为直观,同时免去了按照时间点取血以及处死动物等繁琐的过程,能够较快的如实反应器官中的血药浓度变化。

2.2(各个器官的摄取值检测)

记录各器官中的放射性物质的最高摄取值(%ID/g),比较给药后的组织分布变化。

自5min开始,在2h时间范围内,分别计算空白组小鼠、模型组小鼠各器官与组织放射性物质的最高摄取值,在不同时间点对小鼠肺部进行扫描,记录辐射强度,并用PrismGraphPad 5进行绘图。结果如图3所示,其中图3中A为空白组小鼠的实验结果,B为模型组小鼠的实验结果。放射性示踪剂从第一次(5分钟)到最后一次PET扫描(120分钟)在小鼠体内的典型生物分布曲线如图所示。从对照组的图可以看出,AG主要分布在小鼠的心、肺、胃、肝、肾、肠,随时间逐渐减少,说明该药物在这些器官和组织中进行了正常的初级代谢。肝脏内药物浓度先升高后降低,在15min内达到峰值,说明肝脏是AG的主要代谢器官。药物在肌肉和大脑中的浓度始终处于最低水平,说明AG不能穿透肌肉或血脑屏障。

模型组肺辐射强度明显高于对照组,是对照组的2.5倍,见图3C。然后用同样的方法比较肠道的辐射强度,模型组再次高于对照组,是对照组的1.5倍见图3D。

建模后比较各脏器值的变化,肺升高最为显著,是对照组的2.5倍。肠道也明显增加,是对照组的1.5倍。而其他器官没有明显的变化。说明AG在肺和肠中具有特异性的分布,说明AG在肺和肠中的相关性。

2.3(病理学检测)

在PET扫描完成后,分别对空白组小鼠、模型组小鼠进行肺与大肠组织的病理学检测,呈现出“肺与大肠相表里”的病理学现象。检测结果如下表1-4所示。

计算支气管受损的比例,如图4中A所示,支气管受损的比例=炎症细胞浸润的支气管/ 总支气管数×100%),与对照组相比,模型组与对照组有显著性差异(P<0.001),支气管炎症浸润比例明显升高,见图4B。这表明模型组小鼠的支气管功能和肺功能较差。

计算肺指数,如图4中B所示,肺指数=小鼠肺质量/小鼠体质量×100%,模型组(Mod) 肺指数明显高于对照组(Con),差异有统计学意义(P<0.001),这表明小鼠肺部炎症病变,炎症渗出会导致肺部增重。

计算肠受损的比例,如图4中C所示,肠受损的比例=视野中肠粘膜破损的长度/肠的长度×100%,模型组(Mod)和对照组(Con)肠的内壁形态发生明显改变。对照组内壁受损面积不到20%,模型组内壁受损超过60%,这说明小鼠肠道受炎症的影响,功能受损。

计算肠壁厚度,如图4中D所示,肠壁厚度=视野中肠壁的平均厚度,模型组(Mod)与对照组(Con)肠壁厚度有显著性差异(P<0.001)。模型组肠壁厚度明显增加,表明炎症引起肠壁腺体增生和肠炎性增厚。

分别对空白组小鼠、模型组小鼠进行肺切片和肠切片实验,其中肺切片如图5所示,对照组肺组织边界清晰完整,肺泡形态均匀,肺泡壁未见明显渗出或充血,肺泡间质厚度适中,支气管管腔内分泌物或炎性细胞少,模型组肺组织严重受损,边界不清,不完整。肺泡数量明显减少,肺泡壁增厚,部分炎症细胞明显浸润肺泡腔。支气管粘膜上皮脱落,腔内可见大量组织、炎性细胞、红细胞。

肠切片实验如图6所示,对照组肠组织粘膜完整,皱褶均匀。无明显炎性渗出物,血管走行清晰,无明显溃疡。肠壁均匀,肠腔空间大,未见明显的炎症性增生、腺体增生或息肉形成。模型组粘膜皱襞肠组织消失,充血水肿脱落。粘膜炎症渗出物增多,形成多形性浅层溃疡。肠壁增厚,管腔明显变窄。腺体结构紊乱,有多种炎症细胞浸润。

在以上实施例中,利用11C、13N、15O、68Ga、82Rb或131I放射性元素替代18F,均表现出与以上实施例相类似的实验结果。

实施例3

将穿心莲内酯替换为穿心莲内酯衍生物,

所述穿心莲内酯衍生物可由:

所述穿心莲内酯的14位碳连接的羟基脱羟和/或12位和13位碳的双键加成所得;

或所述穿心莲内酯的14位碳连接的羟基脱羟和/或3位碳连接的羟基取代所得;

或所述穿心莲内酯的8位碳、12位碳加氧,13位碳、17位碳加氢所得;

或所述穿心莲内酯的17位碳加氢、9位碳脱氢所得;

再利用所述穿心莲内酯衍生物与对甲苯磺酰氯反应,制备19-Ts-穿心莲内酯,带有放射性元素的亲核试剂与所述19-Ts-穿心莲内酯反应,制备得到放射性元素修饰的穿心莲内酯。

利用本实施例得到的放射性元素修饰的穿心莲内酯,采用实施例2的方法,活体动物水平上考察18F-穿心莲内酯在体内的过程,(各个器官的摄取值检测)以及病理学检测,均呈现出与实施例2相类似的结果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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