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σ1受体与精神分裂症、抑郁症、早老性痴呆等神经精神疾病、可卡因成瘾以及学习记忆等密切相关,最新研究还表明除与上述疾病有关外,σ1受体还可用于脑胶质瘤的治疗,因此研制具有高亲和性和选择性的σ1受体显像剂,可以为中枢神经系统(CNS)神经精神疾病的早期诊断提供灵敏的分子探针。本文设计了125I标记的苄基哌嗪类(BP类)和咪唑哌啶类(MP类)两类放射性示踪剂,合成了相应的稳定配体,进行了体外受体结合分析实验,并通过脱锡化反应制备了[1251]BP-I,对其进行了正常小鼠生物分布、抑制实验。具体工作如下:
1.125I标记的苄基哌嗪类σ1受体放射性显像剂的设计、稳定化合物以及标记前体的合成和初步的体外生物评价
首次设计合成了五个新型苄基哌嗪类σ1受体配体(BP-CH3,BP-F,BP-Br,BP-I,BP-NO2),这些化合物的结构均通过核磁、质谱和元素分析得到指认。体外受体结合分析实验表明,这类化合物对σ1受体具有很高的亲和性和选择性(抑制常数Ki(σ1)在0.43 nm～0.85 nm之间,选择性Ki(σ2)/Kiσ1)在51.9～94.2之间)。由于BP-I对σ1受体具有高亲和性和选择性,因此合成了BP-I的标记前体,准备进一步研究其体内生物分布性质。
2.[125I]BP-I的制备、理化性质测定和体内生物评价
利用脱锡化反应对BP-I的标记前体用125I核素进行了放射性标记,经过HPLC分离后,放化产率为(50％±8％)(n=5),放化纯度达到99.5％以上。脂水分配系数测定[125I]BP-I的logP=2.98±0.17,该化合物的脂溶性对于脑放射性药物来说,非常适中,避免了脂溶性偏高导致非特异性结合偏高的因素。正常小鼠生物分布结果显示:15分钟的初始脑摄取较高,达到了5.03％ID/g,两个小时之后脑中还剩余3.75％ID/g,呈现一个缓慢下降的趋势,数据同时显示,含σ1受体较多的周边器官也有较高的放射性浓集。为了验证该化合物是与σ1受体特异性结合,还进行了抑制实验,抑制剂选用氟哌啶醇,在小鼠尾部静脉注射氟哌啶醇后5min后,再注射[125I]BP-I,同时设置控制组,即注射生理盐水5min后再注射[1251]BP-I,抑制组和控制组的对照结果显示,大脑放射性浓集显著降低,脑内放射性降低60％左右,并且σ1受体广泛分布的心、脾、肺的放射性浓集也明显低于控制实验中相应脏器的浓集。例如注射氟哌啶醇后,脾中的摄取降低了40％。抑制实验结果表明[125I]BP-I在体内与σ1受体特异性结合。总的来说,设计合成的这五个化合物具有很高的亲和性和选择性,[125I]BP-I脂溶性适中,生物分布性质良好,有潜力成为新的σ受体显像剂。
3.苄基哌嗪类σ1受体构效关系的研究
本文为了解释为什么第二章所设计合成的苄基哌嗪类化合物与σ1受体有较高的亲和性和选择性,同时为了验证模型的有效性,培养了BP-Br,解析了其晶体结构,利用Aceelrys DS Visualizer2.0软件分别测量了哌嗪环上两个N原子到两个疏水基团的距离,并与模型了进行对比,结构中左边的N原子到两个疏水基团以及两个疏水基团之间的距离分别为4.127,6.495和10.527,右边的N原子到两个疏水基团以及两个疏水基团之间的距离分别为6.737,6.839和10.527。同以往研究的σ1受体药效团模型对照,哌嗪环右边的氮原子为起主要作用的碱性氮原子,所得到的距离很好的解释了为什么该配体对σ1受体的亲和性要远大于对σ2受体的亲和性,同时验证了以往模型的有效性。
4.咪唑哌啶类MP-Iσ1受体放射性显像剂的设计、合成
首次设计合成了咪唑哌啶类化合物MP-I,中间化合物均通过核磁、质谱和元素分析得到指认,目标化合物还通过了元素分析的确认。体外受体结合分析实验表明,该化合物对σ1受体的亲和性Ki(σ1)为15.4±7.94nM,对σ2受体的亲和性Ki(σ2)为324±82.2nM,亚型选择性Ki(σ2)/Ki(σ1)=21.04。鉴于该化合物的亲和性和亚型选择性均不是很高,所以放弃了进一步的生物分布研究。