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辛伐他汀的微生物转化及产物性质研究

彭丹妮

   心血管疾病是当今世界上威胁人类最严重的疾病之一,其发病率和死亡率已超过肿瘤性疾病而跃居第一。在中国,随着传染病被控制,人民生活水平的提高,老年人口的增加,患心血管疾病的人群日益庞大。医学界公认高血脂即高胆固醇血症与动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病之间存在明显的相关性,血清总胆固醇特别是低密度脂蛋白胆固醇水平的升高,对于疾病的发生、发展起着十分重要的作用。HMG-CoA还原酶抑制剂是HMG-CoA还原酶的竞争性抑制剂,通过竞争性结合胆固醇合成的限速酶——HMG-CoA还原酶,阻断甲羟戊酸的形成,进而降低胆固醇的合成。目前临床上使用的HMG-CoA还原酶抑制剂主要包括:洛伐他汀、普伐他汀、辛伐他汀、氟伐他汀、阿托伐他汀、罗苏伐他汀和匹伐他汀,统称为他汀类药物。与其他降血脂药相比,他汀类药物副作用少、安全性高且降低血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的作用显著,是目前治疗家族原发性成年人高胆固醇血症第一首选药物。 他汀类药物分子结构上都有3,5-二羟基庚酸,该基团是与HMG-CoA还原酶的反应作用位点,为必需的药效基团。在不改变其活性结构的前提下,许多研究人员都致力于用各种方法,如化学合成、微生物转化等方法对其结构进行改造,以期得到有更强降胆固醇效果及更好药代动力学的新的衍生物。对辛法他汀结构进行改造,化学方法涉及步骤多,难度大,且回收率低。用微生物转化辛法他汀获得6-羟甲基.辛伐他汀较化学方法具有相当的优越性,其生产步骤简化,转化率与得率高且污染小。目前国内对辛伐他汀的微生物转化研究尚未见报道。 微生物转化是利用微生物代谢过程中产生的某一个或一组酶对底物进行催化反应,能催化底物的羟基化、氧化还原、甲基化/去甲基化等多种反应。微生物转化具有以下优点:反应条件温和、产物单一、高度的化学选择性、区域选择性和对映体选择性、易于纯化、不污染环境且能完成一些化学合成难以进行的反应等。 本课题采用自养诺卡氏菌堪培拉亚种(Nocardia autotrophica sp.canberrica ATCC 35203)转化辛伐他汀,用薄层层析法检测转化产物,产物经分离纯化后,对其进行结构鉴定。转化产物分子量453.1,元素组成C_(25)H_(40)O_7,为6-羟甲基-辛伐他汀。我们进一步对6-羟甲基-辛伐他汀的性质进行了研究。发现6-羟甲基-辛伐他汀的开环酸式型和内酯型在一定条件下可以相互转化,与溶液pH值有着密切的关系。在碱性条件下,内酯型易转变成开环酸型,碱性较强时转化较完全;在酸型条件下,酸型结构也能转变成内酯型,但转化不完全。两种构型在一定条件下以动态平衡的形式存在。因此严格控制条件,可以得到单一构型的产物。 进一步对自养诺卡氏菌堪培拉亚种转化辛伐他汀的发酵条件进行了研究,对助溶剂、菌龄、转化时间、投料浓度、底物添加方式、转化温度、pH、通气量、底物接触方式等条件对辛伐他汀转化率的影响进行了研究,优化了转化工艺。结果表明,在摇瓶发酵中,150 mL摇瓶装10 mL培养基(pH 8.0),自养诺卡氏菌堪培拉亚种在28℃培养36 h后加入由丙酮处理的辛伐他汀溶液800~1 000μg/mL,采用低浓度(20μg/mL)底物诱导(高浓度底物还可采用间歇补料方式)。辛伐他汀在28℃,pH 8.0条件下转化48~60 h,能获得较高的转化率。 在此基础上,研究了6-羟甲基-辛伐他汀的生物学活性,即对HMG-CoA还原酶的抑制动力学性质,进一步揭示了6-羟甲基-辛伐他汀的药理作用机制。结果表明,6-羟甲基-辛伐他汀对HMG-CoA还原酶有明显的抑制作用,对该酶的活力表现为可逆的竞争性抑制作用。辛伐他汀与6-羟甲基-辛伐他汀均为HMG-CoA还原酶的竞争性抑制剂,抑制常数分别为:辛伐他汀K_i=11.96 nmol/L,6-羟甲基-辛伐他汀K_i=6.43 nmol/L。比较可知,6-羟甲基-辛伐他汀的抑制能力强于辛伐他汀。可望开发成为一种新的降脂药物。……   
[关键词]:自养诺卡氏菌堪培拉亚种;HMG-CoA还原酶抑制剂;6-羟甲基-辛伐他汀;微生物转化;抑制动力学
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华东师范大学2007年
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