具体实施方式
RhoA是小分子GTP酶家族的一员,其功能像分子开关,调节肌动蛋白细胞骨架的组织、细胞黏合、细胞运动、基因表达等多种细胞生理过程,Rho激酶(Rho-kinase,ROCK)是一种丝氨酸、络氨酸激酶,是目前研究最清楚的RhoA下游效应分子,具有ROCK1和ROCK2两种亚型,每种亚型自N端依次含有激酶催化结构域(kinase domain)、Rho蛋白结合结构(Rho binding domain,RBD)、PH结构(pleckstrin homology domain)和半胱氨酸富集结构域(cysteine rich repeat domain,CRD),其中催化结构域的同源性高达92%。然而,两种亚型PH结构的同源性仅为65~70%,可能解释了他们细胞内定位和功能的差异,ROCK002、ROCK001分别阻断ROCK1、ROCK2。
本发明通过实验验证N-(2-(2-(二甲基胺基)乙氧基)-4-(1H-吡唑-4-)苯基)-2,3-二氢-1,4-苯并二噁烷-2-酰胺(ROCK001,如下式所示)作为通式I这类化合物的典型化合物具有降眼压、保护神经节细胞的作用。从药学上课推断此类通式I化合物均具备相应新用途。
实验例1N-(2-(2-(二甲基胺基)乙氧基)-4-(1H-吡唑-4-)苯基)-2,3-二氢-1,4-苯并二噁烷-2-酰胺(ROCK001)的降眼压作用
1、实验动物饲养管理
屏障系统Spragμe-Dawley大鼠15只(雌10只、雄5只),体重180~220克,年龄6~7周龄,查体无明显歪颈,角膜透明,虹膜血管清晰,瞳孔等大等圆,对光反射灵敏。
入室大鼠试验前先适应环境并检疫一周,选择健康(雌性须未孕)动物作为受试动物,检疫内容:是否与订购时要求的质量指标一致;体温、摄食量、血生化、电解质;动物一般状态;动物体重是否达到试验要求体重的范围。
室温空调保持22~24℃(日温差≤4℃),相对湿度60~70%(55±15%)。每5只同一性别于不锈钢金属笼具中分笼饲养。12小时明暗交替,换气次数8~10次/小时。大鼠喂饲全价颗粒配合饲料,反渗透水自由饮用,饲养条件符合国标GB14925-2001。
每天清洗粪盘一次,保持大鼠的生活环境干燥干净,每周更换并清洗食斗、每月消毒笼具一次。全价颗料鼠料、饮水自由采食。每天观察一般情况,重点观察眼部,适应性饲养1周后用于实验。
按体重、性别随机分为3组,每组5只。用苦味酸分别标记大鼠,见表1。
表1实验动物标记
笼一 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
rock001vs xalatan |
头 ♀ |
左前肢♀ |
右前肢♀ |
左后肢♀ |
左后肢♀ |
笼二 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
[0029]
rock001vs PBS |
头+尾 ♀ |
左前肢+ 尾 ♀ |
右前肢+ 尾 ♀ |
左后肢+ 尾 ♀ |
左后肢+ 尾 ♀ |
笼三 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
rock001vs Rock I. |
左耳 ♂ |
左前肢♂ |
右前肢♂ |
左后肢♂ |
尾 ♂ |
2、实验仪器及试剂见表2、3:
表2
仪器名称及型号 |
厂商 |
TONOLAB眼压计 |
芬兰Tiolat公司 |
手术显微镜SOM2000C |
66vision-tech CO.,LTD,Sμzhoμ,China Hamilton company |
Hamilton-10μl微量注射器 |
|
裂隙灯SOM2000C |
66vision-tech CO.,LTD,Sμzhoμ,China. |
表3
3实验药物
表面点眼药物标号见表4:
表4
4、实验方法
实验分组,左右眼分别为实验组和对照组。
表5点药表
基准眼压测定
选取实验地昼夜长短较为相似的秋冬季10~12月进行本实验。为减小眼压测定次数过频对实验动物正常生理节律的影响,本实验分两天测定9:00、12:00、15:00眼压做出日间眼压变化曲线,确定眼压最高时间点给药。
测定清醒状态下各动物眼压,测眼压时,实验温度保持室温,相对湿度70%左右,光照强度日间保持200LX左右,夜间保持10LX左右。
为避免感染,眼压测定后滴0.3%左氧氟沙星滴眼液抗菌。
给药前/后观察与检查
4.1.一般观察、眼科肉眼观察内容
一般状态观察内容
A、中枢神经系统:表情呆滞或不安,对刺激反应迟缓、减弱、消失、或对刺激反应过敏,兴奋,强直。行动姿态有无改变或异常,叫声异常,震颤、共济失调等。
B、自主神经系统:瞳孔缩小、放大,分泌增多,流涎,流泪。
C、呼吸系统:鼻孔流鼻涕,呼吸频数减慢,呼吸困难,潮式呼吸,或呼吸速率加快等。
D、心血管系统:心动加速、缓慢,心律不齐,心跳过强、过弱。
E、胃肠系统:食量变化,饮水变化,气胀,腹泻,便秘,粪便不成形,粪便黑色,呕吐,流涎等。
F、生殖系统:乳腺膨胀,外生殖器污浊,阴囊下垂等。
G、泌尿系统:尿频、尿急,小便颜色。
H、皮肤、被毛:皮肤发红、充血,出血性紫绀,被毛松乱等(皮疹)。
I、粘膜:口腔流粘液、充血、溃疡。
J、其它:体表温度升高、降低,消瘦,禁食。
眼科:眼部检查(检查眼睑、泪器、结膜、眼球位置及运动、眼眶)、眼球前段检查(检查角膜、巩膜、虹膜、瞳孔及晶状体)、检眼镜检查(检查视盘、视网膜血管)。眼睑是否水肿,上睑下垂,眼球突出,混浊等,睑缘是否有分泌物,晶体是否透明等。
体重:每7天称一次体重。
4.2.裂隙灯观察
给药后、24、48小时行裂隙灯检查,观察眼前节及后节有无炎症反应,药物表达情况,以及其它异常变化,并进行裂隙灯活体显微镜照相。
具体观察内容:
检查时间同上,按以下方式记录角膜和前房的炎症反应
角膜水肿:-正常;+角膜水肿厚度增加;++角膜浑浊水肿,仍可见虹膜;+++角膜浑浊水肿,中央虹膜窥不见;
角膜后沉着物KP:-正常;+极少KP;++散在的,细小KP;+++弥漫的,中等大小的KP;;++++簇状大块KP;
房水闪辉:-正常;+极少量;++中度;+++重度,但无纤维成分;++++重度,可见纤维成分或聚集成团块状;
结膜充血:-正常;+轻度;++中度;+++重度;++++混合充血;
4.3.眼压测量
眼压测定:给药后0h、0.5h、1h、2h、3h、6h每天同一时间用Tonolab眼压计测量眼压,并作图对比。
4.4实验数据处理
本实验所有计数计量数据均使用SPSS 17.0和Micsoft Office 2003Excel软件进行统计学分析。
1)动物的一侧眼作受试眼,对侧眼作对照眼或者一只眼作为其自身对照,在给予载体前后比较眼压的变化。用标准统计(Stμdent t-检验,配对t检验,回归分析,方差分析)分析。
2)形态观察结果分析则以照相,描述为主。
3)实验过程中及时书写实验记录,并阶段性的制作实验报告。
实验结果
没有观察到全身及局部、眼部的副作用。
ROCK001与PBS结果分析:
R-ROCK001给药组:用ROCK001 120μM,6μl点眼后,给药后0.5小时,眼压无明显变化。给药后1小时眼压值开始下降,给药后2、3小时眼压值继续下降,给药后6小时眼压逐渐上升,给药后24小时基本回到基线眼压。
PBS阴性对照组:眼压值无明显变化。
同一时间点给药组(R-ROCK001)与对照组(L-PBS)对比结果显示:给药后0.5小时,眼压无明显变化,与PBS对照组对比,无统计学意义,P=0.654;给药后2小时眼压值下降明显,给药组和对照组相比,有统计学意义(P=0.001,P<0.05);给药后3小时眼压继续下降,给药组和对照组相比P<0.001;给药后6小时眼压继续下降,给药组和对照组相比P<0.001。
同一组内给药前后对比结果显示:R-ROCK001给药组:用ROCK001,120μM,6μl点眼后,给药后0.5小时,眼压无明显变化;给药后1小时眼压值开始下降,给药后2、3小时眼压值继续下降,给药后6小时眼压逐渐上升,给药后24小时基本回到基线眼压.给药后0.5小时,眼压无明显变化,与给药前眼压值对比,无统计学意义,P=0.756;给药后1小时眼压值开始下降,与给药前对比,有统计学意义(P=0.007,P<0.05),给药后2小时眼压值继续下降,与给药前对比,有统计学意义(P=0.001,P<0.05),给药后3小时眼压值继续下降,与给药前对比,有统计学意义(P=0.001,P<0.05);给药后6小时眼压逐渐上升,与给药前对比,有统计学意义,(P=0.006,P<0.05);给药后24小时与给药前对比,无统计学意义,(P=1.167,P>0.05)
L-PBS对照组:各个时间点给药前后对比P>0.05,尚不能说明PBS对照组给药前后眼压值有变化。
ROCK001与ROCK002分析结果见图2,ROCK001降低眼压的作用比无选择性的ROCK002优越。
实验例2ROCK001的神经节细胞的保护作用
动物及麻醉
1.Spragμe-Dawley大鼠
屏障系统Spragμe-Dawley大鼠8只(雌4只、雄4只),体重180~220克,年龄6~7周龄,查体无明显歪颈,角膜透明,虹膜血管清晰,瞳孔等大等圆,对光反射灵敏。
全身麻醉:腹腔注射,10%水合氯醛(0.3ml/100g体重)麻醉。
眼部麻醉:0.4%盐酸奥布卡因滴眼液(倍诺喜)滴入结膜囊2~3次作角膜表面麻醉。术前准备:0.3%左氧氟沙星滴眼液(海伦)滴入结膜囊3次作术眼准备,用碘伏消毒术眼手术区。
玻璃体腔给药
Hamilton-10μl微量注射器2支按实验设计分别抽取NMDA+ROCK0015μl和对照NMDA(N-methyl-D-aspartic acid,天冬氨酸)5μl备用。
麻醉后的大鼠置于手术台上,在手术显微镜下,自颞上方,用Hamilton-10μl微量注射器于背侧角膜缘后1mm处经睫状体平坦部刺穿眼球壁后以50°左右的斜角进入眼内,针尖始终向后朝向视神经,在相当于赤道部处,经瞳孔区可见针尖,避免损伤晶状体和视网膜,缓慢注入药液或对照液,推注完毕针头至少停留3秒钟后缓慢抽出,术眼涂以红霉素眼膏。对照组给予NMDA(4mM)5μl,治疗组给予NMDA(8mM)2.5μl+ROCK001(40μM原液)2.5μl。最终眼内的ROCK001浓度是4μM。
组织病理形态学检查
大鼠玻璃体注射后5天,以腹腔注射过量水合氯醛的方式处死大鼠,对动物外观及眼组织进行肉眼观察,并记录,取出眼球进行形态学分析:
神经节细胞观察:5只大鼠行视网膜全层铺片,其中4只行Tμj1,1只行Ne μN染色计数正常视网膜神经节细胞RGC。处死大鼠后,标记12点方位结膜,摘除眼球;将眼球固定于4%多聚甲醛中1小时;PBS中漂洗两次;去除角膜、晶状体、玻璃体,0.2M PBS液中于显微镜下小心剥取视网膜;根据标记,分别于视网膜的上方、颞侧、鼻侧、下方做4个放射状切口,将同一大鼠双眼视网膜铺于一张0.1%明胶玻片上,玻璃体面朝上,用小毛笔尖小心清除视网膜上残存玻璃体;待视网膜铺片干后,分别行NeμN、TMJ1染色,染色结果见图3、图4。
统计结果NeμN显示,双眼NeμN染色结果的RGC数进行统计学分析,P<0.05,实验组(NMDA+ROCK001)和造模组(NMDA)比较显示结果有统计学差异。即:对于NMDA引起的视网膜神经节细胞形态和数量的改变,ROCK001具有保护作用(图3)。统计结果Tμj-1显示:左右眼RGC数进行统计学分析,P<0.05,实验组(NMDA+ROCK001)和造模组(NMDA)比较显示结果有统计学差异。即对于NMDA引起的视网膜神经节细胞形态和数量的改变,ROCK001具有保护作用(图4)。
神经节细胞凋亡检测:3只大鼠,TMNEL检测视网膜铺片的细胞凋亡,观察凋亡位置,分别计数距视乳头500μm到1.5mm间(或者1~1.5mm)GCL和INL层凋亡细胞数,铺片四个象限取平均值。
双眼TMNEL染色结果统计学分析,P<0.05,实验组(NMDA+ROCK001)和造模组(NMDA)比较显示结果有统计学差异。ROCK001组凋亡明显减少(图5)。
2.C57小黑鼠
在这些小鼠实验中,我们通过将全视网膜组织铺片,TuJ1染色来分析视网膜神经节细胞存活情况,与前述在大鼠中的实验类似。对照组给予1μl NMDA(4mM),治疗组给予0.5μ1NMDA(4mM)和0.5μl A(40μM原液)。最终的玻璃体腔ROCK001终浓度为4μM,NMDA4mM,实验结果见图6。
3.C57小鼠视神经损伤模型的建立
小鼠视神经压榨损伤模型的建立方法见以往文献(Park et al.,Science,2008).,简述为:在手术显微镜下剪开颞上方球结膜,轻轻向后分离至球后区,暴露视神经,分离周围肌肉,脂肪组织,为保持眼球血供,注意勿损伤其下面的眼动脉,用jeweler’s镊夹持球后1~2mm,视神经,时间10s,造成视神经损伤。对照组给予1μl PBS,治疗组给予1μl A(20μM原液),玻璃体腔终浓度为A 4μM。
参照上述方法试验,对照组给予1μl PBS后,治疗组给予1μl ROCK001(20μM原液),最终的玻璃体腔ROCK001终浓度为4μM。实验结果见图7。