降钙素介绍PPT课件.ppt

降钙素Calcitonin 11 4 2019 主要内容 降钙素简介降钙素的结构与生物活性降钙素在体内的作用降钙素的适用症 降钙素的药理机制降钙素的获取方法降钙素的现状及发展参考文献 2 1 9 2020 降钙素的简介 降钙素 calcitonin CT 是32个氨基酸组成的多肽 它是由脊推动物的后鳃体和哺乳动物的甲状腺C细胞分泌的激素 在骨和肾都有相应的受体 具有调节钙 磷代谢作用 有多种临床应用 不同来源的降钙素氨基酸序列不同 一般有2 19个氨基酸残基的差别 并且有8个氨基酸残基是不变的 位置1 4 5 6 7 9 28和32 但对人没有种属特异性 都有活性 3 1 9 2020 降钙素的结构与生物活性 在降钙素分子中氨基酸残基与生物活性有直接关系 N端1 7位上两个半胱氨酸之间的二硫键和C端的脯氨酰胺 以及两端在空间上并列的构象是其体内生物活性所必须的 中间的氨基酸残基 10 27 控制着生物活力的大小和作用时间的长短 降钙素的结构修饰表明 去C端的脯氨酸胺 切去一段C端 打开或切掉二硫键或者氧化人降钙素第8位的甲硫氨酸都将使活力降低或丧失 氧化猪 牛 羊降钙素第25位的甲硫氨酸和用碳碳键代替鳗降钙素的二硫键生物活力将不发生改变 用较小侧链氨基酸替代修饰鲤降钙素 8位ValGly 16位LeuAla 将产生更高生物活力的类似物 4 1 9 2020 降钙素的结构优化 上世纪八十年代的科研发现 1985年以前的文献 主要报道的是设计能提高8 22间形成 helix能力的新型降钙素 以期通过提高 helix形成的能力来创造出更高活性的分子 缺陷 CT在体内发挥生物学作用还必需与受体结合 这就存在一个相互诱导契合的过程 因此 分子形成 helix能力太强 必然会使分子刚性增加 影响与受体结合 导致活性下降 现阶段的科研发现 降钙素的活性的提高取决于多个方面 不应该强调某一点 导致整体的活性下降 主要包括以下几个方面 1 构象的柔顺性 2 形成 螺旋的能力 3 远程作用 4 肽链的亲水性 疏水性 5 1 9 2020 降钙素的结构优化 从疏水性亲水性方面入手发现 PEG可与蛋白质相容 用其对多肽类药物进行化学修饰已经成为医学和生物工程领域的热门课题 现已得到了广泛的研究和应用 因此有许多研究者尝试用PEG修饰降钙素 以期获得一种高效 低毒的降钙素药物 实验进展 Youn等将分子量为2000的PEG分别与降钙素多肽上1位的半胱氨酸 11位的赖氨酸 18位的赖氨酸相偶联 发现PEG偶联在18位的赖氨酸上时 降钙素的生物活性最高 PEG 即为聚乙二醇 通过不同的制备工艺可生产不同相对分子质量的聚合物 6 1 9 2020 人类与鲑鱼降钙素的比较 氨基酸序列的比较 sCT Cys Ser Asn Leu Ser Thr Cys Val Leu Gly Lys Leu Ser Gln Glu Leu His Lys Leu Gln Thr Tyr Pro Arg Thr Asn Thr Gly Ser Gly Thr Pro NH2hCT Cys Gly Asn Leu Ser Thr Cys Met Leu Gly Thr Tyr Thr Gln Asp Phe Asn Lys Phe His Thr Phe Pro Gln Thr Ala Ile Gly Val Gly Ala Pro NH2结构域的比较 1 N 端1 7由二硫键形成的环状结构 2 8 22的两性 螺旋结构 3 23 32的C 末端无规则亲水结构 根据实验测得 sCT的活性远远大于hCT 7 1 9 2020 降钙素在体内的作用 甲状旁腺细胞 PTH 促进 骨骼释放肠道吸收肾脏重吸收 血钙升高 甲状腺C细胞 降钙素 抑制 骨骼释放肠道吸收肾脏重吸收 血钙降低 注 这里吸收和释放的为钙离子所以降钙素在人体的主要功能是调节血钙和血磷浓度 和甲状腺素共同维持机体的血钙血磷平衡 8 1 9 2020 降钙素的适用症 畸形性骨炎 本品用于治疗中度至重度症状明显的畸形性骨炎 Paget病具有骨痛和骨畸形 心衰及耳聋等症状的病人应考虑用本品治疗 高血钙症 多种原因可引起高钙血症 如维生素D中毒 肿瘤 甲状腺和甲状旁腺功能亢进等 绝经期骨质疏松 老年人骨质疏松 9 1 9 2020 降钙素的药理机制 镇痛作用机制 与其他抑制骨吸收的药物不同的是 降钙素可以减轻骨痛 此作用最早于1974年被报道于治疗佩吉特氏病 1年后通过动物模型证明降钙素确实具有镇痛作用 此后的临床研究发现 降钙素对多种疼痛有效 包括反射性交感神经营养不良综合征 黏连性关节囊炎 强直性脊柱炎 风湿性关节炎 脊椎压缩骨折 幻肢痛等 降钙素的镇痛作用机制主要是临床发现 具体机制不明 处于猜想和假设阶段 主流的机制猜想 降钙素能抑制前列腺素E2的合成 而前列腺素有痛觉感受器增敏的效果 因此减轻了痛觉的感受能力 降钙素通过激活内源性阿片系统而发挥镇痛作用 因为降钙素受体 CTRs 结构与阿片受体类似 且降钙素能够提高血浆 内啡肽水平 10 1 9 2020 降钙素的药理机制 实验验证 降钙素在脑内的结合位点位于痛觉感受区 脑室内给予sCT可以提高家兔的痛阈值 此作用不能被阿片受体拮抗药纳洛酮所对抗 因此有研究者设想降钙素也可能是通过直接激动中枢神经系统内的CTRs而发挥作用 有报道称在大鼠脑桥髓质部发现了sCT的特异性结合位点 进一步证实了这一设想 治疗高血钙机制 PPT的第7页详细的介绍了降钙素 CT 和甲状旁腺激素 PTH 是如何共同维持人体的血钙血磷平衡的但是当平衡被打破 血钙浓度超标 人体的正常渗透压大大升高危及生命时就需要介入外源的降钙素将血钙浓度降下来 引发人体血钙升高的原因 维生素D中毒 肿瘤 甲状腺和甲状旁腺功能亢进等 鲑降钙素用于高钙血症危象的早期治疗 此时需要迅速降低血清钙的浓度 缓解症状后再具体分析病因 找出血钙升高原因 11 1 9 2020 降钙素的药理机制 治疗骨质疏松的药理机制 近年来的研究表明 降钙素抑制骨吸收的作用与破骨细胞 OC 的特殊结构伪足小体有关 OC通过富含肌动蛋白的伪足小体来黏附骨髓基质 降钙素则可以使伪足小体解聚 促使OC收缩 降低其运动性 最终使其与骨脱离 注 骨吸收 指在较低的应力水平下 骨组织的体积和密度逐渐发生下降的生理行为 12 1 9 2020 降钙素的获取方法 提取法 以牛 猪的甲状腺或鲑鱼 鳗鱼的鳃为原料经组织捣碎丙酮沉淀脱脂 除去杂蛋白质CMC柱纯化 收集含降钙素溶液冻干或用2mol L的氯化钠盐析制得降钙素粉末缺陷 由于天然原料含量极微 限制了该法制取降钙素 日本山之内公司的降钙素就是由猪甲状腺中提取的 规格有每瓶40或160单位注射液 13 1 9 2020 降钙素的获取方法 化学合成法 因为降钙素为32肽 且有一个二级结构 因此化学合成法步骤多 得率低 纯度差 价格昂贵 例如国产密盖息注射剂市场价为250IU370元 按活性最高的突变鲑鱼降钙素的生物活性8400IU mg 1计算 相当于12000元 mg 这严重限制了它的使用和推广 在此略过 基因工程法 由于降钙素是32肽的小分子多肽激素 在E Coli中表达极易被降解 因此主要采用融合法 如果目的基因生产的蛋白质为降钙素和另一种蛋白质的融合蛋白 并且有相应的酶可以将二者分开 那么就可以避免降钙素的降解 此即为融合法 融合法引申出的问题就是C 末端32位脯氨酰胺的转化问题 这也是基因工程技术生产降钙素的关键和难点 14 1 9 2020 基因工程法生产降钙素 用pGEX质粒作为表达载体 将降钙素分子与GST 谷胱甘肽转移酶 蛋白融合表达融合蛋白用G Sepharose 4B柱亲和层析纯化BrCN裂解融合蛋白 AE酶使C 末端产生脯氨酰胺HPLC纯化得到纯化的降钙素 收率达到85 以上 美国PharmaGenetics公司应用基因工程法生产鲑鱼降钙素的方法 15 1 9 2020 降钙素的现状 欧盟限制降钙素产品的使用 2012年7月19日 欧洲药品管理局 EMA 完成了一项对含降钙素药品的利益和风险的评估 结论为 有证据显示 长期使用此类药品可导致癌症风险小幅增高 人用药品管理委员会 CHMP 建议 应将此类药品仅应用于短期治疗Paget病 因突然制动导致的急性骨缺失和癌症引起的高钙血症 该委员会的另一结论为 在骨质疏松症治疗中 含降钙素药品的获益未能超出其带来的风险 因此不应再将此类产品用于骨质疏松症的治疗 近年来 人们对CTR 降钙素受体 的结构 功能及其作用机制已经进行了研究 并对编码CTR的cDNA进行了克隆 测序和表达 更深入的研究还在进行中 如基因疫苗 将CTR基因在载体上表达后 注入动物体内 在启动子的作用下在动物机体内表达 使CTR作为一种抗原在体内调节降钙素的分泌和作用 此外 可考虑用中药或新药来刺激甲状腺内的滤泡旁细胞分泌降钙素 可替代目前降钙素的补偿疗法 16 1 9 2020 此类药的发展前景 中国正在进入一个老年化社会 老年人易患骨质疏松症 该疾病也是一个世界性公众健康问题 据统计美国每年要花费约100亿美元用于治疗骨质疏松症 每年有130万人患骨质疏松症引起的骨折 其中的髋部骨折是一种毁灭性的并发症 约5 20 病人骨折后1年内死亡 50 以上的生存者致残 目前关于此类疾病的研究越来越多 相信在不久的将来科学家们能够发明一种新药更好的治疗骨质疏松 又没有太多的不良反应 为人类健康做贡献 17 1 9 2020 参考文献 1 侯笑然 张庆 李国坤 邱志霞 陈西敬 降钙素的研究进展 J 中国药房 2011 17 1617 1619 2 镐英杰 高坤 王义生 李杰 降钙素对破骨细胞增殖和凋亡的调节作用 J 中国组织工程研究与临床康复 2008 28 5410 5413 3 张玉彬 吴梧桐 吴文俊 降钙素的研究进展 J 中国药学杂志 1996 08 3 6 4 张玉彬 吴滔