氨基甲酸酯类抑制剂的胆碱酯酶特异性药物代谢定量评估研究

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1、硕士学位论文氨基甲酸酯类抑制剂的胆碱酯酶特异性药物代谢定量评估研究学的龙作者姓名周慧敏学科专业医药生物学指导教师MarcoPistolozzi副教授所在学院生物科学与工程学院论文提交日期2018年5月Quantitativeestimationofcholinesterase-specificdrugmetabolismofcarbamateinhibitorsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouHuiminSupervisor：AssociateProf

2、.MarcoPistolozziSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：R917学校代号：10561学号：201520133647华南理工大学硕士学位论文氨基甲酸酯类抑制剂的胆碱酯酶特异性药物代谢定量评估研究作者姓名：周慧敏指导教师姓名、职称：MarcoPistolozzi副教授申请学位级别：理学硕士学科专业名称：医药生物学研究方向：酶动力学及药物代谢研究论文提交日期：2018年5月25日论文答辩日期：2018年6月1日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩

3、委员会成员：主席：戴仁科委员：凌飞、罗晓春、李晶、关溯摘要背景和目的：氨基甲酸酯类抑制剂作为治疗药物在临床上应用非常广泛，含有氨基甲酸酯基团的药物分子可作为胆碱酯酶（Cholinesterases，ChEs）和其他丝氨酸水解酶的伪-底物抑制剂。应用的实例之一，班布特罗，一种用于治疗哮喘的特布他林前体药物，可特异性抑制丁酰胆碱酯酶（Butyrylcholinesterase，BChE）。当氨基甲酸酯类药物与丝氨酸水解酶作用时，酶的活性位点会发生氨基甲酰化，酶失去活性，而氨基甲酸酯类药物被水解。与酶结合的氨基甲酰基团水解非常缓慢，因此

4、酶会在相对较长的一段时间内失活。传统方法是通过监测不同水相介质或组织中氨基甲酸酯及其醇羟基产物的浓度变化来研究氨基甲酸酯类抑制剂的水解稳定性，包括UPLC/MS-MS（Ultra-performanceliquidchromatographytandemmassspectrometry）或者基于HPLC（Highperformanceliquidchromatography）分离串联离线辐射检测法等一些方法。这些方法样品处理困难，且成本昂贵，对设备及实验室条件要求较高，在某种程度上限制了这些方法的使用。因此需推导出一种简单易行，成

5、本较低，且准确性和精确度合理的方法，对氨基甲酸酯类药物的特异性代谢进行定量评估。虽然有多种方法可用于鉴定参与药物代谢的最主要的酶和组织，但在药物具有多个代谢位点和多种代谢途径情况下，难以确定体内实际的主要代谢位点和途径。本论文中描述的定量方法可用于特异性分析涉及ChEs的氨基甲酸酯类药物的代谢途径，从而简化对主要代谢途径的鉴定过程，并有助于表征这类药物的ADME（Absorption，Distribution，Metabolism，Excretion）特性。研究内容：1）在本论文中，我们研究了胆碱酯酶与氨基甲酸酯抑制剂之间的反应，

6、该反应广义上属于机制性酶抑制（Mechanism-basedenzymeinactivation），推导出了胆碱酯酶水解的氨基甲酸酯类抑制剂的量与被氨基甲酰化的酶浓度-时间曲线下面积（Theareaundertheconcentrationofthecarbamylatedenzyme-timecurve,AUIC）之间的数学关系。该方程能用于计算在一定时间窗内被胆碱酯酶特异性代谢的氨基甲酸酯抑制剂的量。同时该方程在抑制剂浓度已知的情况下还可求得反应中总的酶浓度。为将本方法应用至体内代谢研究，我们考虑了在体内条件下酶有半衰期，推导

7、出包含该参数的校正方程可用于计算I半衰期对AUIC法的影响。2）为证明该关系的可行性，我们选择人血浆丁酰胆碱酯酶（BChE）和左旋-班布特罗单氨基甲酸酯（R-bambuterolmonocarbamate，R-MONO）作为模型酶和氨基甲酸酯类抑制剂的代表。通过将不同浓度的酶与不同浓度的氨基甲酸酯抑制剂孵育直至完全水解，获得氨基甲酰化酶的浓度-时间曲线数据。通过酶活性测定获得总的酶浓度和去氨基化速率常数(k3)（Decarbamylationrateconstant，k3）。3）通过这些数据得到的AUIC可用于计算被水解的R-MO

8、NO的浓度。并将计算得到的理论值与实际值进行比较，以得到该方法的准确性：相对偏差（Relativeerror，RE%）<15%及精确度：相对标准偏差（Relativestandarddeviation，RSD%）≤23%。可见精确度及准确性都在合理