降钙素介绍优秀PPT.pptx

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1、降钙素Calcitonin主要内容：1 1降钙素简介降钙素简介2 2降钙素的结构与降钙素的结构与生物活性生物活性3 3降钙素在体内的作用降钙素在体内的作用4 4降钙素降钙素的适用的适用症症5 5降钙素的药理机制降钙素的药理机制6 6降钙素的获得方法降钙素的获得方法7 7降钙素的现状及发展降钙素的现状及发展8 8参考文献参考文献降钙素的简介u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，具有调整钙、磷代谢作用，有多种临床应用。u不同来源的降钙素氨基酸序列不同，一般有219个氨基酸残基的差别，并且有8

2、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。降钙素的结构与生物活性u在降钙素分子中氨基酸残基与生物活性有干脆关系：在降钙素分子中氨基酸残基与生物活性有干脆关系：uN N端端1,71,7位上两个半胱氨酸之间的二硫键和位上两个半胱氨酸之间的二硫键和C C端的脯氨酰胺端的脯氨酰胺,以及两端在空间上以及两端在空间上并列的构象是其体内生物活性所必需的。并列的构象是其体内生物活性所必需的。u中间的氨基酸残基中间的氨基酸残基(10(1027)27)限制着生物活力的大小和作用时间的长短。限制着生物活力的大小和作用时间的长短。u降钙素的结构修饰表明降钙素的结构

3、修饰表明:u去去C C端的脯氨酸胺、切去一段端的脯氨酸胺、切去一段C C端、打开或切掉二硫键或者氧化人降钙素第端、打开或切掉二硫键或者氧化人降钙素第8 8位位的甲硫氨酸都将使活力降低或丢失。的甲硫氨酸都将使活力降低或丢失。u氧化猪、牛、羊降钙素第氧化猪、牛、羊降钙素第2525位的甲硫氨酸和用碳碳键代替鳗降钙素的二硫键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变更。生物活力将不发生变更。u用较小侧链氨基酸替代修饰鲤降钙素用较小侧链氨基酸替代修饰鲤降钙素(8(8位位Val Gly,16Val Gly,16位位Leu Ala)Leu Ala)将将产生更高生物活力的类似物。产生更高生物

4、活力的类似物。降钙素的结构优化 上世纪八十年头的科研发觉：上世纪八十年头的科研发觉：19851985年以前的文献年以前的文献,主要报道的是设计能提高主要报道的是设计能提高822822间形成间形成-helix-helix实力的新型降钙素实力的新型降钙素,以以期通过提高期通过提高-helix-helix形形 成的实力来创建出更高活性的分子。成的实力来创建出更高活性的分子。缺陷：缺陷：CTCT在体内发挥生物学作用还必需与受体结合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。这就存在一个相互诱导契合的过程。因此因此,分子形成分子形成-helixhelix实力太强实力太强,必定会

5、使分子刚性增加必定会使分子刚性增加,影响与受体结合影响与受体结合,导致活性下降。导致活性下降。现阶段的科研发觉：现阶段的科研发觉：降钙素的活性的提高取决于多个方面，不应当强调某一点，导致整体的活性下降。降钙素的活性的提高取决于多个方面，不应当强调某一点，导致整体的活性下降。主要包括以下几个方面，主要包括以下几个方面，(1)(1)构象的柔顺性构象的柔顺性(2)(2)形成形成-螺旋的实力螺旋的实力(3)(3)远程作用远程作用(4)(4)肽链的亲水性肽链的亲水性/疏水性疏水性降钙素的结构优化 从疏水性亲水性方面入手发觉：从疏水性亲水性方面入手发觉：PEGPEG可与蛋白质相容，用其对多肽类药物进行化学

6、修饰已经成为医学和生物工程领域的热可与蛋白质相容，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，现已得到了广泛的探讨和应用。因此有很多探讨者尝试用门课题，现已得到了广泛的探讨和应用。因此有很多探讨者尝试用PEGPEG修饰降钙素，以期修饰降钙素，以期获得一种高效、低毒的降钙素药物。获得一种高效、低毒的降钙素药物。试验进展：试验进展：YounYoun等将分子量为等将分子量为20002000的的PEGPEG分别与降钙素多肽上分别与降钙素多肽上1 1位的半胱氨酸、位的半胱氨酸、1111位的赖氨酸、位的赖氨酸、1818位的位的赖氨酸相偶联，赖氨酸相偶联，发觉发觉PEGPEG偶联在偶联

7、在1818位的赖氨酸上时，降钙素的生物活性最高。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。人类与鲑鱼降钙素的比较u氨基酸氨基酸序列的序列的比较：比较：sCT:CysSerAsnLeuSerThrCysValLeuGlyLysLeuSerGlnGluLeuHisLysLeuGlnThr TyrProArgThrAsnThrGlySerGlyThrPro-NH2 hCT:CysGlyAsnLeuSerThrCysMetLeuGlyThrTyrThrGlnAspPheAsnLysPheHisThrPheProGlnThrAlaIle

8、GlyValGlyAlaPro-NH2u结构域结构域的比较的比较:(1)N-端17由二硫键形成的环状结构(2)822的两性-螺旋结构(3)2332的C-末端无规则亲水结构依据试验测得：依据试验测得：sCTsCT的活性远远大于的活性远远大于hCThCT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取肾脏重吸取血钙上升血钙上升甲状腺甲状腺C细胞细胞降钙素降钙素抑制骨骼释放肠道吸取肾脏重吸取血钙降低注：这里吸取和释放的为钙离子所以降钙素在人体的主要功能是调整血钙和血磷浓度，和甲状腺素共同维持机体的血钙血磷平衡。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

9、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：多种缘由可引起高钙血症，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降钙素的药理机制 镇痛作用机制：镇痛作用机制：与其他抑制骨吸取的药物不同的是，降钙素可以减轻骨痛。此作用最早于与其他抑制骨吸取的药物不同的是，降钙素可以减轻骨痛。此作用最早于19741974年被报年被报道于治疗佩吉特氏病，道于治疗佩吉特氏病，1 1年后通过动物模型证明降钙素的确具有镇痛作用。此后的临年后通过动物模型证明降钙素的确具有镇痛作用。此后的临床探讨发觉，降钙素对多种难过有效，包括反射性交感神经养分不良综合征、黏连性床探

10、讨发觉，降钙素对多种难过有效，包括反射性交感神经养分不良综合征、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。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觉，具体机制不明，处于猜想和假设阶段。降钙素的镇痛作用机制主要是临床发觉，具体机制不明，处于猜想和假设阶段。主流的机制猜想：主流的机制猜想：降钙素能抑制前列腺素降钙素能抑制前列腺素E2E2的合成，而前列腺素有痛觉感受器增敏的效果。因此减轻的合成，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实力。了痛觉的感受实力。降钙素通过激活内源性阿片系统而发挥镇痛作用，因为降

11、钙素受体（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（CTRsCTRs）结构与）结构与阿片受体类似，且降阿片受体类似，且降 钙素能够提高血浆钙素能够提高血浆-内啡肽水平。内啡肽水平。降钙素的药理机制u试验验证：试验验证：u降降钙钙素素在在脑脑内内的的结结合合位位点点位位于于痛痛觉觉感感受受区区，脑脑室室内内赐赐予予sCTsCT可可以以提提高高家家兔兔的的痛痛阈阈值值，此此作作用用不不能能被被阿阿片片受受体体拮拮抗抗药药纳纳洛洛酮酮所所对对抗抗，因因此此有有探探讨讨者者设设想想降降钙钙素素也也可可能能是是通通过过干干脆脆激激烈烈中中枢枢神神经经系系统统内内的的CTRsCTRs而发

12、挥作用。而发挥作用。u有报道称在大鼠脑桥髓质部发觉了有报道称在大鼠脑桥髓质部发觉了sCTsCT的特异性结合位点，进一步证明白这一设想。的特异性结合位点，进一步证明白这一设想。u治疗高血钙机制：治疗高血钙机制：uPPTPPT的的第第7 7页页具具体体的的介介绍绍了了降降钙钙素素（CTCT）和和甲甲状状旁旁腺腺激激素素（PTHPTH）是是如如何何共共同同维维持持人人体体的的血血钙钙血血磷磷平平衡衡的的但但是是当当平平衡衡被被打打破破，血血钙钙浓浓度度超超标标，人人体体的的正正常常渗渗透透压压大大大大上上升升危危及及生生命命时时就就须须要要介介入入外外源源的的降钙素将血钙浓度降下来。降钙素将血钙浓度

13、降下来。u引发人体血钙上升的缘由：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，此时须要快速降低血清钙的浓度。缓解症状后再具体分析病因，找出血钙上升缘由。降钙素的药理机制治疗骨质疏松的药理机制：治疗骨质疏松的药理机制：近年来的探讨表明，降钙素抑制骨吸取的作用与破骨细胞近年来的探讨表明，降钙素抑制骨吸取的作用与破骨细胞（OCOC）的特殊结构伪足小体有关。）的特殊结构伪足小体有关。OCOC通过富含肌动蛋白的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，伪足小体来黏附骨髓基质。降钙素则可以使伪足小体解聚，促使促使OCOC收缩，降低其运动性

14、，最终使其与骨脱离。收缩，降低其运动性，最终使其与骨脱离。注：骨吸取，指在较低的应力水平下，骨组织的体积和密度渐渐发生下降的生理行为。降钙素的获得方法u提取法提取法:u以牛、猪的甲状腺或鲑鱼、鳗鱼的鳃为原料经组织捣碎以牛、猪的甲状腺或鲑鱼、鳗鱼的鳃为原料经组织捣碎u丙酮沉淀脱脂丙酮沉淀脱脂,除去杂蛋白质除去杂蛋白质uCMCCMC柱纯化、收集含降钙素溶液柱纯化、收集含降钙素溶液u冻干或用冻干或用2mol/L2mol/L的氯化钠盐析制得降钙素粉末的氯化钠盐析制得降钙素粉末u缺陷：由于自然原料含量极微缺陷：由于自然原料含量极微,限制了该法制取降钙素。限制了该法制取降钙素。日本山之内公司的降钙素就是由

15、猪甲状腺中提取的,规格有每瓶40或160单位注射液。降钙素的获得方法u化学合成法：化学合成法：u因为降钙素为因为降钙素为3232肽，且有一个二级结构。因此化学合成法步骤多、得率低、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、价格昂贵纯度差、价格昂贵(例如国产密盖息注射剂市场价为例如国产密盖息注射剂市场价为250IU370250IU370元元,按活性最按活性最高的突变鲑鱼降钙素的生物活性高的突变鲑鱼降钙素的生物活性8400IUmg-18400IUmg-1计算计算,相当于相当于1200012000元元/mg)/mg)，这严峻限制了它的运用和推广，在此略过。这严峻限制了它的运用和推广

16、，在此略过。u基因工程法基因工程法:u由于降钙素是由于降钙素是3232肽的小分子多肽激素肽的小分子多肽激素,在在E.ColiE.Coli中表达极易被降解中表达极易被降解,因此主因此主要接受融合法。（假如目的基因生产的蛋白质为降钙素和另一种蛋白质的要接受融合法。（假如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，那么就可以避开降钙素的降融合蛋白，并且有相应的酶可以将二者分开，那么就可以避开降钙素的降解，此即为融合法）解，此即为融合法）u融合法引申出的问题就是融合法引申出的问题就是C-C-末端末端3232位脯氨酰胺的转化问题。这也是基因工位脯氨酰胺的转化问题。

17、这也是基因工程技术生产降钙素的关键和难点。程技术生产降钙素的关键和难点。基因工程法生产降钙素 用用pGEX质粒作为表达载体质粒作为表达载体,将降钙素分子与将降钙素分子与GST(谷胱甘肽转移酶谷胱甘肽转移酶)蛋白融合蛋白融合表达表达融合融合蛋白用蛋白用G-Sepharose-4B柱亲和层析柱亲和层析纯化纯化BrCN裂解融合裂解融合蛋白蛋白-AE酶酶使使C-末端产生脯氨末端产生脯氨酰胺酰胺HPLC纯化得到纯化的降钙素（收率达到纯化得到纯化的降钙素（收率达到85%以上）以上）美国PharmaGenetics公司应用基因工程法生产鲑鱼降钙素的方法降钙素的现状欧盟限制降钙素产品的运用欧盟限制降钙素产品的

18、运用:20122012年年7 7月月1919日，欧洲药品管理局（日，欧洲药品管理局（EMAEMA）完成了一项对含降钙素药）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，长期运用此类药品品的利益和风险的评估，结论为：有证据显示，长期运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（可导致癌症风险小幅增高。人用药品管理委员会（CHMPCHMP）建议，应）建议，应将此类药品仅应用于短期治疗将此类药品仅应用于短期治疗PagetPaget病、因突然制动导致的急性骨缺病、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，在骨质疏松症失和癌症引起的高钙血症。该委员

19、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。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探讨,并对编码 CTR 的 cDNA 进行了克隆、测序和表达。更深化的探讨还在进行中,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整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。此类

20、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探讨越来越多，信任在不久的将来科学家们能够独创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。参考文献1侯笑然,张庆,李国坤,邱志霞,陈西敬.降钙素的探讨进展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整作

21、用J.中国组织工程探讨与临床康复,2008,(28):5410-5413.3张玉彬,吴梧桐,吴文俊.降钙素的探讨进展J.中国药学杂志,1996,(08):3-6.4张玉彬,吴滔,吴梧桐,等.新型降钙素的基因合成与克隆表达J.药物生物技术,1999,6(3):129-134.5何顺漪.利用IMPACT-TWIN系统制备降钙素和胰岛素类似物的探讨D.东华高校,2014.6 :/sfda.gov/WS01/CL0389/76727.html（国家食品药品监督管理局网站）参考专利：文档编号C07K14/575GK1303868SQ00111438公开日2001年7月18日申请日期2000年1月13日优先权日2000年1月13日独创者毛积芳,窦鸿申请人:中国人民解放军其次军医高校