一、实验背景
1.1多肽化合物的特点与优势
多肽类药物的结构和理化性质特殊,由通过共价键结合的多个氨基酸残基构成,大多数是水溶性较强的大分子物质,分子量介于传统化学小分子药物和蛋白质类药物之间。在药物代谢动力学(Pharmacokinetic, PK)研究方面,多肽药物具有以下特点:①吸收:经口服给药后,由于胃肠道中蛋白水解酶含量较高,导致首过效应较强,造成药物的生物利用度降低;②分布:进入循环系统后容易与血浆蛋白结合,又因理化性质导致不易透过生物膜与生理屏障保护机制,药物表观分布容积较小;③代谢消除:机体内蛋白质水解酶分布广泛,虽然由于各组织和部位所含酶的种类含量不同,代谢速度和程度也不同,但通常很快,因此药物的半衰期短;④药物的体内代谢过程可能呈非线性药物代谢动力学特征,即给药剂量与浓度变化不成正比,动力学参数变化呈现一定浓度依赖性。
因此多肽化合物作为药物用于临床其普遍优势在于:生理作用通常十分明确,高效且活性强,因此所需给药剂量较小,也能提高患者依从性;易被胃酸或蛋白酶水解而失活,较化学药物而言,降低了因代谢后毒性增加而对机体造成化学损伤的毒理学风险,安全性较好。同时也存在如:不宜采用口服给药、降解速度过快和体内代谢过程复杂等问题。
作为能够代替传统抗生素的药物,抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs) 广泛存在于多种生物体内,通常具有热稳定性,强阳离子性。广谱抗菌肽S-thanatin(Ts,由昆虫来源的 21 个氨基酸的thanatin上的 Thr15替换为Ser15所得)除抗菌肽普遍特征外,药代动力学研究显示其为浓度依赖性抗菌药物,对盐耐受性且与多种抗生素具有协同作用。作为一种新型抗菌候选药物,其巨大潜力的原因在于——作用机制具有高度选择性,通过仅作用于细菌细胞膜上磷脂从而达到杀菌效果,安全且不易耐药。
1.2液质分析技术用于体内分析的优势与问题
液质联用(LC-MS/MS)是由液相色谱(liquid chromatogram)连接质谱(mass spectrometry)组成的,色谱分离后再用质谱根据质荷比(m/z)定性和定量分析,进一次少量的样即可一次性完成样品的分离、定性、定量一次,且能同时具有HPLC的高分离度与MS的高专属性和灵敏度,可应用范围广,一次性可以分析多种物质的优势。近年来,随着LC-MS逐渐成为许多实验室的常用工具,出现电喷雾离子化(electrospray ionization ,ESI)和基质辅助激光解析电离(matrix-assisted laser desorption ionization ,MALDI)两种软电离方式,且仪器自动化,可简便操作实现生物大分子的准确分析后,逐渐取代酶联免疫吸附(ELISA)测定成为最受关注的分析多肽与蛋白质化合物的技术。
在实际操作仪器时,国内外一般采用ESI源,但由于离子化机理不同,相比之下APCI虽然不适用于极性化合物,但能明显减少分析过程中基质效应的影响,常选择作为ESI源的备选。分析器选用三重四级杆质量分析器。色谱多选用反相HPLC分离多肽化合物,使用乙腈等有机溶液加入醋酸盐等缓冲液与水溶液作为流动相进行梯度洗脱,有些实验室也采用二维液相色谱-高分辨率质谱的方法。
而进行生物样本体内定量分析时常出现的问题主要有以下两点:
①由于多肽和蛋白质类化合物结构和药动学复杂的特点,不进行处理直接测定完整多肽分子易造成难以分离提纯、基质效应、在容器表面形成非特异性吸附等问题;②由于疗效高,通常临床给药剂量较少,生物样本中内源性物质含量高会降低酶解效率,且药物本身易受外界影响而在分析过程中造成含量的损耗,而物质的量浓度会直接影响信号响应强度,因此进行生物样本体内定量分析时会出现血药浓度太低导致灵敏度差等问题。
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