抗栓小肽RWR的毒理學(xué)試驗(yàn)研究

鄭海鋒，趙海霞，王少華，楊濤，楊利軍

(山西醫(yī)科大學(xué) 生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)科 省部共建細(xì)胞生理學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030001)

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抗栓小肽RWR的毒理學(xué)試驗(yàn)研究

鄭海鋒，趙海霞，王少華，楊濤，楊利軍Δ

(山西醫(yī)科大學(xué) 生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)科 省部共建細(xì)胞生理學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030001)

目的 對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗栓小肽RWR進(jìn)行毒理學(xué)研究和安全性評(píng)價(jià)。方法 分別對(duì)RWR進(jìn)行小鼠急性毒性試驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核形成試驗(yàn)、小鼠精子畸形試驗(yàn)和大鼠30d喂養(yǎng)試驗(yàn)。結(jié)果 急性毒性試驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)腹腔注射MTD大于120 mg/kg；骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)、精子畸形試驗(yàn)結(jié)果均為陰性；大鼠30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)對(duì)大鼠體質(zhì)量、食物利用率、臟器系數(shù)、血生化等各項(xiàng)指標(biāo)均未見不良影響。病理組織學(xué)觀察肺、肝、脾、腎、心臟均未見明顯與注射樣品有關(guān)的組織學(xué)病理改變。結(jié)論 在本試驗(yàn)條件下，RWR對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、造血功能、肝腎功能、器官組織均無明顯毒性作用。

RWR；毒理學(xué)；安全性

心腦血管疾病是嚴(yán)重危害人類健康的常見病，特別是心肌梗死、腦梗塞等血栓性疾病危害更大。纖維蛋白原α鏈中的RGD(Arg-Gly-Asp)序列與血小板表面整合素αIIbβ3(GPⅡb/Ⅲa)特異性結(jié)合是血栓形成的最終途徑[1-3]。阻斷此過程即可阻斷各種病理性的血栓形成。含有RGD序列的多肽可以競(jìng)爭(zhēng)性抑制纖維蛋白與血小板結(jié)合，從而抑制血栓形成[4-6]。本課題組根據(jù)含RGD序列多肽的抗栓特性及血栓性疾病研究現(xiàn)狀，在RGD序列的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合成了一種新型小肽RWR(Arg-Gly-Asp-Trp-Arg)[7]。初步藥效學(xué)研究表明RWR通過與血小板表面整合素αIIbβ3受體結(jié)合，抑制血小板聚集從而起到抗栓作用，其分子量小，免疫原性低，抗血小板活性強(qiáng)[8]。為探討RWR作為抗血栓藥物的可行性，給臨床用藥提供合理、可靠的科學(xué)依據(jù)，本文旨在對(duì)RWR進(jìn)行毒理學(xué)安全性研究。

1 材料與方法

1.1 藥物 小肽RWR由上海強(qiáng)耀生物科技有限公司合成(純度≧95.10%)；環(huán)磷酰胺(cyclophosphamide，monohydrate)購自Sigma公司。

1.2 儀器 Beckman AU5800生化儀2；KDC-2046低速冷凍離心機(jī)；美國(guó)Thermo冷凍切片機(jī)；日本Olympus IX51光學(xué)顯微鏡。

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 試驗(yàn)用昆明小鼠、SD大鼠均從北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司購買，許可證號(hào)：SCXK(京)2012-0001。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 急性毒性試驗(yàn):昆明小鼠50只，雌、雄各半，體質(zhì)量18～22 g，隨機(jī)分為5組。①陰性對(duì)照組：生理鹽水組；②RWR 24 mg/kg組；③RWR 48 mg/kg組；④RWR 96 mg/kg組；⑤RWR 120 mg/kg組。給藥組每組用生理鹽水配置相應(yīng)的RWR溶液，濃度分別為0.12%、0.24%、0.48%、0.6%，2次腹腔注射給藥，間隔3 h，每次腹腔注射0.2 mL/10 g，對(duì)照組注射相應(yīng)體積的生理鹽水，所用小鼠注射體積范圍為0.36～0.44 mL。連續(xù)觀察14 d動(dòng)物反應(yīng)情況，記錄動(dòng)物外觀、活動(dòng)狀態(tài)，大、小便性狀及顏色、被毛、呼吸、鼻、眼、口腔分泌物及死亡情況。

1.4.2 小鼠骨髓細(xì)胞微核形成試驗(yàn)：昆明小鼠50只，雌、雄各半，體質(zhì)量25～30 g，隨機(jī)分為5組。①陽性對(duì)照組：環(huán)磷酞胺(40 mg/kg)；②陰性對(duì)照組：生理鹽水組；③RWR 24 mg/kg組；④RWR 96 mg/kg組；⑤RWR 120 mg/kg組。給藥組每組用生理鹽水配置相應(yīng)的RWR溶液，濃度分別為0.12%、0.48%、0.6%，2次腹腔注射給藥，間隔24 h，每次腹腔注射0.15 mL/10 g，所用小鼠注射體積范圍為0.37～0.45 mL。第2次給相同劑量受試藥物后6 h頸椎脫臼處死小鼠，取胸骨骨髓細(xì)胞制片。觀察骨髓多染性紅細(xì)胞微核并計(jì)算微核發(fā)生率，以千分?jǐn)?shù)(‰)表示。

1.4.3 小鼠精子畸形試驗(yàn)：昆明小鼠25只，體質(zhì)量25～30 g。分組同小鼠骨髓細(xì)胞微核生成率實(shí)驗(yàn)，給藥組每組用生理鹽水配置相應(yīng)的RWR溶液，濃度分別為0.12%、0.48%、0.6%，每天腹腔注射1次，每次注射0.15 mL/10 g，所用小鼠注射體積范圍為0.37～0.45 mL。連續(xù)5 d。于首次給藥后第35天處死小鼠，取兩側(cè)附睪精子濾液按常規(guī)制片、鏡檢。每只小鼠計(jì)數(shù)5000個(gè)結(jié)構(gòu)完整的精子，計(jì)算精子畸變率(以百分率計(jì))。

1.4.4 30d喂養(yǎng)試驗(yàn)：SD大鼠80只，雌、雄各半，體質(zhì)量70～75 g，隨機(jī)分為4組。①陰性對(duì)照組：生理鹽水組；②RWR 4.5 mg/kg組；③RWR 18.8 mg/kg組；④RWR 75.0 mg/kg組(分別為有效劑量的6倍、25倍和100倍)，每組用生理鹽水配置相應(yīng)的RWR溶液，濃度分別為0.09%、0.376%、1.5%，連續(xù)給藥30 d，每次注射0.5 mL/100g，所用大鼠注射體積范圍為0.35～1.5 mL。給藥前及給藥期間每周記錄1次大鼠體質(zhì)量和進(jìn)食量，給藥結(jié)束后空腹過夜，眼眶采血檢測(cè)血液生化學(xué)指標(biāo)，稱取體質(zhì)量及其肝、腎、脾、卵巢(睪丸)的重量，計(jì)算臟體比，并取肝、脾、腎、心臟、肺組織作HE染色，觀察其組織形態(tài)學(xué)變化。

2 結(jié)果

2.1 急性毒性試驗(yàn) 在14 d的觀察過程中，RWR按照24、48、96、120 mg/kg注射給藥，陰性對(duì)照組注射相應(yīng)體積的生理鹽水，觀察小鼠無一死亡，無明顯的中毒癥狀，無不良反應(yīng)，外觀健康，行為活潑，被毛光滑、體質(zhì)量、呼吸及大小便正常，鼻、眼和口腔未發(fā)現(xiàn)異常分泌物。可以認(rèn)為RWR藥物的小鼠經(jīng)腹腔1天最大耐受量大于120 mg/kg(高出前期藥效學(xué)有效劑量的100多倍)，則可認(rèn)為該藥物在給藥有效劑量條件下安全性較好。

2.2 RWR對(duì)小鼠骨髓微核形成的影響 隨著RWR濃度的增大，骨髓多染紅細(xì)胞微核形成率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，各劑量組與陰性對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，陽性對(duì)照組與陰性對(duì)照組比較，骨髓多染紅細(xì)胞微核形成率顯著性增大(P<0.01)。見表1。

表1 RWR對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞微核形成試驗(yàn)Tab.1 The assay of RWR on MN formation of PCE

*P<0.01，與各性別下陰性對(duì)照組比較，compared with negative control group in each gender

2.3 RWR對(duì)小鼠精子畸變率的影響 隨著RWR濃度的增大，各劑量組精子畸變率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，各劑量組精子畸形率與陰性對(duì)照組比較，均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，陽性對(duì)照組與陰性對(duì)照組比較，精子畸變率有顯著增大(P<0.01)。見表2。

表2 RWR對(duì)小鼠精子畸形試驗(yàn)Tab.2 The assay of RWR on mice sperm aberration rate

*P<0.01，與陰性對(duì)照組比較，compared with negative control group

2.4 30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)

2.4.1 RWR對(duì)大鼠體質(zhì)量、食物利用率的影響 在30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)過程，各組動(dòng)物狀況良好，未發(fā)現(xiàn)有中毒癥狀，亦無動(dòng)物死亡。隨著RWR濃度增大，大鼠每周平均體質(zhì)量、每周食物利用率和總的食物利用率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且各給藥組與生理鹽水組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3、表4。

表3 RWR對(duì)SD大鼠體質(zhì)量的影響Tab.

表4 RWR對(duì)大鼠食物利用率和體質(zhì)量增重的影響Tab.4 Effect of RWR on rat food utilization rate and the increase of body weight

2.4.2 RWR對(duì)血液各生化指標(biāo)的影響：在大鼠30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)中，隨著RWR濃度的增大，各劑量組間相比較，各生化指標(biāo)均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且各劑量組與對(duì)照組相比較，各生化指標(biāo)均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且均在生理正常范圍內(nèi)。見表5。

表5 RWR靜脈注射給藥30 d對(duì)大鼠血液生化學(xué)指標(biāo)的影響Tab.5 Effect of RWR on rats blood biochemical indexes among 30 day intravenous RWR

2.4.3 RWR對(duì)大鼠臟體比的影響：隨著RWR濃度的增大，各劑量組間的臟器系數(shù)均無明顯差異；且各劑量組與對(duì)照組比較，臟器系數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表6。

表6 RWR靜脈注射給藥30 d對(duì)大鼠臟器系數(shù)的影響Tab.6 Effect of RWR on the organ coefficient of rats among 30 day intravenous RWR

2.4.4 RWR對(duì)各臟器組織結(jié)構(gòu)的影響，組織病理學(xué)觀察：RWR注射30 d后，各臟器外形、色澤、位置、大小未見明顯異常；取各組大鼠肝、脾、腎、心臟、肺組織，做HE染色。結(jié)果均未見明顯異常。見圖1、圖2。

圖1 雌性大鼠臟器HE染色組織形態(tài)學(xué)(HE，×400)Fig.1 HE stained with tissue morphology of organs in the female rat(HE, ×400)

圖2 雄性大鼠臟器HE染色組織形態(tài)學(xué)(HE，×400)Fig.2 HE stained with tissue morphology of organs in the male rat (HE,×400)

3 討論

RGD序列為人纖維連接蛋白與其受體的結(jié)合點(diǎn)，能與αIIbβ3受體特異性結(jié)合[9，10]。血栓形成時(shí)，纖維蛋白α鏈的兩個(gè)RGD肽序可被活化的血小板αIIbβ3受體特異性識(shí)別[11-12]，在相鄰的血小板之間形成橫橋，而一個(gè)血小板又可與多個(gè)纖維蛋白原結(jié)合，使血小板通過整合素αIIbβ3受體與纖維蛋白原“橋聯(lián)”黏聚成團(tuán)，促使血小板聚集，介導(dǎo)纖維蛋白與血小板的結(jié)合，該過程猶如鏈條，把相鄰的血小板連在一起，形成血栓[13-14]。含RGD序列的小肽或藥物也可與纖維蛋白原的RGD序列競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合活化的血小板膜整合素αIIbβ3 受體，從而抑制整合素αIIbβ3介導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)從而抑制血栓形成。因此含RGD序列的多肽衍生物作為抗栓劑受到廣泛重視。

RGD小肽僅能與血栓部位活化的血小板整合素αIIbβ3受體特異性結(jié)合，而對(duì)循環(huán)血小板無影響，這正是RGD小肽發(fā)揮血栓靶向性作用的基礎(chǔ)[15]，另外整合素αIIbβ3在休眠的內(nèi)皮細(xì)胞和其他正常組織中低表達(dá)甚至不表達(dá)[16]，因此RGD小肽主要藥效以外的作用更弱，即對(duì)藥效學(xué)以外的組織器官毒性更低，為治療血栓性疾病提供了一種新的途徑，而且其獨(dú)特的抗血小板聚集、抑制血栓形成的作用具有其它抗血栓藥物無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，使得治療血栓性疾病靶向性用藥有了更好的發(fā)展前景。如果能證實(shí)其毒副作用很小，符合多肽類藥物的毒理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，將為進(jìn)一步進(jìn)入臨床研究奠定基礎(chǔ)。本研究即是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行的毒理學(xué)研究和評(píng)價(jià)。

RWR急性毒性實(shí)驗(yàn)LD50>120 mg/kg，小鼠骨髓細(xì)胞微核生成率實(shí)驗(yàn)、小鼠精子畸變率試驗(yàn)、30 d喂養(yǎng)試驗(yàn)均為陰性結(jié)果，可說明RWR小肽毒性很低。這是由于本實(shí)驗(yàn)所用藥品RWR與纖維蛋白原相比，其分子量?jī)H為689.7，而纖維蛋白原的分子量為45000，小分子量的RWR受到空間干擾的因素更小，可以更加有效的阻斷纖維蛋白原與整合素αIIbβ3受體的相互作用，并且由于其分子量相對(duì)小，代謝產(chǎn)物組成種類相對(duì)少，這也可以有效減少其藥效以外的毒性作用。

考慮到RWR的藥用有效劑量，在本實(shí)驗(yàn)條件下，并未測(cè)出其LD50值，這與肽類物質(zhì)本身穩(wěn)定性相對(duì)較低、易于受到生物體代謝酶的降解有關(guān)外，還與含RGD序列的肽類衍生物的靶向性有關(guān)，特別是課題組在RGD序列的基礎(chǔ)上引入疏水性極強(qiáng)的疏水氨基酸W，同時(shí)引入R，使其與受體的結(jié)合力更強(qiáng)，作用效果更好[7，17]，進(jìn)而使其用藥相對(duì)有效劑量降低、在生物體內(nèi)單位體積分布下降，這個(gè)也是其毒性相對(duì)較低的一個(gè)因素。本試驗(yàn)條件下，RWR符合藥品安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)藥品的要求，作為藥用，RWR有進(jìn)一步開發(fā)利用價(jià)值。

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(編校：譚玲)

Toxicological assessment of antithrombotic small peptide RWR

ZHENG Hai-feng, ZHAO Hai-xia, WANG Shao-hua, YANG Tao, YANG Li-junΔ

(Department of Biochemistry and Molecular Biology, Key Laboratory of Cellular Physiology of Ministry of Education, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China)

ObjectiveTo evaluate the toxicological safety of antithrombotic small peptide RWR with independent intellectual property right.MethodsToxicity test in mice, mice bone marrow micronucleus assay, mice sperm abnormality test, and 30-day feeding test in rats were carried out in this study.ResultsThe MTD of acute toxicity test for rats was larger than 120 mg/kg.The results of bone marrow micronucleus assay, mice sperm abnormality test were all negative.Thirty-day feeding test had no adverse effects on body weight, food utility rate, organ coefficient, blood routine index of rats.There was also no histological changes related to RWR in lung, liver, spleen, kidney and heart of rats.ConclusionRWR had no obvious toxicity on animal growth, hematopoietic function, kidney function and organ tissue and so on.

RWR; toxicology; safety

國(guó)家科技部重大新藥創(chuàng)制計(jì)劃(2012ZX09103301-010)；山西省自然科學(xué)基金(2012011041-5)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(81101895)；山西省高等學(xué)校優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)帶頭人支持計(jì)劃[晉教科(2012)10號(hào)]

鄭海鋒，男，碩士，研究方向：含RGD小肽的設(shè)計(jì)合成及功能研究，E-mail：zhenhaifeng215@foxmail.com；楊利軍，通訊作者，男，博士，副教授，研究方向：系列蛋白多肽藥物的設(shè)計(jì)合成和生物學(xué)活性研究，E-mail：yanglijunmm@126.com。

R996.3

A

1005-1678(2015)08-0006-05