竹红菌素类衍生物调控胶原蛋白交联模式水平分子机理研究

Fibrosis is a common multiple chronic diseases. The tissues fibrosic forms due to failure of bio-degradation of the collagen by matrix metalloproteinase, because imbalance of the two cross-linking forms in collagen results in high levels of the pyridinoline cross-linking form. Hypocrellins have the advantiges in higher photoactivity, super low dark-toxicity and rapid metabolism in vivo. But there haven't report to investigate the collagen cross-link with PDT. In this project, a new idea is proposed to find new technology to treat fibrosis by taking advantage of hypocrellins as photosensitizer to regulate the collagen into a balance distribution of the two forms of cross-linking forms. The binding, interaction and PDT effect of hypocrellins or the derivatives to the two different cross-linking forms will be investigated by taking the photosensitizer and each crosslinking form as fluorescent probes. It is expected to find a new methodology to treat fibrosis via regulating the two cross-linking forms into a balance diatribution. The research results will feedback to the designing and synthesis of new derivatives of hypocrellins, and finally to find the characteristic photosensitizers sepcifically aimed to fibrosis.

皮肤纤维化是一种多发慢性疾病，目前尚无有效治疗方法。研究表明皮肤纤维化本质在于胶原蛋白两种交联模式的失衡--吡啶啉交联模式升高，使相应的金属蛋白酶无法降解，研究其交联模式调控有助于治疗纤维化疾病。竹红菌素具有光活性高、暗毒性低，代谢快等优点，但是将其用于调控胶原蛋白交联模式的研究鲜见报道。本项目拟采用我国特色竹红菌素及其衍生物为光敏剂，提出以竹红菌素光动力作用调控胶原蛋白交联模式治疗皮肤纤维化疾病的创新性研究思路，以光敏剂和胶原蛋白两种交联模式特异荧光为探针，研究光敏剂与两种模式胶原蛋白结合性和光动力反应性，探索通过光动力作用调控两种交联模式平衡治疗皮肤纤维化疾病的新方法；研究与两种交联模式的结合性和反应性与光敏剂分子结构和物理化学性质的关系，反馈到新型竹红菌素衍生物的设计和合成，进而发展针对皮肤纤维化疾病的竹红菌素类光敏剂。

纤维化疾病与基质中的胶原蛋白的两种交联模式的失衡有关，其中的吡啶啉交联模式的升高使得体内的金属蛋白酶无法降解。竹红菌素作为我国特色的天然光敏剂，具有优异的光动力活性，因此研究竹红菌素及其衍生物光动力调控胶原蛋白分子中的吡啶啉交联模式的有助于光动力治疗纤维化疾病。. 项目完成了竹红菌甲素和乙素的修饰合成，得到了含溴、含硫、含氟硼等一系列化合物，并对30多个竹红菌素衍生物进行了结构优化并通过柔性对接考察优化分子与胶原蛋白的结合位点，并利用竹红菌素分子自身荧光和胶原蛋白的内源荧光作为探针考察竹红菌素与胶原蛋白的暗反应、光反应等，揭示竹红菌素类光敏剂光动力调控胶原蛋白中吡啶啉交联模式的分子机理。结果表明含氟衍生物对肝癌（SMMC-7721）、肺癌（A-549）、乳腺癌（MCF-7）、结肠癌（SW480）细胞的抑制活性优于顺铂；竹红菌素与胶原蛋白能够特异性结合，并且在光动力作用下，降解胶原蛋白中的吡啶啉交联模式，从而实现胶原蛋白中两种交联模式的平衡，但是该调控机制在氧存在时以Type II机制为主，在没有氧存在时以Type I机制为主，Type I机制对胶原蛋白中的吡啶啉交联模式的降解能力小于Type II机制，在有·OH自由基引发剂时可增强Type I机制的降解作用。