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海葵(Anthopleura),属腔肠动物门(Soelenterata),珊瑚纲(Anthozoa)。在长期的生物进化过程中,为了抵御敌害及捕获食物,海葵触手的刺丝囊能够分泌多种毒素,这些毒素大部分是多肽类毒素,对人和动物有多种活性作用。
海葵毒素能专一地和兴奋组织(如神经、心肌、骨骼肌)细胞膜上电压依赖Na+通道结合,增强心肌的收缩,所以又称这类海葵毒素为海葵强心肽。因此,研究海葵强心肽,对设计、开发抗心衰药物有一定的意义。
在实验室前期的研究中,已经利用基因工程手段,构建了海葵强心肽(Cardiactide)基因HK2a的融合表达质粒pTRX-HK2a,海葵强心肽基因在原核表达系统大肠杆菌中获得了高效的可溶表达。本文在本实验室以前研究的基础上,进行了Cardiactide在大肠杆菌表达体系中发酵条件的摸索,优化了发酵条件,在菌体密度OD600值达到20左右时,用200uMIPTG连续诱导8小时后,可得到湿重菌体60g/L,基本满足中试生产的需要。
在中试发酵工艺确定的基础上,对海葵强心肽进行了较为系统的毒理学研究。通过急性毒性试验,测定Cardiactide对大鼠LD50值为1618ug/kg,据此,Cardiactide属于高毒物质;在Cardiactide对大鼠长期毒性试验中,通过测定血液学指标、血液生化学指标并结合病理组织学切片观察,发现海葵强心肽在连续静脉注射2周后,对大鼠的心脏和肝脏均有不同程度的损伤,但在停药2周后,心脏和肝脏的损伤均得到不同程度的恢复,损伤具有可逆性;通过对巴比系小鼠和家兔的免疫原性试验,家兔局部刺激性试验,家兔体内、体外溶血性试验和豚鼠的主动全身过敏性试验,发现海葵强心肽对于巴比系小鼠和家兔无免疫原性,对家兔无局部刺激性、溶血性,且对豚鼠也无致敏性反应发生。
总之,对海葵强心肽发酵条件的优化及其毒理学研究的进一步深入,为该候选药物进入临床研究提供了基本的数据,同时对加深海葵强心肽生物学特性的认识具有重要的意义。