[发明专利]胸苷酸合成酶抑制剂在制备构建神经管畸形小鼠模型中的应用

说明书

本发明涉及胸苷酸合成酶抑制剂在制备构建神经管畸形小鼠模型中的应用，具体而言，是采用胸苷酸合成酶抑制剂干预孕鼠，造成胸腺嘧啶脱氧核苷的代谢障碍，引起鼠胚胎发育异常，从而建立神经管畸形小鼠模型；所述应用，可行性强，容易操作，重复性好，效果稳定，致畸率高，通过阻碍胸腺嘧啶脱氧核苷的代谢，模拟出与人神经管畸形发病机制相近的小鼠模型，为进一步研究出生缺陷，尤其是研究神经管畸形相关的所有分子和细胞的机制提供了良好的动物模型。

技术领域：

本发明属于应用基础医学研究领域，涉及胸苷酸合成酶抑制剂制备构建神经管畸形小鼠 模型的应用。

背景技术：

神经管畸形(Neural Tube Defects,NTDs)是指在胚胎发育早期的神经管闭合不全而产 生的脑部和脊柱部位畸形，是一类发病率高且后果严重的出生缺陷，主要包括无脑畸形、脑 或脑脊膜膨出、脊柱裂等,其发生的机制至今仍不清楚。构建具有人类NTDs疾病模拟性表现 的动物模型，有助于更方便有效地认识人类NTDs的发生发展规律，了解其病因、发病机制和 病理特点，对研究防治措施具有重大的意义。妊娠早期叶酸缺乏是NTDs发生的重要危险因素， 补充0.4-4.0mg/d的叶酸能预防大约50％-70％NTDs的发生。然而仅通过控制饮食诱导叶酸缺 乏的NTDs动物模型尚未建立，且叶酸缺乏引起NTDs的具体机制也不清楚。

叶酸缺乏的本质问题就是叶酸代谢障碍的问题。叶酸作为载体参与体内活性一碳单位代 谢，而活性一碳单位参与了体内的嘌呤和胸腺嘧啶从头合成及甲基化代谢。dTMP(脱氧胸苷 酸)的从头合成是由5，10-亚甲基四氢叶酸提供一碳单位，胸腺嘧啶合成酶催化dUMP(脱氧 尿苷酸)甲基化而成，生成的dTMP则参与了DNA的合成与修复。有研究表明，对叶酸缺乏敏 感的基因突变型NTDs小鼠模型中，检测到一碳单位的代谢障碍及胸腺嘧啶从头合成受损，可 以通过补充叶酸或胸腺嘧啶降低NTDs的发生率，表明增补叶酸可补救胸腺嘧啶从头合成的障 碍，可以预防和改善NTDs的发生。换言之，叶酸缺乏引起胸腺嘧啶从头合成受损，从而影响 DNA合成与修复。胸腺嘧啶从头合成受损会导致dTTP(脱氧胸苷三磷酸)池失衡，dUMP/dTMP 比例失调，从而引起尿嘧啶错掺，DNA合成异常。

胸腺嘧啶的从头合成提供唯一甲基的供体，是由N5，N10-甲烯四氢叶酸提供，在叶酸的 代谢过程中，由丝氨酸与四氢叶酸(THF)在丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的催化下生成N5， N10-甲烯四氢叶酸，而dUMP在胸苷酸合成酶催化下，由N5，N10-甲烯四氢叶酸作为甲基供 体，甲基化生成dTMP，5，10-甲烯四氢叶酸提供甲基后生成为二氢叶酸，后者在二氢叶酸还 原酶作用下，重新生成四氢叶酸，从而构成胸腺嘧啶循环，为DNA合成提供原料。胸苷酸合 成酶还是体内调节四种核苷酸平衡的关键酶，是DNA合成和修复的限速酶，在快速增值的细 胞中(如胚胎发育阶段的细胞)，胸苷酸合成酶高度表达，该酶受到抑制后会导致胸腺嘧啶缺 失，TTP池受损，dUTP聚集，大量尿嘧啶错掺入DNA，引起DNA单链或双链断裂，造成DNA 不稳定和突变增加。叶酸缺乏的人和动物细胞中已经观察到尿嘧啶错掺，DNA双链断裂。在 肿瘤研究中，抑制胸苷酸合成酶造成胸腺嘧啶缺失(thymidylate deprivation)，可以导致 胸腺嘧啶缺失性死亡(thymidylate death)，从而达到治疗肿瘤的效果。叶酸代谢及其叶酸 相关代谢，具体通过哪条代谢途径发挥作用以及叶酸相关代谢中哪些代谢是引起NTDs的独立 因素尚不完全清楚。因此人们更需要一个可以模拟出dTMP代谢障碍诱导引起NTDs的动物模 型来探索其机制。