ML355(CAS 号:1532593-30-8)是一种高度选择性的化学抑制剂,主要针对细胞色素P450 ω-3 环氧酶(CYP ω-3 epoxygenase),特别是抑制17,18-环氧二十碳四烯酸(17,18-EEQ)的合成。该化合物由美国国家卫生研究院(NIH)的分子库计划(Molecular Libraries Program)开发,分子式为C₂₀H₁₇ClFNO₃,分子量约373.81 g/mol。它属于小分子有机化合物,具有良好的水溶性和生物相容性,常以DMSO溶解剂形式储存于-20°C下,使用前需新鲜配制。
从化学结构上看,ML355 含有苯并咪唑骨架和氟取代基团,这种设计使其对CYP ω-3 epoxygenase具有高亲和力(IC₅₀ 约120 nM),而对其他CYP450亚型(如CYP2J2)抑制作用较弱(>10 μM),从而实现选择性抑制。在生物化学研究中,ML355 被广泛用于探讨环氧二十碳酸(EETs)及其类似物在炎症、心血管保护和代谢调控中的作用。
ML355 在体外实验中的应用
在体外实验中,ML355 常用于细胞水平的研究,以模拟炎症或氧化应激过程。其主要应用包括:
1. 炎症途径调控
ML355 通过阻断17,18-EEQ的生成,抑制下游促炎症信号通路,如NF-κB激活和前列腺素E2(PGE2)释放。在人肺微血管内皮细胞(HPMEC)或巨噬细胞(RAW 264.7)培养体系中,研究人员通常以浓度梯度(0.1-10 μM)添加ML355,结合LPS(脂多糖)刺激诱导炎症模型。实验步骤如下:
细胞培养与处理:将细胞接种于96孔板中,密度为5×10⁴细胞/孔,37°C、5% CO₂条件下培养24小时。随后加入LPS(100 ng/mL)预刺激1小时,再投加ML355处理4-24小时。
检测指标:使用ELISA测定TNF-α、IL-6等细胞因子水平;Western blot分析p-NF-κB/p65表达;qRT-PCR量化炎症相关基因(如COX-2)mRNA水平。结果显示,ML355 可显著降低炎症标志物表达,证明其在急性肺损伤(ALI)模型中的抗炎潜力。
这种应用有助于阐明17,18-EEQ在肺内皮屏障功能破坏中的作用,常用于高通量筛选新型抗炎药物。
2. 酶活性抑制实验
作为直接的酶抑制剂,ML355 在生化测定中用于验证CYP ω-3 epoxygenase活性。在重组酶表达体系(如HEK293细胞转染CYP酶基因)或肝微粒体提取物中,进行酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)或LC-MS/MS(液相色谱-质谱联用)分析。
实验协议:底物为花生四烯酸(AA,10 μM),加入ML355(浓度0.01-100 μM)共孵育30分钟于37°C。反应终止后,提取脂质产物,通过LC-MS量化17,18-EEQ生成量。抑制曲线拟合显示ML355的Ki值约为50 nM。
优势:相比广谱抑制剂如17-ODYA,ML355的选择性更高,避免了非特异性干扰,常用于解析CYP酶的底物特异性和动力学参数。
这些体外实验为理解脂质代谢在细胞信号传导中的作用提供了精确工具。
ML355 在体内实验中的应用
ML355 的体内应用主要集中在小鼠或大鼠模型中,聚焦于炎症相关疾病,如急性肺损伤、心肌缺血再灌注损伤和动脉粥样硬化。其药代动力学特性良好(半衰期约2-4小时),生物利用度高,适合腹腔注射(i.p.)或静脉注射(i.v.)给药。
1. 急性肺损伤模型
在LPS诱导的ALI小鼠模型中,ML355 被用于评估环氧酸介导的肺部炎症。典型实验设计:
动物分组:C57BL/6小鼠(8-10周龄,体重20-25 g),分为对照组、模型组和ML355治疗组(n=6-8/组)。模型组经气管内滴注LPS(5 mg/kg),治疗组预先i.p.注射ML355(10-20 mg/kg,-1小时)。
评估方法:24小时后,收集支气管肺泡灌洗液(BALF)计数白细胞浸润;HE染色观察肺组织病理(肺水肿、炎细胞浸润);ELISA检测BALF中MPO(髓过氧化物酶)和蛋白质含量。结果表明,ML355 显著降低肺损伤评分(减少约40-60%),通过抑制17,18-EEQ减少中性粒细胞募集。
机制探讨:结合遗传敲除小鼠(CYP ω-3-/-),进一步验证ML355的特异性靶点。该模型常用于开发针对ARDS(急性呼吸窘迫综合征)的治疗策略。
2. 心血管疾病研究
ML355 在心肌缺血再灌注(I/R)模型中的应用聚焦于保护内皮功能。实验中,使用Langendorff体外心脏灌流系统或冠状动脉结扎大鼠模型。
给药与监测:I/R前30分钟i.v.注射ML355(5 mg/kg)。实时监测心输出量(CO)和心肌梗死面积(TTC染色量化)。ML355 通过维持17,18-EEQ平衡,激活PI3K/Akt通路,减少ROS(活性氧簇)产生,从而降低梗死面积(约30%)。
分子水平分析:免疫荧光检测eNOS磷酸化水平;RNA-seq分析心肌转录组变化。该应用突显ML355 在调控血管张力和抗氧化应激中的潜力,适用于心衰或高血压相关研究。
此外,在动脉粥样硬化模型(ApoE-/-小鼠,高脂饮食诱导)中,ML355(口服,20 mg/kg/日,持续4周)可降低斑块形成,通过抑制炎症级联反应。
注意事项与局限性
在使用ML355 时,需注意潜在的脱靶效应:高浓度(>50 μM)可能影响其他脂质酶活性,如CYP4A。动物实验中,应监测肝肾毒性(血清ALT/AST水平)。作为研究工具,ML355 目前未进入临床试验,其应用限于基础科学和药物筛选。
总体而言,ML355 的实验应用为脂质信号传导提供了强大工具,推动了炎症和心血管领域的进展。未来,通过结构优化,可开发更具临床潜力的衍生物。