论文部分内容阅读
痛风是一种由嘌呤代谢紊乱引起的代谢性疾病，其最重要的生化基础是高尿酸血症。近年来，随着人们生活水平的提高，全球痛风和高尿酸血症的患病率逐步上升，已成为严重威胁人类健康的疾病之一。目前临床上用于治疗痛风的药物非常有限，主要依靠黄嘌呤氧化酶抑制剂(Xanthine oxidase inhibitors，XOI)和促尿酸排泄药，但这些药物普遍存在疗效差、副作用大等缺点。面对当前的严峻形势，研发新型安全高效的抗痛风药物迫在眉睫。
尿酸生成增加或肾脏排泄障碍是高尿酸血症和痛风发病的主要机制，其中90％的痛风是由肾脏排泄不足引起。随着化学生物学和蛋白质组学研究的深入，已发现大量尿酸转运蛋白参与尿酸的重吸收与分泌，其中尿酸转运蛋白1(Urate transporter 1，URAT1)是最主要的尿酸重吸收蛋白，它控制着肾小球滤过后90％以上的尿酸重吸收。通过抑制URAT1，可以减少尿酸的重吸收，增加尿酸的排泄，从而降低体内的血尿酸水平，减少痛风发作的可能性。
由于URAT1包含12个跨膜结构域，分子结构极其复杂，尚未解析出其蛋白的三维结构，无法开展基于靶标的合理药物设计。因此本论文通过分析近期文献和专利中报道的URAT1抑制剂的结构，对其构效关系进行总结，采用基于配体的合理药物设计方法，设计合成了两个系列全新结构的URAT1抑制剂。其中第一个系列以课题组前期优化雷西纳德得到的优势化合物Ⅱ-3a为先导，运用生物电子等排原理对其阴离子位点巯乙酸侧链进行进一步改造，设计合成了酰基磺酰胺类衍生物(系列Ⅰ)。第二个系列综合运用分子杂合和骨架跃迁的药物设计策略，将包含阴离子基团的吡啶巯乙酸侧链与包含羰基的芳杂环刚性骨架进行拼接，设计合成了四氢异喹啉(系列ⅡA)、苯并吗啉(系列ⅡB)衍生物。
其中系列Ⅰ大部分化合物的体外靶点URAT1的抑制活性与阳性药物雷西纳德相当，有4个化合物I6(IC50=7.68±0.47μM)、I10(IC50=7.56±0.52μM)、I14(IC50=7.31±0.62μM)、I15(IC50=7.90±0.47μM)的活性超过了雷西纳德(IC50=9.38±0.79μM)。此外系列Ⅰ化合物对另一尿酸转运蛋白Glucosetransporter9(GLUT9)也有一定的抑制作用，其中活性最好是化合物I10，IC50值为55.96±10.38μM。接着，我们对这4个化合物进行了进一步的动物体内降尿酸实验。结果显示，4个化合物均可有效降低小鼠体内血尿酸水平，其中化合物I10的血尿酸下降率达到73.29％，明显高于雷西纳德(26.89％)，推测是因其具有URAT1和GLUT9的双重抑制活性，后续测试显示I10同时具有良好的理化性质和较低的小鼠体内急性毒性。
系列ⅡA、系列ⅡB所有化合物均具有一定的URAT1抑制活性，且多数与雷西纳德相当，其中ⅡA-s4(IC50=9.82±2.27μM)和ⅡB-s2(IC50=10.09±1.97μM)活性较好(雷西纳德IC50=8.44±2.21μM)。进而，我们从中优选了6个化合物及其对应的酯(共计12个化合物)进行了小鼠体内降血尿酸活性测试。结果显示，多数化合物的酸和酯具有相似的降血尿酸活性，其中ⅡA-s4(52.90％)和ⅡB-s4(40.93％)的降血尿酸能力高于雷西纳德(28.80％)。
综上所述，本论文采用基于配体结构的药物设计方法，综合运用电子等排、分子杂合、骨架跃迁等药物设计策略，设计合成了两系列结构新颖的稠杂环类URAT1抑制剂。通过体外靶标抑制活性筛选及小鼠体内降尿酸实验发现了多个具有显著活性的先导化合物，其中I10体内外活性尤为突出，具有进一步研发的价值。
尿酸生成增加或肾脏排泄障碍是高尿酸血症和痛风发病的主要机制，其中90％的痛风是由肾脏排泄不足引起。随着化学生物学和蛋白质组学研究的深入，已发现大量尿酸转运蛋白参与尿酸的重吸收与分泌，其中尿酸转运蛋白1(Urate transporter 1，URAT1)是最主要的尿酸重吸收蛋白，它控制着肾小球滤过后90％以上的尿酸重吸收。通过抑制URAT1，可以减少尿酸的重吸收，增加尿酸的排泄，从而降低体内的血尿酸水平，减少痛风发作的可能性。
由于URAT1包含12个跨膜结构域，分子结构极其复杂，尚未解析出其蛋白的三维结构，无法开展基于靶标的合理药物设计。因此本论文通过分析近期文献和专利中报道的URAT1抑制剂的结构，对其构效关系进行总结，采用基于配体的合理药物设计方法，设计合成了两个系列全新结构的URAT1抑制剂。其中第一个系列以课题组前期优化雷西纳德得到的优势化合物Ⅱ-3a为先导，运用生物电子等排原理对其阴离子位点巯乙酸侧链进行进一步改造，设计合成了酰基磺酰胺类衍生物(系列Ⅰ)。第二个系列综合运用分子杂合和骨架跃迁的药物设计策略，将包含阴离子基团的吡啶巯乙酸侧链与包含羰基的芳杂环刚性骨架进行拼接，设计合成了四氢异喹啉(系列ⅡA)、苯并吗啉(系列ⅡB)衍生物。
其中系列Ⅰ大部分化合物的体外靶点URAT1的抑制活性与阳性药物雷西纳德相当，有4个化合物I6(IC50=7.68±0.47μM)、I10(IC50=7.56±0.52μM)、I14(IC50=7.31±0.62μM)、I15(IC50=7.90±0.47μM)的活性超过了雷西纳德(IC50=9.38±0.79μM)。此外系列Ⅰ化合物对另一尿酸转运蛋白Glucosetransporter9(GLUT9)也有一定的抑制作用，其中活性最好是化合物I10，IC50值为55.96±10.38μM。接着，我们对这4个化合物进行了进一步的动物体内降尿酸实验。结果显示，4个化合物均可有效降低小鼠体内血尿酸水平，其中化合物I10的血尿酸下降率达到73.29％，明显高于雷西纳德(26.89％)，推测是因其具有URAT1和GLUT9的双重抑制活性，后续测试显示I10同时具有良好的理化性质和较低的小鼠体内急性毒性。
系列ⅡA、系列ⅡB所有化合物均具有一定的URAT1抑制活性，且多数与雷西纳德相当，其中ⅡA-s4(IC50=9.82±2.27μM)和ⅡB-s2(IC50=10.09±1.97μM)活性较好(雷西纳德IC50=8.44±2.21μM)。进而，我们从中优选了6个化合物及其对应的酯(共计12个化合物)进行了小鼠体内降血尿酸活性测试。结果显示，多数化合物的酸和酯具有相似的降血尿酸活性，其中ⅡA-s4(52.90％)和ⅡB-s4(40.93％)的降血尿酸能力高于雷西纳德(28.80％)。
综上所述，本论文采用基于配体结构的药物设计方法，综合运用电子等排、分子杂合、骨架跃迁等药物设计策略，设计合成了两系列结构新颖的稠杂环类URAT1抑制剂。通过体外靶标抑制活性筛选及小鼠体内降尿酸实验发现了多个具有显著活性的先导化合物，其中I10体内外活性尤为突出，具有进一步研发的价值。