1-苄基-1H-咪唑-5-甲酰胺类TGR5激动剂的设计、合成及生物活性评价

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背景TGR5受体属于G蛋白偶联受体(GPCRs)超家族中的一员,广泛表达于胃、小肠、脂肪组织、胎盘、脾和胆囊等人体组织中,并参与人体的多种生理功能。TGR5作为天然胆汁酸的膜受体,它激活后可以刺激肠内分泌细胞分泌GLP-1,达到调节能量代谢和糖代谢的目的;同时,还可以通过激活2型碘甲状腺原氨酸去碘酶(D2),使棕色脂肪组织和骨骼肌产热增加,加快能量消耗。因此,TGR5受体逐渐成为治疗糖尿病、肥胖症和其他代谢综合征的重要靶点。目前报道的TGR5激动剂多为甾体类化合物,但选择性差且副作用较明显,因此开发新型的非甾体类TGR5激动剂具有十分重要的意义。目的以依托咪酯为先导化合物,经结构优化和构效关系研究,得到一系列结构新颖、活性较好的非甾体类小分子TGR5激动剂。方法1.以依托咪酯为原料,经水解、取代和缩合反应得到化合物15a-p。2.以1H-咪唑-5-羧酸乙酯为原料,经取代、水解和缩合反应得到化合物19a-f。3.使用稳转的h TGR5-293T和m TGR5-293T细胞,通过均相时间分辨荧光(HTRF)技术,测定620 nm和665 nm的吸光度值,测试15a-p和19a-f对TGR5的激动活性。4.通过均相时间分辨荧光(HTRF)技术,在分子水平测试化合物19d和19e是否具有FXR选择性。5.37℃条件下,将化合物19d和19e与血浆共同孵育,不同时间点取样,通过质谱检测优势化合物是否具有血浆稳定性。6.将A549和Hela细胞接种于96孔板中培养24 h,分别加入化合物19d,19e继续培养24 h,最后加入CCK-8孵育1 h后进行检测,验证优势化合物是否有细胞毒性作用。7.将隔夜禁食的C57BL/6J雄性小鼠随机分为三组:正常对照组(0.25%CMC-Na)、化合物19d组(30 mg/kg)和化合物19e组(30 mg/kg)。给药60 min后灌糖(4.0 g/kg),不同时间点通过尾部取血测血糖,验证优势化合物是否具有改善葡萄糖耐量的作用。8.将隔夜禁食的C57BL/6J小鼠和TGR5-/-小鼠(TGR5KO)随机分为2组:对照组(0.25%CMC-Na)和化合物19d组(30 mg/kg)。给药60 min后灌糖(4.0 g/kg),5 min后眼球取血,4℃静置20 min后离心取血清测GLP-1水平,验证优势化合物19d是否通过激活TGR5受体刺激GLP-1的分泌。结果1.化学分子合成(1)对依托咪酯易代谢的酯键进行修饰,得到15a-p 16个衍生物。(2)对依托咪酯的苯环部分进行修饰,得到19a-f 6个衍生物。共合成得到22个新化合物,且所有化合物均经氢谱、碳谱、高分辨质谱确证。2.活性检测(1)对酯键片段改造中得到最优化合物15n,其N-环丙烷四氢喹啉片段为优势片段,h EC50值为0.33μM,同浓度下TGR5激动活性强于LCA。(2)对苯环片段改造中得到最优化合物19d、19e,其2,4-di Cl,2,5-di Cl为最佳取代基,h EC50值分别为6.8 n M,9.5 n M,同浓度下TGR5激动活性强于INT-777。(3)FXR选择性测试表明,化合物19d和19e在50μM的浓度下对FXR几乎没有激动活性。(4)血浆稳定性检测数据表明,化合物19d和19e与血浆孵育2小时后,剩余量均超过95%,稳定性较好。(5)CCK-8实验结果表明,使用50μM化合物19d和19e处理A549和Hela细胞后,其存活率均超过50%。(6)OGTT实验结果表明,化合物19d和19e在120 min内分别使血糖降低了15.8%和13.7%,化合物19d具有更明显的降糖作用。(7)ELISA实验结果表明,化合物19d刺激WT小鼠GLP-1的分泌,对TGR5-/-小鼠无明显作用。结论1.设计合成了22个以1-苄基-1H-咪唑-5-甲酰胺为母核的衍生物,最优化合物19d和19e对TGR5激动活性为6.8和9.5 n M,明显优于INT-777。2.化合物19d和19e具有良好的血浆稳定性,几乎无细胞毒性。3.化合物19d和19e是通过激活TGR5受体,刺激c AMP的分泌,进而刺激肠内分泌细胞分泌GLP-1达到调控血糖的目的。
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