论文部分内容阅读
自青霉素发现以来，抗生素已有80多年历史。然而细菌感染性疾病仍然严重威胁着人类健康，随着临床抗生素的推广及不合理使用，细菌的耐药性问题日益严重。因此，当前急需结构独特的新型抗菌药物以抵抗耐药性细菌引起的感染，而从天然产物中寻找新型抗菌候选药物已成为抗菌药物研究发展的一个重要方向。 20(S)-原人参二醇（20(S)-PPD）是人参皂苷的主要活性成分之一，具有抗肿瘤、抗菌等活性。本课题组前期研究发现20(S)-PPD对革兰氏阳性菌S.aureus(16μg/mL)和B. sub（32μg/mL）以及革兰氏阴性菌E. coli和A. baum（64μg/mL）表现出体外抑菌活性，具有抗菌研究价值。因此，本论文运用半合成方法，通过结构修饰对其进行结构改造，设计合成一系列20(S)-PPD衍生物，以期得到结构新颖、高效低毒的新型抗菌化合物。 以人参二醇组总皂苷经碱降解纯化得到的20(S)-PPD为原料，在间氯过氧苯甲酸作用下环氧化，得到一对Ocotillol型差向异构体OR和OS，20(S)-PPD经三氧化铬氧化得化合物OE。对先导化合物OR，OS，OE的3-OH进行结构修饰，主要得到4个系列共计25个目标化合物，包括：多胺类衍生物（I1-4）、二胺类衍生物（II1-6）、硝酸酯类衍生物（III1-6）、氨基酸类衍生物（IV1-9）。结构均经1H-NMR、13C-NMR和HR-MS/MS确认，为未见文献报道的新化合物。 选取五种常见的革兰氏阳性菌和阴性菌，对当前已合成的25个目标化合物进行体外抗菌活性筛选。抑菌活性结果表明，多胺类衍生物I1-4以及氨基酸类衍生物IV1-9对革兰氏阳性菌B.sub和S.aureus的抑菌活性尤为显著，其中化合物I1、I4、IV1、IV2、IV3、IV5、IV6和IV7的活性与阳性药物卡那霉素相当。化合物I1-3同时具有杀菌活性，其中化合物I1杀菌活性最好，I2和I3的活性次之。 采用MTT法测试化合物I1-4对正常人肾小管上皮细胞（HK2）和人子宫颈癌细胞（SIHA）的细胞毒活性。研究发现，化合物I1-4对HK2和SIHA细胞的生存率没有明显的影响，因此化合物的抗菌或杀菌活性并非由细胞毒性引起。初步证实，此类衍生物在发挥抗菌作用时，对细胞基本无毒。 以目标化合物IV4为测试化合物，利用B.sub168、B.sub BS125、B.sub BS3在落射荧光显微镜下所显荧光位置的不同，初步研究Ocotillol型衍生物的体外抗菌作用机制。结果表明此类衍生物发挥抗菌作用的靶点主要集中于细胞膜。 为研究硝酸酯类衍生物（III1-6）抗菌活性与NO释放量的关系，分别进行100μmol/L、500μmol/L两个浓度下NO释放量的测定。结果显示，化合物III1-6均可在1-2 h内达到NO释放量最高点，且具有浓度依赖性，但是NO释放量较低，可能会影响其发挥抗菌作用。 利用Surflex-dock模块虚拟研究化合物I1、I4、IV1、IV2、IV3、IV5、IV6和IV7的抗菌作用机制，数据表明此类衍生物对青霉素结合蛋白和β-内酰胺酶具有一定的亲和力，尤其是化合物IV3。因此，此类化合物的抗菌作用机制具有进一步研究价值。 根据体外抗菌活性筛选结果，初步总结25个衍生物抗菌活性的构效关系。先导化合物OR、OS、OE的E环结构对衍生物的抗菌活性影响较小，而脂肪族多胺侧链以及氨基酸侧链对3-OH修饰后可显著提高各自先导化合物的体外抗菌活性。 本论文共设计合成4个系列25个衍生物，并对其进行了体外抗菌活性测定、细胞毒活性测试、抗菌作用机制的初步研究、NO体外释放、分子对接等方面研究。在此基础上，初步总结此类衍生物发挥抗菌活性的构效关系，为从天然产物中开发新型抗菌药物提供了指导。