新型丹皮酚衍生物的设计、合成与抗炎活性评价

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T-Lak细胞起源蛋白激酶(TOPK),又称PDZ结合激酶(PBK),被鉴定为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的一个新成员,并在各种活跃分裂的细胞中高表达。TOPK作为MAPKs的上游蛋白,与各种炎症的发生、DNA损伤、细胞凋亡以及肿瘤的形成密切相关,并且已经被确认参与体内多条信号通路的传导。虽然近年来多有报导TOPK的抑制有利于多种炎症的预防与治疗,并且近来被认为是治疗皮肤炎症的有效治疗靶点。但是尚未报道TOPK活性与皮肤炎症的内在关系与机制。本研究中,我们采用了一种片段生长的方法来修饰丹皮酚的结构。首先脲基被广泛应用于药物优化,因为尿素功能能够与蛋白质或受体靶点形成多个稳定的氢键。为了发现具有较强抗炎活性的丹皮酚衍生物,我们尝试在甲氧基的邻位引入了能够调节药物效价、选择性和提高药物性质的尿素连接物来观察其抗炎活性的变化。此外,在活性和毒性平衡的基础上,用不同类型的胺、杂环/环胺、烷基胺和苯胺取代,进一步得到了 38个化合物(A-D)。在合成方案上,我们以丹皮酚为原料,首先对丹皮酚的5位进行硝化引入硝基,并进一步催化加氢还原为氨基,所得的中间体5-氨基丹皮酚在三光气作用下生成异氰酸酯,最后与胺反应得到目标化合物。首先我们通过检测LPS诱导的Raw264.7细胞产生的NO来评价所有化合物的抗炎活性。还评价了对实验中用到的两种细胞系RAW264.7和HaCaT细胞系的细胞毒性;另外还通过使用LO2细胞进行MTT实验来评价了肝毒性。对于抗增殖活性,我们建立了 LPS刺激的HaCat细胞的过度增殖模型来评价。其中,发现了化合物B12,为最佳化合物(Raw264.7,IC50=2.14μM),低毒性(三个细胞系MTT IC50均大于50μM)和细胞的剂量依赖性抗HaCaT过度增殖。除此之外,还对化合物进行了靶标验证,并对其作用机制进行了初步研究。在CETASA实验中,通过梯度变性然后使用免疫印迹法,证明了目标化合物和靶蛋白的结合,其次又在免疫印迹法中确定了该化合物可干扰TOPK的磷酸化,从而抑制TOPK-p38/JNK信号通路以及TOPK下游通路皮肤炎症相关蛋白的磷酸化和表达,同时也抑制了炎症细胞因子的过表达。同时,本研究还对化合物成药性进行了研究,通过计算机软件ADMET对其溶解度等性质进行了预测。人和鼠的肝微粒体实验结果显示目标化合物具有较好的代谢稳定性。体内实验发现,目标化合物作用于咪喹莫特诱导的小鼠银屑病样皮肤炎症模型,这是一种广泛模拟临床银屑病症状的模型,结果显示化合物B12在治疗期间以及地塞米松治疗组均以剂量依赖的方式显著减轻了红肿、鳞屑、皮肤增厚和PASI评分。对皮肤组织进行HE组织病理学分析发现咪喹莫特诱导小鼠表现为银屑病病变,包括颗粒层缺失、表皮增生、棘皮细胞层增厚、角化不全、炎症细胞浸润。化合物B12成功地减少了银屑病样小鼠的鳞片、厚度和红斑,从组织病理学上减轻了角化过度、棘皮细胞增殖和炎症细胞浸润。其次,对组织蛋白进行研究发现发现咪喹莫特诱导的小鼠均有各种相关蛋白的过表达。化合物B12处理后,各蛋白的表达水平均显著降低,且呈剂量依赖性。值得注意的是,化合物B12抑制了皮肤组织中增殖相关蛋白STAT3和癌前因子PCNA的表达。此外,对皮肤组织样中的炎症因子IL-1β也进行了检测,目标化合物同时抑制了炎症因子的表达。总的来说,我们通过对天然产物丹皮酚的改造,设计合成了 38个化合物,评价了其抗炎活性。同时对其构效关系进行了梳理,烷基胺取代对丹皮酚活性没有明显改善,而苯胺取代的化合物相对于苄胺和苯乙胺取代则有明显提升,其中间三氟甲基取代的化合物B12具有最佳的抗炎活性,对RAW264.7细胞中NO抑制的IC50为2.14μM。并对其作用机制进行了初步探讨,最后进行了体内实验验证了化合物的体内药效活性。
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