乌梅抗结核杆菌成分的活性跟踪及结构修饰

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结核病(Tuberculosis,TB)是一种由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)引起的传染性疾病。结核杆菌通常由呼吸道传播,主要侵犯肺,此外还可感染其它组织器官。近年来,由于人口流动频繁,结核分枝杆菌与艾滋病毒等病原体交叉感染,以及抗结核药物的不规范使用等原因,使结核病控制面临重大挑战。中国不但结核病患者的基数大,而且耐药菌株的比例也相对较大,形势十分严峻,因此研发新型抗结核杆菌药物具有重大意义。乌梅为蔷薇科植物梅的干燥近成熟果实,具有敛肺、涩肠、生津、安蛔的功效。前期发现,乌梅的乙醇提取物具有抗结核杆菌活性,活性部位为乙酸乙酯萃取物,本课题拟采用活性跟踪分离方法,分离鉴定活性分子,并进行结构修饰,为研发新型抗结核杆菌药物奠定基础。采用乙醇热回流法得到乌梅乙醇提取物(434.4 g),用乙酸乙酯萃取,得到乙酸乙酯部位(117.3g),用硅胶柱色谱对乙酸乙酯部位进行分离,得到FrA(11.23g)、FrB(13.71 g)、FrC(17.24 g)、FrD(21.63 g)、FrE(15.39 g)、FrF(25.47 g)六个组分,进行活性跟踪后,显示FrE部分对结核杆菌的抑制活性最好,MIC值为200μg/mL,其余部分MIC值均大于200μg/mL。通过硅胶柱色谱对FrE部分继续跟踪分离,得到活性单体化合物1,鉴定为5-羟甲基糠醛,抑制结核杆菌的MIC值为120μg/mL。将5-羟甲基糠醛与O-(四氢-2H-吡喃-2-基)羟基胺反应,得到化合物2(5-羟甲基糠醛肟),其MIC为60μg/mL,化合物2的活性比化合物1提高了1倍。基于化合物1通过肟化反应增强抗结核杆菌活性的实验基础,我们认为,肟类化合物可能普遍具有抗结核杆菌活性。选择肉桂醛、吲哚-3-甲醛、吡啶-2-甲醛、水杨醛、4-氰基苯甲醛、3,4,5-三甲氧基苯甲醛,与羟氨羧酸苄酯、羟胺磺酸、O-(四氢-2H-吡喃-2-基)羟基胺、盐酸羟胺进行肟化反应,吲哚-3-甲醛与硫代氨基脲进行席夫碱反应,得到了8个化合物。抗结核杆菌试验结果表明,化合物3、4、5的MIC为10μg/mL,化合物6、7的MIC值为20μg/mL,化合物8、9、10的MIC值均大于20μg/mL。KatG酶是结核杆菌分解胞内氧自由基的关键酶,抑制KatG将导致H2O2累积,致使结核杆菌死亡。为探讨上述化合物的作用机制,首先进行分子虚拟对接,结果表明,化合物5与KatG酶具有较强的亲和力,对接分值为107.98。采用紫外分光光度法测定KatG酶活力,化合物5对KatG酶的抑制率为11%,是10个化合物中最高的,化合物5抑制结核杆菌的MIC值为10μg/mL,可见实测值与虚拟对接打分是吻合的。化合物10抑制结核杆菌的MIC值大于20μg/mL,但是与KatG酶虚拟对接的分值较高(90.58),实际测得化合物10对KatG酶的抑制率为7%,我们认为该化合物苯环上的3个甲氧基限制了该分子的跨膜转运,导致其实际抗菌作用下降。从总体上看,10个化合物的抗结核杆菌活性与KatG酶抑制率存在明显的相关性。综上所述,本课题通过肟化反应将化合物上的醛基修饰为肟基,化合物抗结核杆菌活性明显提高,为研发具有新作用机制的抗结核杆菌分子提供了新思路。
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