袁麗娟,王柯人,桑志培*
(1杭州市余杭區(qū)第一人民醫(yī)院藥劑科,杭州 311100;2南陽師范學院化學與制藥工程學院,南陽 473061)
阿爾茨海默癥(Alzheimer′s disease,AD),又稱老年性癡呆癥,是一種嚴重威脅老年人的慢性神經(jīng)退行性疾病,發(fā)病率隨著年齡增大而增高。其臨床主要表現(xiàn)為記憶功能減退、并伴有語言、記憶、認知、推理、定向力和判斷力等多種功能障礙,并逐漸喪失生活自理能力。AD患者腦內(nèi)主要病理學特征為β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)沉積形成的老年斑、異常Tau蛋白磷酸化形成的神經(jīng)元纖維纏結(neurofibrillary tangle,NFT)以及神經(jīng)元的丟失等[1]。阿爾茨海默癥國際協(xié)會(Alzheimer′s disease International,ADI)發(fā)布的《2015全球阿爾茨海默癥報告》指出,全球目前已有超過4 600萬人患上癡呆癥,用于癡呆的費用達到8 180億美元。據(jù)預測,到2050年,全球?qū)⒂?.315億人口受到AD的困擾[2]。目前FDA批準用于AD的臨床藥物乙酰膽堿酯酶(AChE)抑制劑和N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體拮抗劑只能在短時期內(nèi)改善AD癥狀,并不能有效阻止或逆轉(zhuǎn)病程[3]。因此,臨床上迫切需要研發(fā)具有新型作用特點的AD治療藥物。
AD病因復雜,其發(fā)病機制尚未完全闡明,隨著研究的深入,科研工作者提出了多種假說,如膽堿能假說、β-淀粉樣蛋白(Aβ)假說、Tau蛋白磷酸化假說和基因突變假說等[4]?;贏D疾病復雜的網(wǎng)絡藥理學理論,調(diào)控疾病網(wǎng)絡某一節(jié)點的單靶點藥物不能從根本上抑制AD的進程。針對誘發(fā)疾病的多個靶點、多個節(jié)點蛋白同時干預,從而調(diào)控整個疾病機制網(wǎng)絡的多靶點藥物,即所謂的“一藥多靶(One-Drug-Multiple-Targets)”有望成為防治AD更優(yōu)的策略[5-6]。
黃酮類化合物分布廣泛,是植物、蔬菜以及水果等自身產(chǎn)生的一類次生代謝產(chǎn)物。由于黃酮類化合物在抗氧化、保護心血管、抗腫瘤、抗神經(jīng)退行性疾病以及調(diào)節(jié)免疫力等方面有著重要的治療和預防功能,其已成為國內(nèi)外藥物研究的熱點[7]。盡管黃酮類化合物在治療AD方面具有潛在的效能,但仍存在生物利用度低、血-腦脊液屏障透過能力較差、缺失對膽堿酯酶的抑制活性等局限,因此有諸多結構修飾領域的研究進展。本文就黃酮類化合物在多靶點抗阿爾茨海默病藥物中的研究進展進行綜述,為其進一步開發(fā)研究提供理論參考依據(jù)。
黃酮類廣泛分布于蕓香科、菊科、玄參科、傘形科及豆科等被子植物中,黃芩素和黃芩苷是黃酮類的代表化合物。
Sheng等[8]在黃酮的B環(huán)進行結構改造合成了一系列黃酮類衍生物,并測試了膽堿酯酶抑制活性。研究結果表明,取代基對AChE抑制活性具有一定的影響,AChE抑制活性由大到小依次為哌啶、吡咯、N-甲基-N-乙基胺、二乙胺,當取代基位于B環(huán)的對位比間位顯示了更高的抑制活性,其中含有哌啶取代基且位于B環(huán)對位的化合物1顯示了最強的AChE抑制活性(IC50=0.034 μmol/L)(圖1),對丁酰膽堿酯酶的抑制活性較弱(IC50=75.2 μmol/L),分子對接研究進一步闡明了其作用機制,為開發(fā)新穎的選擇性AChE抑制劑提供了線索。
Luo等[9]設計、合成了一系列4-二甲胺黃酮衍生物,并測試潛在的抗AD多靶點活性。研究結果表明大部分化合物具有顯著的AChE和BuChE抑制活性,其中化合物2顯示了最強的AChE抑制活性,其IC50為1.83 μmol/L,良好的BuChE抑制活性,其IC50為5.01 μmol/L。酶動力學和分子對接研究表明了化合物2對AChE是混合型抑制,能夠同時結合AChE的催化位點(CAS)和外周陰離子位點(PAS)。硫磺素T法測試結果表明,在20 μmol/L濃度條件下,化合物抑制了自身誘導的Aβ聚集,其中化合物2顯示了顯著的抑制活性(45.8%)。氧自由基吸收能力-熒光探針(ORAC-FL)法表明了這些化合物顯示了有效的自由基捕捉能力,并且黃酮部分的二甲胺對自由基清除能力起到至關重要的作用。綜上所述,化合物2是一個潛在的多靶點抗AD的候選化合物(圖1)。
Li等[10]設計、合成了一系列黃酮衍生物,并測試了其抗AD多靶點的生物活性。研究結果表明,大部分化合物顯示了比母體化合物更好的AChE抑制活性,尤其是二乙胺基通過4個亞甲基碳鏈連接到黃酮骨架上的化合物3具有最強的AChE抑制活性,其IC50為0.13 μmol/L。構效關系結果表明,烷基鏈長度對AChE的抑制活性有一定的影響,當取代基為四氫吡咯,2-甲基哌啶和4-羥基哌啶時,含有4或者5個亞甲基碳鏈的化合物比含有2、3或者6個亞甲基碳鏈的化合物顯示了更好的AChE抑制活性,表明了最佳的碳鏈長度是4或5個亞甲基(圖1)。酶動力學研究和分子對接研究表明表明化合物3是混合型AChE抑制劑,能夠同時與AChE的PAS和CAS部位結合。
隨后,硫磺素T法測試了黃酮衍生物抑制自身誘導的Aβ聚集的能力。結果表明,側(cè)鏈的長度對抑制Aβ聚集的活性也有一定的影響,含有5個亞甲基碳鏈的化合物比含有4個碳鏈的化合物顯示了更好的抑制活性。另外,化合物3還具有金屬離子絡合作用。上述結果表明了化合物3是一個潛在的多靶點抗AD先導化合物。
Li等[11]設計、合成了一系列他克林-黃酮雜合體,希望能夠作為抗AD的多功能膽堿酯酶抑制劑。體外研究表明大部分化合物具有顯著的膽堿酯酶抑制活性,化合物4(圖1)顯示了均衡的藥理活性,其抑制AChE和BuChE的IC50分別為133和558 nmol/L。通過硫磺素T法測試了化合物4抑制自身誘導的Aβ1-42聚集的活性,其IC50為6.5 μmol/L。通過紫外可見光譜對金屬離子螯合能力進行了研究。隨著Cu2+和Fe2+濃度的增加,化合物4的吸收度也相應的增加,說明化合物4能有效地螯合Cu2+和Fe2+,且螯合比例都為1∶1。因此,化合物4是一個潛在的均衡的多靶點抗AD先導化合物,進一步的體內(nèi)研究還在進行中。
圖1黃酮類化合物的化學結構
Sang等[12-13]基于“多靶點策略”,將燈盞乙素苷元與卡巴拉汀的藥效團——氨基甲酸酯進行拼合,設計并合成了一系列燈盞乙素苷元-O-氨基甲酸酯衍生物。對于膽堿酯酶抑制活性,引入氨基甲酸酯基團后,大部分衍生物顯示了不同強度的AChE抑制活性,IC50從幾十微摩爾到幾微摩爾,其中擁有N,N-二乙胺基氨基甲酸酯片段的化合物5顯示了顯著的AChE抑制活性,其IC50為0.57 μmol/L。構效關系表明黃酮母核5-位甲氧基取代的衍生物比5-位羥基取代的衍生物顯示了更好的AChE抑制活性;氨基甲酸酯部分在黃酮母核4′-位比3′-位顯示了更好的AChE抑制活性。更進一步的研究結果表明,代表性化合物5可作為選擇性螯合劑與Cu2+和Al3+進行絡合,同時顯示了顯著的神經(jīng)保護作用,動物實驗表明,化合物5對東莨菪堿誘導的小鼠記憶障礙顯示了顯著的神經(jīng)保護效應(圖2)。
隨后Sang等[14]進一步采用多靶點藥物設計策略,將燈盞乙素苷元與多奈哌齊的藥效團進行結構拼合,設計并合成了一系列燈盞乙素-O-烷基胺類衍生物。生物活性評價結果表明,該類化合物顯示了更強的AChE抑制活性,且具有較弱的BuChE抑制活性,表明O-烷基胺片段的引入增強了乙酰膽堿酯酶的抑制活性和選擇性。同時母核5-位的取代基和烷基胺側(cè)鏈在黃酮母核的位置對AChE抑制活性也有不同程度的影響。研究結果表明烷基胺側(cè)鏈不同的NR1R2基團對AChE抑制活性的順序由大到小依次為:N-(2-甲氧基芐基)乙基胺、N-(2-甲氧基芐基)甲基胺、N-芐基哌嗪、N-芐基乙基胺、N-芐基甲基胺、N-甲基哌嗪。化合物6(圖2)顯示了較好的AChE抑制活性(IC50=0.62 μmol/L),且具有較好的選擇性(SI=100),酶動力學和分子對接研究表明化合物6是一個混合型AChE抑制劑。同時,化合物6顯示了更強的抗氧化活性和金屬離子絡合作用,化合物6還能夠顯著的抑制和解聚Aβ聚集,此外,化合物6具有較低的細胞毒性,且對H2O2誘導的PC12細胞損傷具有神經(jīng)保護作用。體內(nèi)實驗表明,化合物6在最佳劑量6.6 mg/kg時能夠改善東莨菪堿誘導小鼠的認知障礙,提高記憶和學習能力?;衔?是一個潛在的多靶點抗AD藥物,其進一步的結構優(yōu)化仍在進行中。
圖2燈盞乙素苷元衍生物
近期Sang等[15]在前期的基礎上,進一步對燈盞乙素苷元進行了改造,設計并合成了一系列燈盞乙素苷元-O-乙酰胺烷基芐胺衍生物。體外生物活性研究表明,母體化合物的膽堿酯酶抑制活性很弱,其IC50均大于500 μmol/L;所有目標化合物均顯示較好AChE抑制活性,大部分衍生物BuChE抑制活性較弱,表明O-乙酰胺烷基芐胺片段的引入可增強化合物對AChE的抑制活性和選擇性?;衔?(圖2)顯示了最強的AChE抑制活性,IC50=(0.051±0.003) μmol/L;較差BuChE抑制活性,IC50>500 μmol/L,是一個高選擇性的AChE抑制劑。酶動力學和分子對接研究進一步闡明了化合物7是一個混合型的AChE抑制劑,能夠同時作用于AChE的CAS和PAS部位。化合物7還顯示了金屬離子螯合能力、較強的抗氧化活性、良好的抑制和解聚Aβ聚集能力,以及對H2O2誘導PC12細胞損傷顯著的神經(jīng)保護作用。體內(nèi)實驗表明,化合物7具有較低的急性毒性,且能夠通過增強膽堿能的活力來改善東莨菪堿所致的記憶障礙。上述結構表明化合物7是一個潛在的多靶點抗AD活性化合物,其進一步作用機制研究仍在進行中。
異黃酮類主要分布在豆科植物中,也分布在???、鳶尾科被子植物中,大豆素和葛根素是異黃酮類的代表化合物。
Shi等[16]對染料木素的7位引入了二乙胺基丁烷氧基,得到了目標化合物8(圖3)。體外生物活性結果表明,化合物8是一個選擇性AChE抑制劑(IC50=0.17 μmol/L),酶動力學和分子對接研究表明8是一個混合型AChE抑制劑,能夠同時作用于AChE的CAS和PAS部位。實驗結果顯示8具有雌激素活性,并且對雌激素受體β顯示了高的特異性(解離常數(shù)Ki為2.86 nmol/L)。另外,化合物8在1 nmol/L時對Aβ誘導的SH-SY5Y細胞損傷具有顯著的神經(jīng)保護作用。因此化合物8是一個潛在的多靶點抗AD候選化合物。
Qiang等[17]設計、合成了一系列染料木素氨基甲酸酯類衍生物,并測試了相應的生物活性。研究結果表明,部分化合物對乙酰膽堿酯酶具有較強的抑制活性,其中化合物9顯示了最強的AChE抑制活性(圖3),其IC50為1.2 μmol/L。構效關系表明含有4-甲基哌嗪的化合物比含有4-芐基哌嗪的化合物顯示了更高的抑制活性;7,4′位含有雙嗎啉基或者4-甲基哌嗪基的化合物比含單嗎啉基或者4-甲基哌嗪基和化合物顯示了更好的抑制活性。氧化損傷模型測試結果表明,測試的化合物對H2O2誘導的PC12細胞氧化損傷具有顯著的神經(jīng)保護作用,在10.0 μmol/L濃度下,7或4′-單取代氨基甲酸酯類化合物的細胞存活率高于7,4′-雙取代氨基甲酸酯類化合物?;衔?為后期抗AD藥物的研發(fā)提供了重要依據(jù)。
Qiang等[18]在前期染料木素氨基甲酸酯類化合物的基礎上設計、合成了一系列叔胺系列衍生物,期望得到具有多靶點功能的抗AD候選藥物。研究結果表明大部分化合物具有較好的AChE抑制活性,并且AChE對BuChE有較高的選擇性,其中化合物10顯示了最強的AChE抑制活性(圖3),其IC50為0.09 μmol/L,表明O-烷基芐胺基團的引入增加了AChE的抑制活性,側(cè)鏈中烷基的長度對AChE抑制活性也有一定的影響,一般來講,對于染料木素7位修飾的衍生物,含有6個亞甲基的衍生物比含有3或者4個亞甲基顯示了更好的抑制活性;對于染料木素4′修飾的衍生物,含有4個亞甲基的衍生物比含有3或者6個亞甲基顯示了更好的抑制活性;對于染料木素7位和4′位修飾的衍生物,兩側(cè)都含有4個亞甲基的化合物10顯示了最強的AChE抑制活性。酶動力學的研究表明化合物10是一個混合型抑制,分子對接研究進一步證明了這個結論。
圖3染料木素衍生物
通過ORAC-FL法對染料木素叔胺衍生物的抗氧化活性進行了測試,所有的化合物都具有很強的抗氧化活性。另外,通過紫外可見光譜測定法對化合物10的金屬離子螯合效應進行了研究,結果表明化合物10可以與Cu2+和Al3+進行絡合,而不能與Fe2+和Zn2+進行絡合,說明了化合物10對金屬離子絡合具有一定的選擇性,且化合物10與Cu2+的絡合比例為1∶1。同時還研究了化合物10抑制Aβ聚集的能力,化合物10在25 μmol/L濃度時,對自身誘導的Aβ聚集的抑制率為35.0%,對Cu2+誘導的Aβ聚集的抑制率為77.8%;化合物10的濃度為100 μmol/L時,對HuAChE誘導的Aβ聚集的抑制率為36.2%。進一步的體內(nèi)研究表明化合物10能夠改善東莨菪堿誘導的記憶障礙。綜上這些結果表明,化合物10是一個潛在的多靶點抗AD的候選藥物。
查耳酮類大多分布在菊科、豆科、苦苣苔科等植物,代表化合物是異甘草素和補骨脂乙素。
Chen等[19]合成了一系列異甘草素衍生物,并測試了Aβ聚集和5-脂氧合酶的抑制活性作為雙靶點抑制劑來治療AD。硫磺素T法表明所有合成的化合物顯示了有效的抑制Aβ1-42聚集的能力,IC50為2.2~23.8 μmol/L。構效關系表明,查耳酮A環(huán)上4位取代基的引入增加了化合物的抑制活性,不同取代基的抑制活性趨勢如下:六元環(huán)胺>芳基胺≈醚類>烷基胺>羥基>甲氧基。其中化合物11顯示了較強的Aβ1-42抑制活性,其IC50為3.2 μmol/L。體外的5-脂氧合酶抑制活性表明大部分化合物顯示了較好的抑制活性,其中化合物11顯示了最強的5-脂氧合酶抑制活性,其IC50為6.1 μmol/L(圖4)。
化合物11和5-脂氧合酶的分子對接研究表明化合物11擁有強的抑制活性其中一個原因可能是取代基的長度和靈活性影響了氫鍵的形成和穩(wěn)定性,另一個原因是化合物的側(cè)鏈能夠嵌入了活性“口袋”的“深腔”?;衔?1和Aβ1-42分子對接研究表明11的B環(huán)與亮氨酸17通過σ-π相互作用,組氨酸13和B環(huán)上羥基的氧通過氫鍵相互作用。因此,化合物11是一個潛在的雙靶點抗AD先導化合物。
Rampa等[20]設計并合成了一系列氨基甲酸酯類查耳酮化合物,生物活性測試結果表明目標化合物顯示了良好的AChE抑制活性,IC50為0.81~1.80 nmol/L,然而,當碳鏈長度增加到10時,AChE抑制活性降低了近98%。化合物12(圖4)顯示了最強的AChE抑制活性(IC50=0.81 nmol/L),良好的BuChE抑制活性(IC50=106 nmol/L)。另外,化合物12對Aβ誘導的神經(jīng)毒性具有一定的保護作用,同時能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥反應,為AD的研究提供了先導化合物。
Jeon等[21]合成了一系列查耳酮衍生物,并測試了μ-calpain(μ-鈣蛋白酶)和cathepsin B(組織蛋白酶B)抑制活性。研究結果表明,化合物13(圖4)具有顯著的μ-calpain和cathepsin B抑制活性(IC50分別為18.83和6.34 μmol/L),另外在5 μmol/L濃度下,化合物13對H2O2誘導的SH-SY5Y細胞凋亡具有顯著的神經(jīng)保護作用。而且化合物13能夠減少p25的形成,tau蛋白磷酸化和不可溶Aβ蛋白的形成。酶動力學和分子對接研究也表明了化合物13能夠顯著抑制μ-calpain和cathepsin B。因此,化合物13通過抑制μ-calpain和cathepsin B是一個有效的AD治療候選化合物,其進一步的研究仍在進行中。
Wang等[22]合成了一系列新穎的查耳酮氨基甲酸酯類化合物,其結構修飾主要在查耳酮的1′,2′,3′,4′,5和6位,構效關系表明,當同時擁有兩個氨基甲酸酯取代(2′和4′)時,幾乎沒有膽堿酯酶抑制活性,當氨基甲酸酯單獨位于3′位時也幾乎沒有膽堿酯酶抑制活性,而膽堿酯酶位于1′,2′,5′和6′時位時則絕大部分化合物顯示了高選擇的丁酰膽堿酯酶抑制活性。另外,氨基甲酸酯片段對膽堿酯酶也有一定的影響,整體來說,N-乙基甲基胺和二甲胺顯示了較高的膽堿酯酶抑制活性,而二異丙基胺和二乙胺則顯示了較弱的抑制活性,其中化合物14(圖4)對乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶都具有顯著的抑制活性,其IC50分別為0.87和0.36 μmol/L。研究結果還表明化合物14具有較低的細胞毒性,并且在SH-SY5Y細胞中能夠降低氧化應激的產(chǎn)生?;衔?4是一個值得進一步發(fā)展的小分子化合物,其進一步的體內(nèi)研究仍在進行中。
Xiao等[23]設計并合成了一系列4′-氨基查耳酮-卡巴拉汀雜合體,研究結果表明,氨基甲酸酯的引入增強了AChE的抑制活性,絕大部分化合物為選擇性AChE抑制劑。構效關系顯示,母核的4-位擁有環(huán)胺取代基比非環(huán)胺取代基顯示了更高的抑制活性,其中4-位擁有吡咯環(huán)的化合物15(圖4)顯示了最強的AChE抑制活性(IC50=4.91 μmol/L),且對丁酰膽堿酯酶幾乎沒有抑制活性。AChE抑制動力學和分子對接結果表明化合物15能夠同時結合AChE的CAS和PAS部位。另外,化合物15具有顯著的抗氧化活性(ORAC=2.83 eq.),金屬離子螯合能力以及能夠抑制自身誘導和Cu2+誘導的Aβ1-42聚集(抑制率分別為89.5%和79.7%),并且化合物15是一個高選擇性的MAO-B抑制劑(IC50=0.29 μmol/L)。綜上所述,化合物15是一個潛在的抗AD候選藥物。
圖4查耳酮衍生物
橙酮類在中藥中比較少見,多存在與玄參科、菊科和苦苣苔科植物中,金魚草素是代表化合物。
Belluti等[24]合成了一系列噢哢類查耳酮-O-氨基甲酸酯衍生物,研究結果表明含有7個亞甲基的化合物絕大部分顯示了nmol/L水平的AChE抑制活性,其中擁有3,4,5-三甲氧基苯基的化合物16(圖5)顯示了最強的AChE抑制活性(IC50=0.52 nmol/L),且對BuChE也有良好的抑制活性(IC50=136 nmol/L),構效關系表明,當用α或β萘基、蒽基、苯基、二氯苯基取代化合物16中的3,4,5-三甲氧基苯基時,AChE抑制活性則明顯的降低,當取代為3,5-二氯苯基片段時,AChE抑制活性進一步減弱;進一步的當化合物16呋喃環(huán)結構中的氧原子被環(huán)戊酮、吡喃酮和環(huán)己酮取代時,AChE抑制活性同樣呈現(xiàn)不同形式的降低。另外,化合物16能夠抑制AChE誘導的Aβ聚集,上述研究結果為尋找新型的抗AD藥物提供了重要支撐。
Li等[25]設計并合成了一系列4-羥基噢哢類衍生物作為潛在的多靶點抗AD藥物,生物活性測試表明目標化合物對Aβ聚集顯示了良好的抑制活性,研究發(fā)現(xiàn),含有兩個羥基的化合物比一個羥基的顯示了更好的抑制活性,當6位羥基被二甲胺取代后抑制活性明顯降低,表明了羥基在抑制Aβ聚集中起著重要作用。單胺氧化酶抑制活性測試結果表明,化合物17(圖5)是最強的MAO-B抑制劑(IC50=0.226 μmol/L)。分子模擬對接進一步闡明了代表性化合物17的高抑制活性,而且化合物17具有抗氧化活性和金屬離子螯合性質(zhì),并且具有透過血-腦脊液屏障的能力,為新穎多功能抗AD藥物的發(fā)展提供了良好的基礎。
隨后,Li等[26]又合成了一系列噢哢曼尼席堿類衍生物,研究結果表明絕大部分化合物為選擇性AChE抑制劑,且具有良好的多重藥理性質(zhì),膽堿酯酶測試構效關系表明脂肪胺取代的衍生物比芐基胺取代的顯示了更高的AChE抑制活性。另外所有的曼尼席堿衍生物對BChE幾乎沒有抑制活性。其中化合物18(圖5)顯示了最強的AChE抑制活性(ratAChE,IC50=0.008 78 μmol/L;EeAChE,IC50=0.021 2 μmol/L;HuAChE,IC50=0.037 μmol/L),酶動力學和分子對接研究給出了合成的解釋。代表性化合物18還具有良好的抗氧化活性、神經(jīng)保護作用和金屬離子螯合能力,并且能夠抑制自身誘導和Cu2+誘導的Aβ1-42聚集?;衔?8對于開發(fā)新型的多靶點抗AD藥物是一個有希望的小分子化合物。
圖5噢哢類衍生物
二氫黃酮類分布較普遍,多存在與薔薇科、蕓香科、姜科、菊科、杜鵑花科和豆科植物中,陳皮素和甘草苷是代表化合物。
研究人員對橙皮苷作為治療AD潛在的先導化合物進行了研究。橙皮苷是柑橘類水果中大量存在的一種黃烷酮糖苷,具有抗氧化,鎮(zhèn)痛和抗高血壓等活性。Javed等[27]使用不同劑量的橙皮苷(19)(100和200 mg/kg)(圖6)處理鏈脲霉素導致的認知功能障礙的小鼠,結果表明橙皮苷能有效的阻止認知損害,通過有效的調(diào)節(jié)AChE的水平從而提高了記憶能力。更進一步研究表明,橙皮苷降低了還原型谷胱甘肽的水平,而且能夠通過抑制過量的炎癥性因子來保護神經(jīng)元細胞。因此,橙皮苷能有效的改善鏈脲霉素導致的小鼠記憶障礙,并通過改善神經(jīng)學行為,抑制炎癥性因子和抗氧化應激等,為治療AD提供了有效的治療思路。
圖6二氫黃酮類衍生物
二氫黃酮醇類存在于裸子植物、單子葉植物姜科的少數(shù)植物中,雙子葉植物中分布較普遍,在豆科、薔薇科植物中較多,水飛薊素和異水飛薊素是代表化合物。
Chen等[28]設計了一個他克林-水飛薊賓雜合前藥20(圖7),并測試了相應的生物活性。研究結果表明化合物20顯示了較好的AChE和BuChE抑制活性,其IC50分別為53.9和49.7 nmol/L。通過MTT法測試表明化合物20對谷氨酸誘導的HT-22細胞毒性具有一定的神經(jīng)保護作用。另外,在肝星狀細胞(HSC)的肝毒性模型中,化合物20的肝毒性明顯降低。大鼠體內(nèi)的實驗進一步表明,與對照組他克林相比,沒有觀察到化合物20的肝毒性和對細胞色素P450體系的影響。在東莨菪堿誘導的認知障礙模型中,化合物20能有效改善記憶功能障礙。
圖7二氫黃酮醇類衍生物
高異黃酮類和異黃酮類相比,其B環(huán)和C環(huán)之間多了一個-CH2-,主要存在于重要麥冬中,麥冬高異黃酮A是代表化合物。
Li等[29]設計并合成了一系列高異黃酮類衍生物,體外測試結果表明該系列化合物顯示了良好的多靶點抗AD活性,膽堿酯酶測試表明所有目標化合物表現(xiàn)了潛在的EeAChE抑制活性。構效關系揭示了胺基取代基及取代基的位置對抑制活性有顯著影響,整體來說,曼尼席堿的引入急劇增強了高異黃酮的AChE抑制活性,脂肪胺的取代基比芐基胺顯示了更強的AChE抑制活性,其中化合物21具有最強的AChE抑制活性(圖8),其IC50分別為2.49 nmol/L,酶動力學和分子對接研究表明,化合物21是一個混合型的AChE抑制劑,能夠同時作用于AChE的CAS和PAS部位。單胺氧化酶測試結果顯示化合物21具有良好的MAO-B抑制活性(IC50=1.74 μmol/L)?;衔?1在25 μmol/L濃度下對自身誘導和Cu2+誘導的Aβ聚集顯示了潛在抑制活性,同時還具有抗氧化活性(ORAC=1.65 eq.)和金屬離子螯合能力,對PC12細胞毒性小,具有較廣的治療安全范圍。因此化合物21對于多靶點抗AD藥物的發(fā)是一個潛在的候選化合物。
圖8高異黃酮類和噻噸酮類衍生物
有些化合物雖然不符合C6-C3-C6的基本骨架,但因具有苯并γ-吡喃酮結構,也將其歸為黃酮類化合物。如,呋喃色原酮類、苯色原酮類等。
Luo等[30]在呫噸酮骨架的基礎上設計并合成了一系列新穎的胺烷氧基噻噸酮衍生物。膽堿酯酶測試結果表明,所有目標化合物均比母體化合物顯示了更高的AChE抑制活性,且具有較弱的BuChE抑制活性,說明該系列化合物是選擇性AChE抑制劑。其中化合物22顯示了最強的AChE抑制活性(圖8),其IC50為0.59 μmol/L。酶動力學和分子對接研究進一步闡明了化合物22是一個混合型AChE抑制劑,能夠同時作用于AChE的CAS和PAS部位。單胺氧化酶測試結果表明目標化合物對MAO-A和MAO-B均有顯著的抑制作用,化合物22抑制MAO-A和MAO-B的IC50分別為1.01和0.90 μmol/L。同時化合物22對Aβ聚集也有顯著的抑制作用,其在25 μmol/L條件下對自身誘導和Cu2+誘導Aβ1-42聚集的抑制率分別為74.8%和87.7%。另外,化合物22還具有抗氧化活性和金屬離子螯合性質(zhì),且對SH-SY5Y細胞毒小,具有較廣的治療安全范圍。因此,化合物22對于開發(fā)新型的多靶點抗AD藥物是一個很有希望的候選化合物。
Wang等[31]從山竹里面分離得到了一系列呫噸酮衍生物,生物活性測試結果表明絕大部分分離到的天然呫噸酮衍生物能夠顯著抑制自身誘導的Aβ聚集,并且具有很強的抗氧化活性和金屬離子絡合能力。其中化合物α-mangostin(23),gartanin (24),garcinone C(25)和γ-mangostin(26)比Trolox顯示了更強的清除自由基能力(圖9),并且對谷氨酸誘導的HT22細胞死亡有潛在的神經(jīng)保護作用,另外化合物23,24,25和26能夠透過體外的血-腦脊液屏障。上述結果表明天然呫噸酮產(chǎn)物具有多靶點抗AD活性,為AD治療提供了先導化合物。
圖9呫噸酮類衍生物
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