新型吡咯烷-2-酮杂化衍生物的发现及其在临床前模型中表现出的强效抗癫痫和镇痛作用

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Discovery of novel hybrid pyrrolidin-2-one derivatives exhibiting potent antiseizure and antinociceptive effects in preclinical models

本研究针对药物难治性癫痫和疼痛相关疾病治疗需求，设计合成了一系列基于吡咯烷-2-酮骨架的新型杂化衍生物。研究结果显示，先导化合物(R)-9在MES、6 Hz(32/44 mA)等多种癫痫模型中表现出强效广谱抗癫痫活性，ED50值为26.3-64.3 mg/kg，同时具有显著镇痛作用。该化合物通过多靶点机制（TRPV1拮抗、钠通道抑制）发挥作用，展现了良好的药代动力学特性和安全性，为开发新型多功能治疗药物提供了重要候选分子。

　　

癫痫是一种影响全球超过7000万患者的慢性神经系统疾病，尽管过去三十年中抗癫痫药物（ASMs）的数量已超过30种，但约三分之一患者使用现有药物仍无法实现持续无发作。药物难治性癫痫（DRE）患者面临过早死亡、损伤、心理社会功能障碍和生活质量下降的风险增加，因此开发更有效的疗法始终是紧迫的临床需求。

近年来，多靶点药物策略在癫痫治疗领域展现出巨大潜力。这种策略通过设计能够同时调节互补生物靶点的杂交或嵌合分子，通过更广泛的协同作用机制增强疗效。吡咯烷-2-酮骨架作为左乙拉西坦（LEV）和布瓦西坦（BRV）等上市药物的核心结构，已成为设计新型抗癫痫化合物的最有前景的母核之一。

在此背景下，波兰雅盖隆大学医学部的研究团队在《Biomedicine》上发表了一项创新研究，报道了一系列基于吡咯烷-2-酮骨架的新型杂化衍生物的发现。该研究采用框架组合方法，设计、合成并通过体外和体内实验全面评估了这些新化合物，旨在开发具有强效抗癫痫和镇痛活性的多靶点候选药物。

研究人员主要运用了化学合成与表征、体内药效学评价、药代动力学研究和体外机制研究等关键技术方法。动物实验使用了瑞士白化雄性小鼠，包括急性癫痫模型（MES、6 Hz、ivPTZ测试）、PTZ点燃模型以及多种疼痛模型（福尔马林试验、辣椒素诱导疼痛、奥沙利铂和链脲佐菌素诱导的神经病理性疼痛）。体外研究涉及TRPV1通道拮抗活性测试、钠通道功能分析、代谢稳定性评估和细胞毒性试验等。

3.1. 化学合成

研究团队通过系统的合成路线成功制备了目标化合物6-10及其对映体(R)-9和(S)-9。所有最终化合物均以良好产率（>85%）获得，结构经¹H NMR、¹³C NMR和LC-MS确认，纯度超过98%。手性HPLC分析显示对映体过量（% ee）大于99%，确保了光学纯度。

3.2. 抗癫痫活性

在初步筛选中，化合物8-10在MES和6 Hz（32 mA）模型中表现出强效保护作用。其中化合物9在6 Hz（32 mA）模型中ED₅₀值为28.0 mg/kg，在MES模型中ED₅₀值为53.7 mg/kg，展现出广谱抗癫痫特性。进一步评估显示，(R)-9在6 Hz（44 mA）药物难治性癫痫模型中也具有显著活性（ED₅₀ = 37.8 mg/kg），优于丙戊酸（VPA）和左乙拉西坦（LEV）。

3.3. ivPTZ癫痫阈值测试和神经肌肉强度影响

(R)-9在ivPTZ测试中显著提高了肌阵挛抽搐和全身性阵挛的癫痫阈值，且不影响神经肌肉强度，表明其抗癫痫作用并非源于肌肉松弛或镇静效应。

3.4. PTZ诱导的小鼠点燃模型

在PTZ点燃模型中，(R)-9在最高测试剂量（80 mg/kg）下轻微抑制了点燃进展，但差异未达到统计学显著性。行为测试显示该化合物不影响自发 locomotor 活动、焦虑样或抑郁样行为。

3.5. PTZ点燃小鼠海马和皮层中GABA和谷氨酸浓度的影响

(R)-9处理使PTZ点燃小鼠海马中GABA和谷氨酸浓度轻微增加，类似VPA的效果，表明其对神经递质系统具有调节作用。

3.6. PTZ点燃小鼠海马和皮层中BDNF和proNGF表达

研究发现PTZ点燃导致成熟BDNF（mBDNF）表达显著升高，而(R)-9和VPA处理逆转了海马中mBDNF的过度表达，提示其可能通过调节神经营养因子表达发挥抗癫痫作用。

3.7. 自发电图爆发放电的体外模型

在 kainate 诱导的癫痫样活动体外模型中，(R)-9（120 μM）显著增加 recurrent epileptiform discharges（REDs）的持续时间并降低其频率，效应与增强GABA能神经传递的抗癫痫药物相似。

3.8. 辣椒素诱导的小鼠低温影响

化合物8和9单独给药不影响核心体温，且不逆转辣椒素诱导的低温，表明其TRPV1拮抗特性与第一代TRPV1拮抗剂不同，可能避免了体温调节副作用。

3.9. 镇痛活性

(R)-9在多种疼痛模型中表现出强效镇痛活性：在福尔马林试验中ED₅₀值为40.8-60.6 mg/kg；在辣椒素诱导疼痛模型中ED₅₀值为63.3 mg/kg；在奥沙利铂和链脲佐菌素诱导的神经病理性疼痛模型中也能有效缓解机械性异常疼痛。

3.10. 药代动力学研究

药代动力学评估显示，(R)-9经腹腔给药后迅速吸收，脑组织分布良好，脑/血清C_max和AUC比值分别为0.93和1.29。该化合物在坐骨神经中表现出时间依赖性积累，提示其在神经病理性疼痛治疗中可能具有持续效应。

3.11. 体外结合和功能实验

机制研究表明，(R)-9具有多模式作用机制：对TRPV1通道表现出拮抗活性（IC₅₀ = 7.1 μM）；对电压门控钠通道 site 2 有高亲和力（10 μM时抑制89.6%）；对Cav_1.2钙通道有中等抑制作用。这些特性共同贡献了其抗癫痫和镇痛活性。

3.12. 体外ADME-Tox评估

ADME-Tox特性评估显示，(R)-9具有中等代谢稳定性（人肝微粒中120分钟后剩余53.24%），主要代谢途径为酮还原。该化合物对CYP3A4有可逆性抑制，但对CYP2D6和CYP2C9抑制较弱。肝细胞毒性试验表明其在治疗浓度下安全性良好。

本研究系统性地开发了一类新型吡咯烷-2-酮杂化衍生物，其中先导化合物(R)-9展现出强效广谱抗癫痫和显著镇痛活性。其多靶点作用机制（TRPV1拮抗、钠通道抑制）为同时治疗癫痫和疼痛相关疾病提供了新策略。良好的药代动力学特性和安全性特征支持其进一步临床前开发价值。

该研究的创新性在于成功将多靶点药物设计策略应用于吡咯烷-2-酮骨架，开发出具有双重药理活性的候选化合物。特别是(R)-9在6 Hz（44 mA）药物难治性癫痫模型中的高效性，为治疗难治性癫痫提供了新希望。同时，其强效镇痛活性而不产生镇静副作用，展示了作为非阿片类镇痛剂的潜力。

未来研究方向包括在更多癫痫模型（如匹鲁卡品诱导的癫痫持续状态、拉莫三嗪耐药杏仁核点燃模型）中验证其疗效，以及进一步阐明其详细作用机制。这种合理设计的同时调节癫痫和疼痛通路中协同靶点的策略，可能代表了一种具有双重抗癫痫和非阿片类镇痛功效的新型治疗策略。