新型腙衍生物的合成及其在阿尔茨海默病治疗中的生物学评价

《RSC Advances》：Synthesis and biological evaluation of novel hydrazone derivatives for the treatment of Alzheimer's disease

阿尔茨海默病（AD）是一种高发且致死率较高的神经退行性疾病，当前治疗手段有限。本研究基于已知的乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制剂多巴胺酯（donepezil）的分子骨架，设计并合成了27种新型二氢噻唑酮基水杨酸酯衍生物，系统评估其AChE/BChE抑制活性、细胞毒性及分子作用机制。结果表明，化合物（编号未明确）对AChE抑制活性最高（IC50=0.039±0.001 μM），且对BChE抑制活性显著低于AChE（选择性指数SI=85.231），同时显示良好的细胞毒性安全性（IC50=3.324±0.155 μM）。分子对接和动态模拟证实该化合物与AChE的Trp286、Tyr337、Phe338等关键残基形成稳定的π-π堆积和氢键相互作用，且模拟显示其复合物结构在100纳秒内保持高度稳定。该研究为AD靶向治疗提供了新型候选分子和结构优化策略。

　　阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是一种日益严重的神经退行性疾病，其发病率正在迅速上升。作为一种全球性健康挑战，AD的复杂病理机制使得治疗方案的研发充满困难。目前，虽然医学界已取得诸多进展，但AD的治愈仍是一个未解难题，且其对患者生活质量的影响显著，死亡率也持续攀升。因此，开发有效的治疗药物已成为全球医学研究的重点。本文探讨了基于多巴胺类药物多奈哌齐（Donepezil）分子骨架设计的27种新型杂化分子，这些分子结合了二氢噻唑基腙和苯基哌啶基结构，以期提高对乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制活性，从而改善AD的治疗效果。

AChE是AD治疗中的关键靶点之一，因为其负责乙酰胆碱（ACh）的水解，而ACh水平的下降是AD患者认知功能减退的重要因素。目前，多数AChE抑制剂仅能缓解症状，无法从根本上阻止疾病的进展。因此，研究人员致力于设计具有更优结构特性的新型AChE抑制剂，以实现对AChE的高效抑制，同时减少对其他酶如丁酰胆碱酯酶（BChE）的非特异性作用。这不仅有助于提高药物的靶向性，还能降低副作用，提高治疗的安全性和有效性。

本文研究的化合物基于多奈哌齐的结构，结合了二氢噻唑基腙和苯基哌啶基的药效团，以增强其对AChE的抑制能力。这些化合物通过多种方法进行合成和表征，包括红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）和高分辨率质谱（HRMS）。合成过程分为几个阶段，首先通过哌啶与1-(4-氟苯基)乙烷-1-酮在二甲基甲酰胺（DMF）中回流反应得到中间体，随后通过肼与不同取代的异硫氰酸酯在冰浴条件下反应，生成相应的噻唑基腙中间体。最后，通过回流反应在乙醇中合成目标化合物，这些化合物具有不同的取代基团，如甲基、乙基和烯丙基，以调节其亲脂性和空间结构，从而影响其与AChE的结合能力。

实验结果表明，这些化合物对AChE表现出显著的抑制活性，其中某些化合物的抑制效果甚至优于多奈哌齐。然而，这些化合物对BChE的抑制活性较低，显示出对AChE的特异性。这种选择性对于AD治疗尤为重要，因为BChE的抑制可能带来不必要的副作用。通过细胞毒性测试，研究还发现这些化合物在NIH3T3成纤维细胞中无显著毒性，其中某化合物表现出最高的选择性指数（SI），表明其在抑制AChE的同时对正常细胞的影响较小，具有良好的安全性和选择性。

为了进一步验证这些化合物的分子作用机制，研究人员进行了分子对接（molecular docking）和分子动力学（molecular dynamics, MD）模拟。分子对接分析显示，这些化合物能够稳定地结合在AChE的活性位点，并通过氢键和π-π相互作用与关键残基如色氨酸（Trp286）、酪氨酸（Tyr337）和丝氨酸（Ser293）形成作用。这种结合模式与已知的AChE抑制剂类似，表明这些化合物具有良好的药效学特性。MD模拟进一步确认了化合物与AChE之间的动态稳定性，显示其在100纳秒的模拟过程中保持结构稳定，且与AChE活性位点的关键残基持续相互作用，这为化合物的进一步优化提供了理论依据。

此外，研究还对这些化合物的药代动力学特性进行了预测分析，包括吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）。通过计算工具如pkCSM和SwissADME，研究人员评估了化合物的理化性质和药代动力学参数。结果显示，这些化合物具有良好的吸收能力，表现出高渗透性，并且在体内分布良好。然而，其水溶性较低，这可能会影响口服生物利用度。因此，未来的研究可能需要通过配方优化或结构修饰来提高这些化合物的水溶性，从而改善其临床应用潜力。

研究还发现，这些化合物对某些药物代谢酶如CYP2C19和CYP3A4表现出抑制作用，这可能会影响其在体内的代谢过程。因此，需要进一步评估其代谢特性和潜在的药物相互作用，以确保其在临床应用中的安全性和有效性。此外，研究还对化合物的肝毒性进行了预测，结果显示大多数化合物不具有显著的肝毒性，这为它们作为潜在的AD治疗药物提供了支持。

综合来看，这些基于二氢噻唑基腙和苯基哌啶基的化合物在结构设计、合成、药效学评估和药代动力学预测方面均表现出良好的特性。它们对AChE具有显著的抑制活性，同时对BChE的抑制较弱，显示出良好的选择性。此外，这些化合物在细胞毒性测试中表现出较低的毒性，具有较高的选择性指数，这表明它们在体内的安全性较高。分子对接和MD模拟进一步支持了这些化合物在AChE活性位点的稳定结合，显示出它们作为AD治疗药物的潜力。

未来的研究应集中在这些化合物的结构优化上，以提高其水溶性和代谢特性，同时确保其在体内的稳定性。此外，还需要进一步的体内实验来验证其药效学特性，并评估其在AD模型中的治疗效果。这些研究将有助于开发更有效的AChE抑制剂，为AD患者提供新的治疗选择。