合成、计算机模拟研究以及含肼基-草酰氨基酸衍生物与非甾体抗炎药（NSAIDs）的生物学研究

《Next Research》：Synthesis, In Silico Studies and biological studies of Hydrazido-Oxamoyl Amino Acid Derivatives with NSAID

本研究合成了新型NSAID衍生物，通过将氨基酸与异羟肟酸氨基甲酰基团共价结合，构建了水杨酸-氨基酸-异羟肟酸氨基甲酰基团-NSAID四元复合物。经IR、UV、质谱及核磁共振确证结构，发现化合物1和2对乳腺癌（MCF-7）和肝癌（HepG-2）细胞具有显著细胞毒性（IC50分别为41.8和51.9 μM），优于多奈哌齐（22.4 μM）。化合物6表现出与多奈哌齐相近的抗胆碱酯酶活性（IC50=0.55 μM），而化合物4、5在乙醇诱导大鼠肝损伤模型中展现出肝保护作用。药代动力学分析显示多数化合物符合Lipinski规则，但水杨酸-异羟肟酸谷氨酸复合物存在三个规则 violations。

　　

瓦法·M·阿尔-马达吉（Wafa M. Al-Madhagi）、奥拉·沙尔汉（Olla Sharhan）、塔里克·S·阿尔-埃德拉（Tariq S. Al-Edlah）、阿里·M·阿尔-瓦瑟（Ali M. Al-Wather）和索迈·A·阿尔-马达吉（Somai A. Al-Madhagy）

也门萨那大学药学院药物化学系

摘要

非甾体抗炎药（NSAIDs）是最常用的治疗药物之一；然而，长期使用这些药物常常受到胃肠道不良反应的限制。此外，世界卫生组织强调，阿尔茨海默病和癌症等慢性疾病仍然是全球死亡的主要原因。在这项研究中，通过将肼基氧酰胺酰基谷氨酸（hydrazidoxamoylglutamate）和肼基氧酰胺酰基甘氨酸（hydrazidoxamoylglycine）与常见的NSAIDs（如双氯芬酸、布洛芬和酮洛芬）结合，合成了一系列新的肼基氧酰胺酰基氨基酸-NSAID缀合物。通过熔点测定、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、质谱（mass spectrometry）和1H-NMR光谱确认了合成化合物的结构，同时通过质谱和元素分析进一步验证了其身份和纯度。这些化合物被评估了其对乳腺癌（MCF-7）和肝癌（HepG-2）细胞系的抗胆碱酯酶活性和细胞毒性。与多奈哌齐（donepezil）相比，化合物1和化合物2对MCF-7和HepG-2细胞表现出显著的抗癌活性。总体而言，合成的衍生物具有中等的细胞毒性。化合物6表现出强烈的抗胆碱酯酶活性，其IC50值为0.55 μM，与多奈哌齐（IC50 = 0.46 μM）相当。此外，化合物1和化合物2对MCF-7细胞的IC50值分别为41.8 ± 1.16 μM和51.9 ± 1.41 μM，而参考药物的IC50值为22.4 ± 0.34 μM。此外，选定的衍生物（化合物4和化合物5）在大鼠乙醇诱导的急性肝炎模型中进行了体内保护肝脏潜力的研究，结果显示这些化合物显著改善了炎症指标。计算机模拟 ADME分析显示了良好的药代动力学特性，大多数化合物没有违反Lipinski五规则。

引言

阿尔茨海默病（AD）是一种进行性神经退行性疾病，其特征是认知能力下降和行为改变，是成人发病痴呆最常见的原因[1,2]。目前的药物治疗主要依赖于乙酰胆碱酯酶抑制剂（AChEIs），这些抑制剂可以增加突触中的乙酰胆碱水平并改善认知功能[3]。非甾体抗炎药（NSAIDs）因其镇痛和抗炎作用而被广泛使用，但由于胃肠道毒性和溃疡，其长期使用受到限制[2,4]。

通过引入氨基酸或肼基氧酰胺酰基等结构修饰，可以增强NSAIDs的药理活性并可能减少不良反应。一些NSAID衍生物显示出良好的抗癌或神经保护作用，包括与氨基酸结合的双氯芬酸、布洛芬和酮洛芬缀合物[3,5,6]。例如，与氨基酸结合的双氯芬酸衍生物对乳腺癌和肝癌细胞的细胞毒性有所提高，而布洛芬缀合物则表现出增强的抗炎和神经保护作用（图1）。氨基酸是参与蛋白质合成、代谢、神经传递和渗透平衡的重要生物分子。将氨基酸与生物活性分子结合可以提高溶解度、选择性和药代动力学特性[[7], [8], [9]]。同样，肼基氧酰胺酰基衍生物也被报道可以增强几种候选药物的酶抑制和细胞毒性。基于这些考虑，本研究重点关注含有氨基酸和肼基氧酰胺酰基的新NSAID衍生物的合成，旨在评估它们作为抗癌剂、抗乙酰胆碱酯酶剂和抗炎剂的潜力，同时减少胃肠道毒性。这种方法基于结构-活性关系，将特定的化学修饰与改善的生物活性联系起来。

部分摘要

化学

在本研究中，研究人员采用了类似于Hasan等人（2014年）描述的互为前药策略，成功合成了新的双氯芬酸-氨基酸肼酰胺缀合物，通过将双氯芬酸与查尔酮（chalcone）或氨基酸肼酰胺中间体结合，生成了旨在增强生物活性并减少NSAID相关胃肠道毒性的多功能衍生物。合成化合物的产率令人满意，其结构也得到了确认。

结论

在这项研究中，研究人员成功合成并表征了一系列基于NSAIDs的肼基氧酰胺酰基氨基酸衍生物。在合成过程中修改二级胺被证明是一种有效的方法，可以生成具有显著药理潜力的生物活性分子。生物评估显示，大多数合成化合物具有不同的抗癌和抗乙酰胆碱酯酶活性。

通用方法

所有合成起始材料和试剂以及AR级别的溶剂均直接从商业渠道购买。使用硅胶60片上的TLC技术监测反应过程。所有合成化合物均通过结晶进行纯化。所有化合物的熔点均使用USP25NF20美国药典仪器测定。红外光谱在也门YEPHCO工业公司的质量控制部门使用Shimadzu IR-4200光谱仪记录，而核磁共振光谱则在JEOL仪器上以500 MHz频率测量。

统计分析

所有实验均重复三次，结果以平均值±标准差（SD）的形式报告。统计分析使用Microsoft Excel和SPSS 20版本进行。此外，还使用PASS在线平台（Way2Drug.com）对合成化合物的预测生物活性进行了评估。采用了稳健的统计方法以确保研究的最佳效率和减少动物使用。

伦理批准

所有涉及动物的程序均遵循1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修正案中的伦理原则，以及实验室动物护理和使用的机构指南。研究方案已由Al-Nasser大学的动物实验地方伦理委员会审查并批准（批准编号：NU-REC-M2304）。

附录A. 补充数据

包含紫外光谱（UV）、核磁共振（NMR）和质谱（Mass）数据。

作者贡献

瓦法·M·阿尔-马达吉（Wafa M. Al-Madhagi）：概念构思、正式分析、方法学研究、项目管理、监督、初稿撰写、审稿与编辑、软件应用；奥拉·沙尔汉（Olla Sharhan）：概念构思、正式分析、方法学研究、初稿撰写、审稿与编辑、软件应用；塔里克·S·阿尔-埃德拉（Tariq S. Al-Edlah）：正式分析、方法学研究、项目管理、软件应用、初稿撰写；阿里·M·阿尔-瓦瑟（Ali M. Al-Wather）：正式分析、方法学研究

作者贡献声明

瓦法·M·阿尔-马达吉（Wafa M. Al-Madhagi）：审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件应用、方法学研究、数据管理、概念构思。奥拉·沙尔汉（Olla Sharhan）：审稿与编辑、初稿撰写、软件应用、方法学研究、数据管理、概念构思。塔里克·S·阿尔-埃德拉（Tariq S. Al-Edlah）：初稿撰写、可视化处理、软件应用、方法学研究、数据管理、概念构思。阿里·M·阿尔-瓦瑟（Ali M. Al-Wather）：初稿撰写、可视化处理、软件应用

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢Al-Nasar大学和也门YEPHCO工业公司的质量控制部门对这项研究的支持。