靶向NLRP3炎症小体的美沙拉嗪-非甾体抗炎药杂合分子设计：溃疡性结肠炎多靶点治疗新策略

《Scientific Reports》：Design and biological evaluation of mesalamine–NSAID hybrids targeting the NLRP3 inflammasome: a multi-target strategy for ulcerative colitis therapy

本研究针对溃疡性结肠炎(UC)治疗中存在的药物生物利用度低、系统毒性大及NLRP3炎症小体过度活化等问题，设计合成了一系列新型美沙拉嗪-NSAID杂合衍生物(D1、D3、D4)。研究通过分子对接、qRT-PCR基因表达分析及DPPH抗氧化实验等多技术验证，发现化合物D3能有效下调NLRP3、IL-1β、IL-18等关键炎症因子，并展现优异抗氧化活性(IC50=19.20 μg/mL)与抗菌潜力。该研究为开发兼具抗炎、抗氧化及黏膜靶向功能的下一代UC疗法提供了创新策略。

　　

溃疡性结肠炎(UC)是一种困扰全球超500万患者的慢性炎症性肠病，其特征为结肠黏膜持续炎症、上皮损伤及细胞因子风暴。当前一线药物美沙拉嗪虽具安全性优势，却受限于口服生物利用度低、对中重度患者疗效不足等问题。更棘手的是，传统非甾体抗炎药(NSAID)会因抑制环氧合酶(COX-1)引发胃肠道黏膜损伤，使其在UC治疗中应用受阻。近年来研究发现，NLRP3炎症小体的过度激活是驱动UC病理的关键机制——它通过活化Caspase-1，促使IL-1β和IL-18等促炎因子成熟释放，进而放大炎症级联反应。如何同时靶向COX通路与NLRP3炎症小体，成为突破UC治疗瓶颈的新思路。

在此背景下，伊朗卡尚大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新研究，他们通过分子杂交策略，将美沙拉嗪的结肠靶向特性与NSAID的抗炎效能整合于单一分子中，设计出系列美沙拉嗪-NSAID杂合衍生物(D1-D4)，旨在实现多靶点协同治疗。研究团队选择双氯芬酸作为NSAID模块，通过酯键或酰胺键与美沙拉嗪耦合，并引入不同末端基团（如PABA酯、甲基美沙拉嗪酯等）以调节理化性质。化合物D3因结构中含有甲基美沙拉嗪酯，展现出最优的平衡特性。

为验证杂合分子的潜力，团队采用多种关键技术：通过分子对接模拟分析化合物与COX-2、Caspase-1、NLRP3及TNF-α的结合模式；利用DPPH自由基清除实验评估抗氧化能力；采用微量稀释法测定抗菌活性；通过MTT法检测细胞毒性；最后在LPS诱导的U937巨噬细胞模型中，通过qRT-PCR分析NLRP3、IL1B、IL-18、Caspase-1等基因表达。

分子对接与ADMET分析

对接结果显示，D1与COX-2结合能达-11.426 kcal/mol，优于美沙拉嗪(-6.142 kcal/mol)，其苯环与Trp385形成π-π堆积，与Tyr355形成氢键。D4对NLRP3亲和力(-6.981 kcal/mol)接近阳性对照MCC950(-8.850 kcal/mol)。D3则表现均衡，可能通过甲基酯基团增强氢键适应性。ADMET预测表明所有化合物符合Lipinski五规则，具良好口服生物利用度。

抗氧化活性

DPPH实验中，D1、D3、D4的IC₅₀值分别为18.50、19.20、19.40 μg/mL，均优于美沙拉嗪(21.3 μg/mL)。D1的优异性能归因于美沙拉嗪的酚羟基与双氯芬酸的芳香结构协同作用，通过氢原子转移(HAT)和单电子转移(SET)机制清除自由基。

细胞活力与抗炎效应

MTT实验显示D3和D4在250 μg/mL内无显著细胞毒性，而D1在10 μg/mL即导致U937细胞存活率低于50%。qRT-PCR结果表明，D3能均衡下调IL1B(0.736倍)、NLRP3(0.920倍)、Caspase-1(0.574倍)及IL-18(2.598倍)，并抑制Caspase-8表达(0.413倍)，提示其同时干预炎症小体启动(Signal 1)与活化(Signal 2)。相比之下，美沙拉嗪虽抑制IL1B和NLRP3，却意外上调IL-18(15.096倍)和Caspase-8(25.253倍)，可能激活非经典凋亡通路。

抗菌活性

D1对大肠杆菌抑菌圈达48 mm，MIC为6 μg/mL，显著优于D3和D4。其结构中PABA基团可能通过干扰细菌叶酸合成或增强膜渗透性发挥抗菌作用。所有化合物对白色念珠菌抑菌效果较弱。

抗癌潜力初步评估

通过卤虫致死实验，D1、D3、D4的LC₅₀均接近10 μg/mL，提示其可能通过诱导氧化应激或线粒体功能障碍抑制肿瘤细胞，为UC相关癌变防治提供线索。

结论与展望

本研究成功构建了兼具抗炎、抗氧化、抗菌功能的美沙拉嗪-NSAID杂合分子库，其中D3通过多靶点作用（抑制COX-2、调控NLRP3炎症小体、清除ROS）展现出综合优势。其甲基酯结构可能通过激活AMPK通路，促进自噬降解炎症小体组件，从而打破UC中炎症与氧化应激的恶性循环。未来研究可进一步探索D3在DSS或TNBS诱导的结肠炎模型中的疗效，并开发基于壳聚糖等生物聚合物的纳米递送系统，提升结肠靶向性。该工作为UC的多靶点治疗提供了新分子实体与设计范式。