点击化学衍生的肟库：开发神经毒剂中毒治疗新希望

研究人员针对现有肟类解毒剂的不足，研究点击化学衍生肟库对神经毒剂抑制的丁酰胆碱酯酶（BChE）的再激活作用，发现新型肟类再激活剂效果显著，为治疗神经毒剂中毒带来新希望

　　在现代社会，化学武器的威胁如同一把高悬的达摩克利斯之剑。神经毒剂（NAs）作为化学武器的一种，像幽灵般潜藏在暗处，对人类健康构成极大威胁。当人们接触到这类毒剂时，体内的乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）会受到抑制。AChE 被抑制后，神经递质乙酰胆碱（ACh）会在胆碱能和神经肌肉突触处不断积累，导致一系列严重症状，如呼吸抑制、心肺骤停和惊厥等，这些症状会引发致命的胆碱能危机。

目前，肟类再激活剂是应对有机磷化合物（OP）中毒的重要医疗手段。然而，现有的肟类解毒剂，如解磷定（2-PAM）、双复磷（obidoxime）、甲磺酸磷定（HI-6）和三甲氧磷定（TMB-4）等，存在诸多局限性。它们不仅对多种 OP 的解毒效果有限，难以穿透血脑屏障，而且在重新激活 BChE 方面效果不佳。因此，寻找更有效的解毒方法迫在眉睫。

为了解决这些问题，来自克罗地亚、美国等多个研究机构的研究人员开展了一项关于点击化学衍生肟库对神经毒剂抑制的 BChE 再激活作用的研究。该研究成果发表在《Archives of Toxicology》上。

研究人员为开展此项研究，用到了几个主要关键的技术方法。首先是合成与筛选技术，利用点击化学方法合成 100 种肟类化合物，并对其进行筛选，检测它们对被神经毒剂抑制的 BChE 的再激活能力。其次是酶动力学分析，通过测定最大再激活速率常数（k2）、表观解离常数（KOX）和总再激活速率常数（kr）等参数，深入研究再激活过程的动力学特征。此外，还有分子建模技术，借助该技术模拟肟在被环沙林抑制的 BChE 中的近攻击构象，探索其与酶的相互作用机制。在实验样本方面，使用了重组人 AChE、纯化的人血浆 BChE 以及从健康女性供体采集的人全血（WB）。

下面介绍该研究的具体结果：

1. 肟库对磷酸化 BChE 的再激活作用：研究人员利用由 62 种点击化学三唑环化肟和其他结构不同的肟组成的肟库，对被环沙林、沙林、VX 和塔崩抑制的人 BChE 进行再激活筛选。结果显示，不同的肟对不同神经毒剂 - BChE 结合物的再激活效果差异显著。例如，约 60 种肟能成功再激活沙林抑制的 BChE，使其酶活性恢复超过 80%；对于环沙林抑制的 BChE，15 种三唑环化化合物和单吡啶鎓肟 5B 取得了类似效果。总体而言，单吡啶鎓肟比三唑肟对神经毒剂抑制的 BChE 再激活速度更快。而且，新型肟库在再激活环沙林、VX 和沙林磷酸化的 BChE 方面，明显优于标准肟类。
2. 磷酸化 BChE 的详细再激活动力学：研究人员基于初步筛选结果，选择最有效的再激活剂对被不同神经毒剂抑制的 BChE 进行详细的再激活动力学研究。对于环沙林 - BChE 结合物，肟 5B 表现出色，在 2 分钟内可使 BChE 活性恢复 85%，其再激活效率主要归因于较高的k2。沙林 - BChE 结合物则最有效地被肟 16C 再激活，其再激活曲线呈现双相响应。在 VX - BChE 结合物的再激活中，5B 是最有效的再激活剂，能在 15 分钟内恢复 65% 的 BChE 活性。而塔崩 - BChE 结合物对吡啶鎓肟的再激活具有抗性，肟 16C 在数小时后可实现最高 60% 的再激活。
3. 三唑环化双吡啶鎓双肟和单吡啶鎓单肟作为再激活剂的比较：研究人员测试了对 BChE 最有效的再激活剂对 AChE 的再激活作用，以及对 AChE 有效的再激活剂对 BChE 的再激活作用。结果表明，1,4 - 三唑双吡啶鎓肟对 AChE 的再激活效果更好，而单吡啶鎓单肟对 BChE 的再激活效果更优。同时，研究还测定了所选肟与天然 AChE 和 BChE 的结合亲和力，发现磷酸化酶对所选肟的结合亲和力明显低于天然酶。
4. 环沙林的生物清除：研究人员在体外条件下测试了环沙林的生物清除情况。他们向人全血中添加 BChE 和所选的再激活剂，发现 BChE - 5B 组合能有效降解环沙林，在 2 分钟内可使胆碱酯酶活性恢复约 70%。为了进一步提高对红细胞 AChE 的再激活效果，研究人员将肟 14A（一种对环沙林抑制的 AChE 有效的再激活剂）与肟 5B 结合使用，结果显示，在添加两种肟后，环沙林的降解在不到 15 分钟内完成，总胆碱酯酶活性实现 100% 恢复。
5. 肟在环沙林抑制的 BChE 中的分子建模：通过分子建模，研究人员得到了肟在环沙林抑制的 BChE 中的近攻击构象。结果显示，肟基团的去质子化原子与催化丝氨酸 198 的 P 和 Oγ 原子呈一条直线，这种取向有利于产生过渡态，实现有效的再激活。分子动力学模拟表明，肟 5B 在活性位点的位置发生了变化，但肟基团的氧原子与磷酸酯结合物的磷原子之间的关键距离在模拟过程中保持稳定。

在研究结论和讨论部分，该研究表明，点击化学衍生的肟库为被神经毒剂抑制的 BChE 提供了新的高效再激活剂。结构类似 2-PAM 的单吡啶鎓化合物，对环沙林、沙林和 VX 抑制的 BChE 具有普遍的高效再激活能力，且比标准肟类更有效。其中，环沙林磷酸化的 BChE 最容易被这些肟再激活。通过对肟 5B 在抑制的 BChE 活性位点的近攻击构象建模，发现其与未抑制的 BChE 存在不同的结合姿势，这是由于环沙林部分的空间位阻所致。体外实验证实，BChE - 5B 组合以及同时添加 BChE、肟 5B 和肟 14A 的组合，能有效恢复胆碱酯酶活性，证明环沙林可通过胆碱酯酶的抑制和肟辅助的再激活循环在血液中降解。该研究在体外和体内实验中均展示出高效的再激活效果，为进一步测试点击化学衍生的肟库奠定了基础，也为开发基于 BChE 高效再激活剂的假催化生物清除剂提供了可能，有望成为治疗神经毒剂中毒的新疗法，在应对神经毒剂威胁的医学领域具有重要意义。