异烟肼基腙衍生物的理性设计与多靶点生物活性研究：抗菌、抗癌及酶抑制新策略

本研究针对癌症、神经退行性疾病及抗生素耐药等全球健康挑战，通过异烟肼与结构多样化醛类的缩合反应，首次合成系列新型腙衍生物。研究聚焦其抗癌活性（U87MG/SH-SY5Y/HEPG2/HELA细胞系）、抗菌效能及对hCAI/II（碳酸酐酶）、AChE（乙酰胆碱酯酶）的抑制作用，发现化合物5b/6a对关键酶具有纳摩尔级抑制活性（Ki 0.019-0.027 μM），分子对接显示结合能达-11.09 kcal/mol，为多靶点药物开发提供新思路。

　　

在当今医学领域，癌症的异质性和耐药性、抗生素的失效危机以及神经退行性疾病的复杂机制，如同三座横亘在人类健康前的大山。以胶质母细胞瘤（U87MG）、神经母细胞瘤（SH-SY5Y）为代表的恶性肿瘤，其微环境酸化与碳代谢异常与碳酸酐酶（CA）的过度表达密切相关；而阿尔茨海默病等神经退行性疾病则与乙酰胆碱酯酶（AChE）功能紊乱紧密相连。更棘手的是，结核杆菌等病原体通过进化对传统药物如异烟肼产生耐药性，迫使科学家寻找结构创新、多靶点协同的新型化合物。

在此背景下，一项发表于《Archives of Biochemistry and Biophysics》的研究给出了突破性方案。研究人员采用分子杂交策略，将抗结核一线药物异烟肼与含曼尼希碱、呋喃、磺酸酯等药效团的醛类缩合，构建了结构多样的腙衍生物库。通过核磁共振（¹H/¹³C NMR）、高分辨质谱（HRMS）等技术确证结构后，系统评估了其对CA I/II、AChE的抑制能力，并检测了在U87MG等四种癌细胞系中的抗增殖效果。分子对接模拟揭示了化合物与靶酶的相互作用模式。

【合成与表征】
通过曼尼希反应、酰化等步骤制备12种醛类前体（2a-f, 3a-d, 4a-b），与异烟肼缩合获得收率67-80%的目标产物（5a-f, 6a-b）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实-C=N-特征峰（1580-1620 cm^-1），¹H NMR显示-NH-质子信号（δ 11.2-11.8 ppm），HRMS数据与理论分子量误差<3 ppm。

【酶抑制活性】
化合物6a对hCAI的抑制常数（K_i 0.020±0.003 μM）优于标准药乙酰唑胺（IC₅₀ 0.068 μM），5b对hCAII的K_i达0.019±0.002 μM。6a对AChE抑制活性（K_i 0.027 μM）接近他克林（IC₅₀ 0.047 μM）。分子对接显示5b与CAII的Zn²⁺形成配位键，与AChE的催化三联体（Ser200-His440-Glu327）产生氢键网络，结合能低至-11.09 kcal/mol。

【抗菌与抗癌】
5b对革兰氏阳性菌的MIC为4 μg/mL，诱导U87MG细胞凋亡率（48 h）达62.3%，显著高于顺铂对照组（p<0.01）。Western blot证实其通过下调PI3K/AKT通路抑制癌细胞迁移。

该研究创新性地将抗结核药物骨架转化为多靶点治疗剂，首次阐明异烟肼腙类化合物通过同时干预CA/AChE和细菌碳代谢发挥广谱生物效应。5b/6a等先导化合物的发现，不仅为克服抗生素耐药提供新化学实体，其靶向CA抑制肿瘤微环境酸化的机制，更开辟了癌症治疗的新维度。研究建立的"结构修饰-活性筛选-机制预测"一体化策略，对后续抗感染和抗肿瘤药物的开发具有范式意义。