新型十二烷氨基奎宁环衍生物作为人源乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶抑制剂的活性评价与机制研究

本研究针对神经退行性疾病及有机磷中毒治疗需求，设计合成11种新型十二烷氨基奎宁环衍生物（QAs），系统评估其对乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）的抑制活性。研究发现苯环取代基位置（间位/对位）显著影响抑制选择性：间位-CH3/-Br取代物对AChE抑制最强（Ki 1.7-2.0 μM），而对位取代物对BChE更有效（Ki 0.3-0.5 μM）。该研究为开发靶向胆碱能系统的神经保护药物提供了新思路。

　　

胆碱能神经系统调控异常是多种神经退行性疾病和中毒事件的核心机制。乙酰胆碱酯酶（AChE）作为水解乙酰胆碱（ACh）的关键酶，其过度活跃会导致神经递质短缺；而结构相似的丁酰胆碱酯酶（BChE）虽生理功能未明，却在解毒过程中发挥重要作用。当前，有机磷农药和神经毒剂通过不可逆抑制这些酶引发中毒，而阿尔茨海默病等疾病也与胆碱能失调密切相关。尽管现有药物如多奈哌齐能缓解症状，但存在选择性不足、毒副作用等问题。更令人担忧的是，全球每年约300万有机磷中毒病例中，约20%因缺乏高效解毒剂死亡。

针对这一挑战，克罗地亚科学基金会资助的研究团队在《Chemico-Biological Interactions》发表最新成果。研究人员基于前期发现的先导化合物Q5，保留十二烷基侧链结构优势，通过引入不同苯环取代基，设计出11种新型奎宁环衍生物（QAs）。这些化合物模拟乙酰胆碱的季铵结构，旨在开发兼具高效抑制和低毒特性的胆碱酯酶调节剂。

研究采用酶动力学分析测定抑制常数K_i，通过分子对接模拟化合物与酶活性中心的相互作用，并选用人源SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞评估细胞毒性。实验所用AChE和BChE分别从健康志愿者血液的红细胞和血浆中分离纯化。

Chemicals, reagents, and enzymes
研究证实人源酶制剂与合成化合物的相互作用更具临床相关性。通过Ellman法精确测定酶活性，确保数据可靠性。

Synthesis of quinuclidine based compounds
结构优化策略聚焦两点：保留烷基侧链增强疏水相互作用，在奎宁环核心引入苯环取代基调节电子分布。合成路线通过还原胺化反应构建关键骨架，最终获得涵盖-CH₃、-Br等不同取代基的衍生物库。

Discussion
构效关系分析揭示：苯环取代位置决定选择性——间位取代物（如QA-3m）对AChE抑制活性提升2倍，而对位取代物（如QA-4p）对BChE抑制效果最佳。分子模拟显示这种差异源于酶活性腔空间位阻：AChE的芳香族峡谷更适应间位取代基的垂直取向，而BChE的开口口袋偏好对位取代基的线性排列。值得注意的是，最优化合物对BChE的抑制效力（K_i 0.3 μM）已接近临床用药水平。

Conclusion
该研究首次系统阐明奎宁环衍生物苯环取代位置与胆碱酯酶抑制选择性的定量关系。虽然所有化合物在1.5-17 μM范围内均显示细胞毒性，但通过精确控制取代基类型和位置，可平衡效价与安全性。这种"位置异构体调控选择性"的策略为开发新一代神经保护剂提供了明确方向，尤其对需同时靶向AChE/BChE的复杂病理场景（如有机磷中毒合并阿尔茨海默病）具有独特价值。

Ethics statement
研究严格遵循克罗地亚医学研究伦理委员会审批程序（批号01-18/23-02-2/1），所有生物样本均获捐赠者书面知情同意。

Funding
欧洲下一代EU基金和克罗地亚科学基金会（HrZZ-UIP-2017-05-7260）的资助保障了研究的深度和广度，使团队能综合利用实验和计算手段开展多维度验证。

这项研究的突破性在于将传统药物化学的"结构修饰"策略提升到"位置特异性调控"的新层次。通过原子级别的结构微调实现酶亚型选择性抑制，不仅为理解胆碱酯酶催化机制提供新视角，更开辟了针对复杂神经疾病的精准干预路径。未来研究可聚焦毒性机制解析，或通过前药设计降低副作用，推动该类化合物向临床转化。