新型含氮查尔酮衍生物C5通过双重共价修饰Keap1激活Nrf2通路缓解顺铂诱导的线粒体功能障碍及肾毒性

针对顺铂化疗引发的剂量依赖性肾毒性（CIKI）这一临床难题，上海中医药大学团队设计出新型含氮查尔酮衍生物C5。该化合物通过共价修饰Keap1蛋白关键半胱氨酸（Cys288/Cys319），协同激活Keap1-Nrf2-ARE信号轴，显著改善线粒体能量代谢（提升ETC复合体I-IV活性）、促进线粒体生物发生（上调PGC-1α/TFAM）并抑制凋亡级联反应，为化疗肾损伤防护提供了兼具高效性与靶向性的候选药物。研究成果发表于《Redox Biology》。

　　

化疗药物顺铂（CDDP）虽为多种癌症的一线治疗方案，但其剂量依赖性肾毒性（CIKI）导致21.4%患者出现急性肾损伤，30%产生持续性肾功能障碍，严重限制临床使用。这种肾损伤源于顺铂通过有机阳离子转运体2（OCT2）在近端小管细胞（PTCs）富集，引发线粒体电子传递链（ETC）功能障碍、活性氧（ROS）爆发及凋亡级联反应。尽管靶向氧化应激和线粒体保护被视为潜在策略，现有Nrf2激动剂如萝卜硫素（SFN）存在代谢稳定性差、肾靶向性不足等问题。

上海中医药大学研究团队在《Redox Biology》发表研究，通过高通量筛选发现查尔酮衍生物A6具有Nrf2激动活性，经两轮结构优化获得含氮查尔酮衍生物C5。该化合物不仅展示出15.6倍的Nrf2激活能力，更通过独特的双位点共价修饰机制——同步靶向Keap1的IVR结构域Cys288和Kelch结构域Cys319，实现Keap1-Nrf2相互作用阻断与Nrf2泛素化抑制的协同效应。动物实验证实C5能特异性富集于肾皮质区域，显著改善顺铂诱导的小鼠体重下降（24.8%→10.3%）、血清肌酐升高（2.1倍→1.3倍）及肾小管刷状缘脱落等病理损伤。

关键技术方法包括：1）基于HEK293-Nrf2-荧光素酶报告基因系统的高通量筛选；2）化学蛋白质组学鉴定Keap1共价修饰位点；3）CETSA（细胞热转移实验）验证化合物-靶标结合；4）RNA-seq解析线粒体功能相关通路；5）Nrf2基因敲除小鼠模型验证机制特异性。

3.1 查尔酮衍生物中新型Nrf2激动剂的发现
通过Nrf2-ARE报告系统筛选发现先导化合物A6（3.9倍激活），经结构优化获得C5，其Nrf2激活能力达15.6倍，且具有优异的代谢稳定性（肝微粒体t_1/2>45 min）和细胞膜渗透性（14.27%）。

3.2 C5展示优异的肾脏靶向性与安全性
质谱成像显示C5在肾皮质特异性富集，14天急毒实验（100 mg/kg/d）未引发主要器官病理改变或血液生化指标异常。

3.4 C5共价修饰Keap1两个关键半胱氨酸
化学蛋白质组学鉴定C5共价修饰Keap1的Cys288和Cys319，突变实验证实二者对Nrf2激活缺一不可：C288S突变阻断Nrf2泛素化抑制，C319S突变削弱Keap1/Nrf2复合物解离。

3.6 C5缓解顺铂诱导的肾小管细胞损伤
在HK-2细胞模型中，C5（1 μM）较SFN（20 μM）更有效抑制LDH泄漏（降低62% vs 38%）和凋亡（减少54% vs 32%），并显著下调DNA损伤标志物γH2AX。

3.8 C5改善线粒体功能的多维机制
RNA-seq揭示C5通过激活PGC-1α/TFAM轴促进线粒体生物合成，上调复合体I-IV（NDUFB8、SDHB等）表达恢复OXPHOS功能，同时调控Drp1/MFN2平衡改善线粒体动力学。

3.10 Nrf2敲除消除C5肾保护效应
在Nrf2^-/-小鼠中，C5对顺铂诱导的体重下降、肾小管空泡化等损伤无改善作用，证实其疗效完全依赖Nrf2通路激活。

这项研究突破性地开发出首个能同步靶向Keap1双功能半胱氨酸的Nrf2激动剂C5，其独特的"一石二鸟"作用机制——既阻断Nrf2降解又促进Keap1/Nrf2解离，为克服现有药物单靶点局限提供了新思路。相较于临床失败的bardoxolone methyl（因非特异性激活导致水肿等副作用），C5展现出的肾脏特异性富集特性（肾组织暴露量是心脏的8.7倍）和亚微摩尔级高效性（0.5 μM即显效），使其更具转化潜力。该成果不仅为顺铂肾毒性提供了精准干预策略，其基于查尔酮骨架的共价药物设计方法，也为开发其他靶向Keap1的疾病修饰药物开辟了新途径。