双功能萝卜硫素衍生物的合成与生物活性评价：心肌缺血再灌注损伤防护与抗肿瘤协同作用

本研究针对急性心肌梗死(AMI)再灌注治疗引发的缺血再灌注(I/R)损伤及肿瘤治疗需求，通过结构修饰萝卜硫素(SFN)的异硫氰酸酯基团，设计合成22种含二硫代氨基甲酸酯和硫脲结构的新型衍生物。其中化合物3?g展现出卓越的双重功效：在心脏微血管内皮细胞(CMECs)缺氧复氧(H/R)模型中，其ROS清除率(24.5%)、NO生成量(48.0?μM)及TNF-α抑制水平(22.6?pg/mL)均优于对照药；同时具有强效抗肿瘤活性(IC50=7.5?μM)，为5-氟尿嘧啶的3.8倍。通过密度泛函理论(DFT)和分子对接证实其通过Nrf2/Keap1通路发挥作用，且溶剂稳定性显著提升，为心血管保护和肿瘤治疗提供了新策略。

　　

急性心肌梗死(AMI)作为全球头号健康杀手，虽然再灌注疗法显著提高了患者生存率，却带来了新的临床难题——约30%患者会出现心肌缺血再灌注(I/R)损伤。这种损伤如同"治疗后的二次打击"，不仅导致心脏收缩功能障碍和心律失常，更是通过活性氧(ROS)风暴、炎症反应等机制造成持续性伤害。更棘手的是，作为冠状动脉微循环关键组成部分的心脏微血管内皮细胞(CMECs)首当其冲，即使大血管成功再通，微循环障碍仍可能使治疗效果功亏一篑。

面对这一挑战，来自汕头大学医学院等机构的研究团队将目光投向了天然产物萝卜硫素(SFN)。这个来自十字花科蔬菜的"明星分子"虽能通过激活核因子E2相关因子2(Nrf2)通路发挥抗氧化、抗炎作用，但其异硫氰酸酯基团在体内容易水解，半衰期短得如同"昙花一现"。更令人遗憾的是，其同系物如iberverin、iberin等虽能通过细胞外信号调节激酶(ERK)依赖途径激活Nrf2，却同样难逃稳定性差的宿命。

研究团队创新性地采用"结构修饰"策略，在异硫氰酸酯基团引入二硫代氨基甲酸酯和硫脲结构，如同给分子装上"防弹衣"。他们通过液相色谱-质谱联用(LC/MS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术确认结构，并建立缺氧复氧(H/R)细胞模型模拟I/R损伤。令人振奋的是，明星化合物3?g在多项指标中脱颖而出：其ROS清除能力比临床用药硝苯地平高出38%，NO生成量提升9%，同时抗肿瘤活性达到5-氟尿嘧啶的3.8倍。密度泛函理论(DFT)计算揭示其分子轨道能级差缩小，化学反应活性增强；而分子对接显示其与Keap1蛋白结合能降低，如同"精准钥匙"打开了Nrf2通路的大门。

合成方法
研究以iberverin为起始原料，经氧化获得iberin和cheirolin中间体，再通过脂肪族/芳香族硫醇或芳香胺引入二硫代氨基甲酸酯/硫脲结构。采用高效液相色谱(HPLC)监测降解率，结合LC/MS、FTIR和核磁共振(NMR)进行结构确证。

稳定性研究
溶剂稳定性实验显示，3?g在质子性和非质子性溶剂中降解半衰期显著延长。理论计算表明硫原子氧化状态改变增强了分子刚性，二硫代氨基甲酸酯的引入则通过空间位阻效应保护活性基团。

生物活性评价
在CMECs的H/R模型中，3?g使细胞存活率提升至82.3%，同时下调促凋亡蛋白Bax表达，上调Bcl-2/Bax比值1.8倍。流式细胞术检测显示其将早期凋亡率控制在11.2%，仅为模型组的1/3。值得注意的是，其抗肿瘤谱系广泛，对肝癌HepG2细胞的抑制作用呈现明显浓度依赖性。

分子机制研究
Western blot证实3?g剂量依赖性地促进Nrf2核转位，使血红素加氧酶1(HO-1)表达量增加4.2倍。分子动力学模拟显示其与Keap1的Kelch结构域形成稳定氢键网络，结合自由能达-9.8?kcal/mol。ADMET预测表明该化合物具有良好类药性，血脑屏障渗透性评分达0.72。

这项发表于《Bioorganic 》的研究突破了天然产物稳定性与功效不可兼得的困境，开创性地实现了"一箭双雕"——既解决了心血管领域I/R损伤防护的临床需求，又为肿瘤治疗提供了新选择。特别值得关注的是，研究者通过巧妙的"结构拼合"策略，将抗氧化与抗肿瘤两个看似不相关的药理作用完美统一于同一分子，为多靶点药物设计提供了范本。该成果已申请中国发明专利，其后续临床转化将有望改写AMI后心脏保护的治疗格局。