发现3-苯氧基-6-芳基吡啶嗪衍生物作为治疗帕金森病的新多靶点药物

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Discovery of 3-benzyloxy-6-arylpyridazine derivatives as novel multi-target agents toward Parkinson's disease therapy

基于多靶点定向药物设计策略，合成了三类吡嗪类衍生物，发现化合物6l和6s具有强效且选择性的MAO-B抑制活性（IC50分别为0.0053和0.0031 μM），兼具抗氧化、铜离子螯合及血脑屏障穿透能力，可有效抑制LPS诱导的小胶质细胞炎症反应及MPTP+导致的神经损伤，并在帕金森病小鼠模型中显著改善行为缺陷和神经退行性病变。

　　

一春石|石勤聪|青松|柯堂|荣雪|金金莉|静玲罗|远晨黄|静张|正淮谭|秀秀刘|勇登

四川大学西药学院药物靶向与药物递送系统教育部重点实验室药物化学系，中国成都610041

摘要

基于多靶点导向配体策略，设计并合成了一系列吡嗪衍生物，包括3-苯氧基-6-芳基吡嗪、N-苯基-6-(2-羟基苯基)吡唑酮和3-苯基硫代-6-(2-羟基苯基)吡嗪。体外评估显示，大多数3-苯氧基-6-芳基吡嗪具有强效且选择性的MAO-B抑制活性。其中，化合物6l（IC₅₀ = 0.0053 μM，SI > 1904.7）和6s（IC₅₀ = 0.0031 μM，SI > 3194.8）被确定为最有前景的抑制剂，其作用机制为可逆且竞争性的。此外，化合物6l和6s还表现出中等的抗氧化活性以及对Cu²⁺的强螯合能力。值得注意的是，6l能有效抑制Cu²⁺诱导的ROS生成。进一步评估表明，6l和6s均可穿透血脑屏障（BBB），且6l的溶解性适中。在抗神经炎症实验中，6l显著抑制了LPS诱导的BV-2细胞活化，并减少了炎症因子NO、TNF-α和IL-1β的释放。它还减少了LPS诱导的细胞内ROS生成，并保护了SH-SY5Y细胞免受MPTP⁺的损伤。药代动力学研究证实6l能够进入中枢神经系统。在MPTP诱导的小鼠帕金森病（PD）亚急性模型中，高剂量的6l显著改善了行为缺陷，恢复了多巴胺（DA）含量，降低了MDA含量，减轻了氧化应激和神经炎症。这些结果表明，化合物6l是一种有前景的多靶点抗PD药物，值得进一步研究。

引言

帕金森病（PD）是第二常见的与年龄相关的神经退行性疾病，临床表现为运动迟缓、肌肉僵硬和静止性震颤等症状，同时伴有非运动功能障碍，包括精神症状、认知衰退和自主神经不稳定[1]。PD的神经病理学特征包括黑质致密部（SNpc）的多巴胺能神经元退化，导致纹状体多巴胺（DA）耗竭以及α-突触核蛋白（α-syn）异常积累形成的路易小体（LBs）[2]。目前，全球有超过610万人患有PD。这种慢性神经退行性过程持续数十年，最终导致严重的残疾和护理需求增加，给医疗系统带来了巨大的社会经济负担。尽管临床治疗和药物开发取得了进展，但PD仍然是一个未得到充分解决的医疗问题，有效治疗策略的开发仍面临诸多挑战[3]。

目前PD的药物治疗方法，如左旋多巴、多巴胺受体激动剂和MAO-B抑制剂（MAO-BIs），主要提供症状缓解，但不能阻止潜在的神经退行性过程。随着疾病进展，治疗效果逐渐减弱，常常需要增加剂量，从而增加恶心、冲动行为和幻觉等不良反应的风险[4]。到目前为止，PD的确切病因仍不清楚，因为其发病机制涉及多种因素。现有证据指出了几种病理机制：（1）α-突触核蛋白聚集和传播，（2）线粒体功能障碍和氧化应激，（3）泛素-蛋白酶体系统功能障碍导致的蛋白质降解受损，（4）神经炎症，以及（5）金属离子稳态失调[5]。这些相互关联的机制共同导致了神经元脆弱性和神经退行的自我强化循环。

通过抑制DA代谢和延长DA作用来增强多巴胺能神经传递的策略是PD治疗的基石。在纹状体中，DA代谢主要由MAO-B催化，与其他临床药物相比，MAO-BIs具有更优的安全性。需要注意的是，非选择性MAO-A抑制存在“奶酪效应”的风险，可能导致危及生命的高血压危机[6]。然而，第一代不可逆MAO-BIs（例如司来吉兰和雷沙吉兰）具有固有的药理学限制，可能导致累积的脱靶效应和长期的安全问题[7]。这些限制促使了选择性、可逆MAO-BIs的开发，例如沙芬酰胺，作为PD管理的有前景的治疗策略。

大量研究表明氧化应激是PD相关神经元退化的重要因素。PD患者的SNpc中检测到氧化脂质、蛋白质和DNA水平升高，导致细胞氧化损伤和多巴胺能神经元退化。氧化应激的来源主要包括DA氧化、线粒体功能障碍、重金属过载、蛋白质聚集和神经炎症[8]。DA的代谢过程中会产生过氧化氢（H₂O₂），后者可通过Fe²⁺催化的芬顿反应转化为高活性氧（ROS）[9]。此外，在翻译金属存在下形成的多巴胺醌（DAQ）产物可通过共价结合耗尽细胞内的谷胱甘肽（GSH），从而削弱抗氧化防御系统[10]。最近，流行病学证据进一步支持金属稳态失调在PD发病机制中的作用，长期暴露于铜和铁等金属被认为是重要风险因素[11]。尽管确切机制尚未完全明了，但金属诱导的神经毒性似乎涉及线粒体损伤、蛋白质错误折叠、炎症反应和氧化损伤[12],[13]。值得注意的是，像去铁胺和去铁酮这样的金属螯合剂在PD模型中表现出良好的神经保护作用[14]。这些发现强调了针对金属稳态和氧化应激解决的联合治疗策略的治疗潜力。

有充分的证据表明小胶质细胞介导的炎症在PD的病理进展和临床表现中起着关键作用。由α-突触核蛋白聚集和线粒体功能障碍等病理刺激引发的小胶质细胞活化，会启动一系列神经退行性事件[15]。活化的微胶质细胞不仅产生ROS，加剧氧化应激，还会分泌多种炎症因子（如IL-1β、IL-6、一氧化氮（NO）和肿瘤坏死因子（TNF）-α）以及神经毒性物质，最终导致神经元退化和损伤。此外，退化的神经元可能进一步释放α-突触核蛋白，形成加速PD进展的自我循环[16]。事实上，临床观察表明非甾体抗炎药（NSAIDs）通过保护多巴胺能神经元和防止神经元丢失而具有神经保护作用[17]。因此，旨在调节炎症细胞因子信号通路的治疗策略已成为PD治疗的有希望的方法。

最近，PD药物发现中的一些挑战归因于该疾病的复杂多因素性质。单一靶点药物在阻止疾病进展方面的有限效果促使人们转向多靶点治疗策略。其中，“多靶点导向配体”（MTDLs）策略通过将具有药理活性的部分结合到单个分子中，能够调节神经退行网络中的多个靶点。这一策略有望实现更好的治疗效果，并促进了多种分子支架的发展[18]。在这方面，吡嗪和吡唑酮部分因其广泛的药理特性（如抗高血压、抗抑郁、抗炎和神经保护作用）而在药物开发中受到重视（图1）[19]。特别是，具有强抗炎活性的吡嗪衍生物可通过多种机制有效抑制关键促炎介质（TNF-α、IL-1β、IL-6）[20],[21]。此外，这些支架的结构优化产生了具有微摩尔活性的强效MAO-BIs，显示出其在解决多巴胺能缺陷方面的潜力[22],[23],[24]。抗炎、神经保护和MAO-B抑制作用的独特组合使吡嗪和吡唑酮衍生物成为开发新型多靶点抗PD治疗药物的理想候选物。

8-羟基喹啉（8-HQ，图1）是一种单价双齿配体，具有良好的亲脂性，含有两个关键的金属螯合基团：酚羟基和吡啶氮原子。基于该骨架的结构修饰产生了具有显著药理特性的金属螯合剂[25]。其中，Clioquinol（CQ）被归类为“金属蛋白减弱化合物（MPAC”），表现出良好的血脑屏障（BBB）穿透性和对Cu²⁺/Zn²⁺的高亲和力。研究表明，CQ在阿尔茨海默病（AD）、PD和亨廷顿病（HD）等多种神经退行性疾病中具有治疗益处[26]。CQ减少了注射了含有α-突触核蛋白聚集物的PD患者提取物的小鼠中的锌介导的细胞毒性，降低了溶酶体改变和多巴胺能神经元退化[27]。此外，CQ还显示出减轻金属离子引起的毒性、减少氧化应激引起的神经元丢失，并在PD动物模型中上调了纹状体中的酪氨酸羟化酶（TH）和DA表达[28]。这些多模态的神经保护特性使CQ成为开发针对PD发病机制的多靶点治疗策略的有希望的候选物。

在MTDLs策略的指导下，采用了一种框架组合方法，将CQ和吡唑酮的药效团结合起来，设计了6-(2-羟基苯基)吡唑-3-醇（图2）。这种新型支架预计能够保留母体化合物的抗炎和抗氧化活性。为了克服其有限的MAO-B抑制活性，在吡唑酮的N-2或O-3位置引入了沙芬酰胺中用于MAO-B抑制的关键药效团——芳基苯基醚基团，从而产生了两个不同的化合物系列：3-苯氧基-6-芳基吡嗪（6a-t）及其异构体N-苯基-6-(2-羟基苯基)吡唑酮（8a-c）。初步筛选研究了芳基苯基醚基团的连接位点和取代模式与结构-活性关系（SAR）。进一步的结构优化主要集中在修改吡嗪骨架的C-6位置的酚片段，得到了化合物10a-b、11-19和24a-c。

目标化合物6a-t、8a-c和10a-b的合成

方案1展示了从关键中间体3a开始合成目标化合物6a-t、8a-c和10a-b的合成路线，中间体3a是通过2-羟基乙酰苯（1a）和甘氧酸经Aldol缩合反应后，再与肼水合物环化得到的[29]。将3a在无水DMF中用POCl₃处理得到中间体4a[30]。随后，在NaH存在下用苯甲醇对4a进行亲核取代，得到了目标化合物6a-t[31]。化合物

结论

PD发病机制的复杂性，表现为多方面的分子途径和病理相互作用，推动了MTDLs作为战略治疗手段的发展。基于这一范式，我们设计并合成了56种基于吡嗪的衍生物，涵盖三个结构类别：3-苯氧基-6-芳基吡嗪化合物、N-苯基-6-(2-羟基苯基)吡唑酮化合物和3-苯基硫代-6-(2-羟基苯基)吡嗪化合物。体外生物活性

化学

除非另有说明，所有试剂均为市售产品，按原样使用。反应通过薄层色谱（TLC）在紫外光下或碘室中进行监测。用于柱色谱的硅胶（230-400目）购自青岛海洋公司。化合物的熔点由YRT-3熔点分析仪测定。¹H NMR和¹³C NMR光谱在CDCl₃或DMSO-d₆中记录，以TMS为内标，使用Varian INOVA仪器进行。

注释

作者声明没有竞争性财务利益。

CRediT作者贡献声明

荣雪：验证、研究。金金莉：方法学、研究。静玲罗：方法学、研究。远晨黄：方法学、研究。静张：方法学、研究。正淮谭：监督、资源、方法学。秀秀刘：写作——审稿与编辑、验证、监督、资源、方法学、研究。勇登：写作——审稿与编辑、监督、资源、项目管理、方法学、研究、资金获取，

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（22077091）和四川省科技计划（2026NSFSC0561）的支持。