设计、合成及生物学评价非共轭联芳胺类URAT1抑制剂作为强效促尿酸排泄剂

《Bioorganic Chemistry》：Design, synthesis, and biological evaluation of non-conjugated Biaryl amide URAT1 inhibitors as potent Uricosuric agents

　　

摘要

高尿酸血症是痛风的主要致病因素，并与慢性肾脏病、心血管疾病和代谢综合征密切相关。尽管尿酸转运体1（URAT1）抑制剂通过阻断肾脏尿酸重吸收能有效降低血清尿酸水平，但其临床应用仍受到安全性问题的限制。本研究描述了一种基于机制指导的骨架跳跃策略，通过将苯溴马隆（BBR）中具有肝毒性的共轭二芳基酮药效团替换为非共轭联苯酰胺骨架，开发更安全、更有效的URAT1抑制剂。共设计、合成并系统优化了四类非共轭联苯酰胺。构效关系研究鉴定出含苯并噻唑酮基团的L22为先导化合物，其对URAT1介导的尿酸转运表现出强效抑制作用（IC₅₀ = 0.22 μM）。L22在急性和慢性高尿酸血症小鼠模型中均展现出强效降尿酸活性，且体内活性优于BBR。此外，L22表现出良好的药代动力学特性及充足的口服暴露量。分子对接为其强效URAT1抑制活性提供了合理的结构基础。总体而言，本研究鉴定了一种新型非共轭联苯酰胺骨架用于URAT1抑制，并确立了L22作为开发新型促尿酸排泄药物的重要先导化合物。

引言

高尿酸血症（HUA），定义为男性血清尿酸水平≥7.0 mg/dL（416.0 μmol/L）或女性≥6.0 mg/dL（360.0 μmol/L），已成为一种全球患病率迅速上升的主要代谢性疾病[1]、[2]、[3]。持续性高尿酸血症是痛风的主要致病因素，并与多种代谢性和心血管疾病密切相关，包括高血压、慢性肾脏病、代谢综合征和2型糖尿病[4]、[5]、[6]。越来越多的证据表明，血清尿酸升高不仅是痛风的始动因素，还加速肾脏和心血管疾病的进展，凸显了有效降尿酸治疗的重要性[7]、[8]。

尿酸是人类嘌呤代谢的最终产物，其血清浓度由尿酸生成与排泄之间的平衡严格调控[9]、[10]。约90%的滤过尿酸在肾脏近端小管被重吸收，主要通过尿酸转运体1（URAT1，图1A）介导，该转运体表达于近端小管上皮细胞的管腔面[3]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。URAT1介导管腔内尿酸与细胞内有机阴离子的交换，是肾脏尿酸重吸收的主要转运体[13]、[14]、[16]。因此，药理学抑制URAT1可促进尿酸经尿液排泄，已成为治疗高尿酸血症和痛风的成熟策略[17]、[18]。已有多种URAT1抑制剂获批用于临床高尿酸血症治疗，包括苯溴马隆（BBR）、雷西纳德和多替纳德（图1B）[19]、[20]。尽管这些药物能有效降低血清尿酸水平，但其临床价值受安全性问题所限[12]、[21]。BBR是最强效的促尿酸排泄药物之一，因罕见但严重的特异性肝毒性而从欧洲市场撤市[19]。雷西纳德因肾毒性而随后被停用[22]。相比之下，多替纳德于2020年在日本获批，具有改善的安全性特征[23]、[24]。然而，在多替纳德的结构优化方面仍存在较大空间，以进一步提高其效力、药代动力学特性和安全性特征[23]、[25]。因此，发现具有强效降尿酸活性、良好药代动力学特性和改善安全性特征的新一代URAT1抑制剂仍是药物化学的重要目标。（见第2部分。）

先前的机制研究提示，BBR的肝毒性与其共轭二芳基酮骨架密切相关，该骨架经代谢活化后诱导线粒体功能障碍[26]。值得注意的是，多替纳德的 successful 开发表明，将共轭二芳基酮替换为非共轭联苯酰胺骨架是改善肝脏安全性的有效策略，同时保留强效的URAT1抑制活性[27]、[28]。受此骨架演化启发，我们试图进一步优化非共轭联苯酰胺化学类型，以鉴定具有改善效力和类药性质的新型URAT1抑制剂。基于这一设计原理，采用了两种互补的优化策略。首先，通过引入酰胺氮原子，将BBR的二芳基酮骨架替换为芳基苯甲酰胺骨架，从而消除与肝毒性相关的共轭酮基团。其次，系统地用替代吸电子基团替换溴取代基，以进一步改善安全性、优化效力、代谢稳定性和理化性质。

在上述设计原则的指导下，设计并合成了四类非共轭联苯酰胺衍生物（图1C）。骨架I通过在多替纳德框架中引入螺环结构构建，以阻断潜在代谢热点并提高代谢稳定性。在骨架II-IV中，引入含羰基片段以提供与URAT1结合口袋内残基的潜在氢键相互作用，从而增强靶标亲和力和促尿酸排泄活性。对合成化合物进行了URAT1抑制活性、构效关系和急性高尿酸血症小鼠模型降尿酸效果的评估。最强效的化合物进一步在慢性高尿酸血症模型中评估，并进行药代动力学和初步安全性研究，以评估其作为新一代URAT1抑制剂的潜力。

节选摘要

新型非共轭联苯酰胺URAT1抑制剂的设计

采用基于BBR和多替纳德的骨架跳跃策略，设计并合成了一系列新型URAT1抑制剂（图1C）。设计原理是将BBR的二芳基酮基团转化为联苯苯甲酰胺骨架，从而开发了四种具有非共轭联苯结构的不同骨架类型。如图1C所示，骨架I融合了源自多替纳德的螺环结构，用于阻断潜在代谢热点并提高代谢稳定性。

结论

本研究将BBR的二芳基酮结构修饰为联苯苯甲酰胺骨架，设计并合成了四类非共轭联苯酰胺化合物。通过高尿酸血症模型筛选，鉴定出L22为最强效候选化合物，其降尿酸率为48.1%。机制研究表明，L22通过抑制URAT1减少尿酸重吸收。药代动力学研究显示，L22的口服生物利用度较低。

化学部分

¹H NMR谱由Bruker AVANCE400核磁共振波谱仪（Bruker公司）获取，使用CDCl₃或DMSO-d₆作为溶剂。质谱数据由Esquire 3000 LC-MS质谱仪记录。硅胶薄层层析在GF-254预涂板上进行。 commercially available 起始材料和溶剂均使用商用级别。通过HPLC（Agilent 1260）评估的最终化合物纯度均超过95%。

CRediT作者贡献声明

Wei Liu：调查研究。Shuhan Sun：调查研究。Yanhong Liu：调查研究。Muqiong Li：数据整理。Wei Ning：软件。Yi Ding：撰写——原稿撰写。Shengzheng Wang：撰写——审阅与编辑，资金获取。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所报告工作的情况。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（82373733）和西安医学院跨学科融合专项项目（2024JC052）的支持。

Wei Liu|Shuhan Sun|Yanhong Liu|Muqiong Li|Wei Ning|Yi Ding|Shengzheng Wang

陕西科技大学 食品与生物工程学院 药学院，陕西 西安 710021，中国