呋村氮氧化氮供體的研究進(jìn)展

呋村氮氧化氮供體的研究進(jìn)展

20世紀(jì)80年代，發(fā)現(xiàn)引起血管擴(kuò)張的內(nèi)源性擴(kuò)張因子（edf）是氧氣氮（no），闡明了硝化甘醇（硝化甘醇）擴(kuò)張血管和緩解心絞痛的機(jī)制。自此,NO引起了藥學(xué)研究者的廣泛興趣并對(duì)其進(jìn)行了大量研究。人體內(nèi)源性NO是由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸而產(chǎn)生,其作為生物信使或效應(yīng)分子在體內(nèi)發(fā)揮重要的生理作用,其生成不足或相關(guān)信號(hào)通路傳導(dǎo)異?？烧T發(fā)多種疾病。因此,NO及其相關(guān)化合物的研究已成為新藥發(fā)現(xiàn)的重要策略之一。NO供體是指在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用而釋放NO的化合物,其作為NO的體內(nèi)運(yùn)輸及貯存形式,可延長NO半衰期。NO供體型藥物主要是指將結(jié)構(gòu)和療效確切的藥物分子或其片段直接或通過一定的連接基團(tuán)(spacer)與能釋放NO的分子片段連接而形成的偶聯(lián)物,在體內(nèi)釋放的NO可與藥物產(chǎn)生協(xié)同作用或降低藥物的毒副作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種不同結(jié)構(gòu)類型的NO供體,除了研究較多的有機(jī)硝酸酯和亞硝酸酯、偶氮二醇鹽等外,呋咱氮氧化物(furoxans,1)也已成為一類重要的NO供體,其又名1,2,5-二唑-2-氧化物(1,2,5-oxadiazole-2-oxide),具有殺菌、降壓、抗腫瘤、抗驚厥等活性,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥研究領(lǐng)域。呋咱氮氧化物對(duì)酸、堿均較穩(wěn)定,環(huán)上3、4位可連接相同或不同基團(tuán),也可與其他環(huán)駢合(如苯并呋咱),形成不同衍生物。其進(jìn)入體內(nèi)后,在巰基化合物(RSH,如半胱氨酸)作用下,可釋放NO,其機(jī)制如圖1所示。由圖1可見,在體內(nèi),巰基化合物對(duì)呋咱氮氧化物的3或4位進(jìn)行親核加成,形成加成產(chǎn)物(a或b),再經(jīng)開環(huán)形成亞硝基衍生物(c或d),并進(jìn)一步生成另一亞硝基衍生物(e或f)和亞硝?；庪x子(nitrosoylanion,NO-),前者可作為終產(chǎn)物排出體外,也可繼續(xù)水解或硫解,而后者經(jīng)氧化形成NO;亞硝基衍生物d還可與硫醇作用,生成S-亞硝基硫醇(g),然后裂解生成NO。值得一提的是,呋咱氮氧化物在游離巰基和巰基陰離子作用下均可釋放NO,而經(jīng)典的硝酸酯類NO供體需在游離巰基作用下才可釋放NO;由于體內(nèi)游離巰基基團(tuán)分布很廣,因此,呋咱氮氧化物可在多種組織或器官中通過非酶催化途徑釋放NO而產(chǎn)生生物活性。本文對(duì)具不同藥理作用的呋咱氮氧化物類NO供體型藥物的研究進(jìn)展作一綜述。1化合物的抗炎活性炎癥通常為具有血管系統(tǒng)的活體組織對(duì)局部損傷的反應(yīng),是機(jī)體的正常免疫反應(yīng),常伴有局部血流量增多、部分組織血管擴(kuò)張、白細(xì)胞滲出增多等癥狀,且過度的炎癥反應(yīng)還會(huì)造成機(jī)體的嚴(yán)重?fù)p傷。NO作為體內(nèi)重要遞質(zhì),可促發(fā)一系列生理過程,產(chǎn)生抗炎作用。例如,NO可在鳥苷酸環(huán)化酶催化下,促進(jìn)三磷酸鳥苷(GTP)轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸鳥苷(cGMP),后者可調(diào)節(jié)血管張力,抑制血小板聚集,產(chǎn)生抗炎效應(yīng)。房雷等以氫化可的松(Hyc)為母體藥物,考慮到其21位成酯后并不影響其抗炎活性,因此,在其21位通過丁二酸酐與呋咱氮氧化物相連,得到化合物2和3,并在二甲苯致小鼠耳腫脹模型實(shí)驗(yàn)中,以Hyc為陽性對(duì)照,0.5%羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)溶液為陰性對(duì)照,分別將化合物2和3與陽性藥等摩爾劑量(0.04mmol·kg-1)灌胃給藥,以腫脹抑制率評(píng)價(jià)其抗炎活性。結(jié)果顯示,化合物2和3的腫脹抑制率分別為42.86%和49.56%,Hyc為69.03%。而在棉球誘導(dǎo)的大鼠肉芽組織增生模型實(shí)驗(yàn)中,以Hyc(0.06mmol·kg-1·d-1)為陽性對(duì)照,將化合物3分別以0.03、0.06、0.09mmol·kg-1·d-1劑量連續(xù)灌胃給藥7d,以肉芽組織增生抑制率評(píng)價(jià)其抗亞急性炎癥活性。結(jié)果顯示,化合物3的低、中、高3個(gè)劑量組的肉芽組織增生抑制率分別為8.12%、24.32%、27.3%,其中劑量組的抑制率高于同劑量Hyc組(16.22%)。由此可見,具飽和長直鏈烷烴取代的此呋咱氮氧化物類NO供體型藥物有較好的抗炎活性,其直鏈長度以3~5個(gè)原子最為適宜。究其原因,可能是由于具有一定長度的直鏈烷烴空間位阻較小,有利于體內(nèi)酯酶作用而易于分解產(chǎn)生NO,導(dǎo)致藥物抗炎活性增強(qiáng)。項(xiàng)光亞等制備了一系列呋咱氮氧化物與非甾體抗炎藥奧丙嗪(Oxa)或阿司匹林偶聯(lián)的衍生物(4~9),并在二甲苯致小鼠耳腫脹模型實(shí)驗(yàn)中,分別以O(shè)xa(9.0mg·kg-1)和阿司匹林(8.6mg·kg-1)為陽性對(duì)照,0.5%CMC-Na溶液為陰性對(duì)照,將制得的偶聯(lián)衍生物灌胃給藥,以腫脹抑制率評(píng)價(jià)其抗炎活性。結(jié)果顯示,衍生物4(9.0mg·kg-1)、5(9.0mg·kg-1)和6(8.6mg·kg-1)給藥組的腫脹抑制率分別為34.5%、39.3%和40.5%,均高于Oxa給藥組的28.6%;化合物7(9.2mg·kg-1)和8(9.6mg·kg-1)給藥組的腫脹抑制率分別為38.1%和40.4%,也高于阿司匹林給藥組的33.3%,化合物9(9.4mg·kg-1)給藥組的腫脹抑制率為32.1%,與阿司匹林給藥組相當(dāng)。構(gòu)效關(guān)系研究顯示,具一定長度(4~5個(gè)原子)的直鏈烷烴取代的此偶聯(lián)衍生物的抗炎活性更強(qiáng)。王未東等將呋咱氮氧化物引入氟羅布芬,合成了化合物10和11,并在二甲苯致小鼠耳腫脹模型試驗(yàn)中,以氟羅布芬為陽性對(duì)照,0.5%CMC-Na溶液為陰性對(duì)照,將化合物10和11灌胃給藥,以腫脹抑制率評(píng)價(jià)抗炎活性。結(jié)果顯示,化合物10和11與氟羅布芬等摩爾劑量給藥后的腫脹抑制率相當(dāng),分別為36.56%、31.91%與37.77%。且大鼠實(shí)驗(yàn)顯示,化合物10和11的胃腸不良反應(yīng)明顯少于氟羅布芬,表明氟羅布芬引入呋咱氮氧化物后可降低胃腸不良反應(yīng)。2呋吾氧化物衍生物的活性NO在維持血管張力、調(diào)節(jié)血壓及血流量等方面起著十分重要的作用。近年來,人們將呋咱氮氧化物類NO供體通過連接基團(tuán)與已知的心血管藥物偶聯(lián),研發(fā)出一系列可改善心血管系統(tǒng)功能的NO供體型雜合衍生物。沙坦類藥物是一類新型血管緊張素Ⅱ(AngII)受體拮抗劑,主要拮抗AngII的AT1亞型受體。為了增強(qiáng)沙坦類藥物的抗高血壓活性,Zhang等將洛沙坦類似物(12)作為母體藥物與呋咱氮氧化物偶聯(lián),合成了一系列化合物,其中化合物13(IC50=2.04nmol·L-1)和14(IC50=1.58nmol·L-1)對(duì)AT1受體的拮抗活性與洛沙坦(IC50=1.99nmol·L-1)相近或更強(qiáng),推測該類化合物因引入3碳或4碳飽和直鏈取代的呋咱氮氧化物而活性增強(qiáng)。血小板聚集是正常凝血機(jī)制中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),然而在病理過程中,血小板的黏附、聚集、釋放往往導(dǎo)致血栓的形成。研究表明,NO具有抑制血小板聚集和舒張血管的活性。周洲等將具有抗血栓作用的母體藥物阿司匹林與呋咱氮氧化物通過阿魏酸相連,合成了化合物15~18,并在體外全血血小板聚集實(shí)驗(yàn)中,以血小板聚集抑制率為指標(biāo),比較了化合物15~18與陽性對(duì)照藥阿司匹林在相同濃度(50μmol·L-1)下的體外抗血小板聚集活性。結(jié)果顯示,化合物15~18的血小板聚集抑制率分別為12.1%、19.8%、14.7%和15.7%,與阿司匹林(14.7%)相當(dāng)或更高。而在大鼠體內(nèi)血小板聚集試驗(yàn)中,以5%CMC-Na溶液為陰性對(duì)照,將化合物15~18與陽性對(duì)照藥阿司匹林等摩爾劑量(1.67×10-4mol·kg-1·d-1)連續(xù)灌胃給藥5d,結(jié)果測得,化合物15~18的血小板聚集抑制率分別為43.8%、37.2%、28.3%和39.6%,均高于阿司匹林(28.0%)。提示,該類化合物中NO的釋放增強(qiáng)了母體藥物的抗血小板聚集活性。NO可通過舒張血管、抑制內(nèi)皮素等縮血管物質(zhì)分泌、抑制血小板凝集和黏附因子表達(dá)等多種途徑發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用,而毒蕈堿的M受體激動(dòng)劑檳榔堿可激活血管內(nèi)皮細(xì)胞乙酰膽堿靶標(biāo)(theendotheliumtargetsforacetylcholine,ETA),產(chǎn)生類似乙酰膽堿的血管舒張作用,從而保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞,防治動(dòng)脈粥樣硬化。黃勝堂等將呋咱氮氧化物通過橋連接基團(tuán)與檳榔堿的N-甲基-四氫吡啶環(huán)結(jié)合,制備了18個(gè)檳榔堿類似物,并采用離體血管環(huán)實(shí)驗(yàn),以氯化乙酰膽堿為陽性對(duì)照,血管舒張率為指標(biāo),考察了這些類似物(10-5mol·L-1)對(duì)具完整內(nèi)皮的大鼠胸主動(dòng)脈血管的舒張活性。結(jié)果顯示,這些類似物的舒血管活性均強(qiáng)于檳榔堿,其中類似物19~21的血管舒張率分別為85%、88%和85.17%,均高于氯化乙酰膽堿(73%)。構(gòu)效關(guān)系研究顯示,具較長飽和直鏈取代的此類呋咱氮氧化物偶聯(lián)物有較好的舒血管活性。3各組小鼠體內(nèi)細(xì)胞的致死率及體外毒性盡管NO在腫瘤進(jìn)展中的作用機(jī)制尚不十分清楚,但一般認(rèn)為,體內(nèi)持續(xù)低濃度的NO可促進(jìn)細(xì)胞生長,抑制細(xì)胞凋亡,而高濃度的NO則可產(chǎn)生細(xì)胞毒性,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,阻止腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移;且與正常細(xì)胞相比,腫瘤細(xì)胞對(duì)NO更加敏感。因此,人們嘗試?yán)眠辉鄣趸镒鳛镹O供體,設(shè)計(jì)合成抗腫瘤藥物。齊墩果酸(OA)具有抗炎、抗病毒等多種生物活性,其給藥后主要在肝臟分布和代謝。據(jù)此,Chen等以O(shè)A為先導(dǎo)化合物,設(shè)計(jì)合成了數(shù)個(gè)呋咱氮氧化物偶聯(lián)物(22~26),以期獲得肝臟腫瘤靶向藥物。對(duì)人肝癌HepG2細(xì)胞進(jìn)行的毒性實(shí)驗(yàn)顯示,偶聯(lián)物22~26具有明顯的細(xì)胞毒性,且呈濃度依賴性,其中在1μmol·L-1濃度下,偶聯(lián)物23對(duì)HepG2細(xì)胞的致死率達(dá)100%,偶聯(lián)物22、24、25、26的致死率分別為67.41%、98.16%、95.63%和74.53%,而OA則未顯現(xiàn)細(xì)胞毒性。體內(nèi)毒性實(shí)驗(yàn)顯示,連續(xù)3d給小鼠靜注偶聯(lián)物23(50mg·kg-1·d-1)后,在14d觀察期內(nèi)未見小鼠死亡,也未見其體重及行為出現(xiàn)異常;而給荷瘤的NOD/SCID小鼠靜注本品(15mg·kg-1)后,小鼠體內(nèi)腫瘤生長受到明顯抑制,其中在小鼠植入人肝腫瘤細(xì)胞Hep3b后35d,給其靜注本品,抑瘤率達(dá)65%。提示,OA的3位與具4~6原子的碳鏈取代的呋咱氮氧化物相連所得偶聯(lián)物的抗腫瘤活性增強(qiáng),其中以具有支鏈取代的呋咱氮氧化物偶聯(lián)物的活性最強(qiáng)。研究表明,AngII參與了血管再生以及細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移,提示其可能與腫瘤的形成有關(guān);且AT1受體的激活可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞增殖。因此,阻斷AT1受體有可能抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。AngII受體抑制劑厄貝沙坦(irbesartan)類似物(27)與AT1受體具有高度親和力,提示該類化合物可能具有抑制腫瘤增殖活性。Zhang等將化合物27與呋咱氮氧化物偶聯(lián),得到一系列衍生物(28~32),并用MTT法檢測其體外毒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),衍生物28~32對(duì)人肝癌細(xì)胞BEL7402的抑制活性均比母體化合物27(IC50=25.9μmol·L-1)強(qiáng),IC50分別為18.7、19.1、12.5、23.4和15.1μmol·L-1。表明,引入具不同長度碳鏈的呋咱氮氧化物后,厄貝沙坦類似物的抗腫瘤活性增強(qiáng)。聯(lián)苯雙酯有抗肝炎、抗HIV、抗菌等活性,近年來又發(fā)現(xiàn)其具抗肝腫瘤活性。Kong等以聯(lián)苯雙酯為母核,合成了一系列與呋咱氮氧化物偶聯(lián)的聯(lián)苯雙酯衍生物,并在HepG2細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)中,以5-氟尿嘧啶(5-FU)為陽性對(duì)照,考察了這些衍生物的抗腫瘤活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),其中衍生物33~38的IC50分別為1.21、3.79、2.44、5.15、1.49、7.10μmol·L-1,細(xì)胞毒性明顯強(qiáng)于5-FU(IC50=15.92μmol·L-1)。由此可見,引入具長鏈橋聯(lián)結(jié)構(gòu)的呋咱氮氧化物,可增強(qiáng)聯(lián)苯雙酯的抗腫瘤活性。4衍生物活性研究NO供體型藥物在治療動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓等疾病過程中,往往導(dǎo)致體內(nèi)活性氧簇(ROS)的增加,而維生素C(39)則能清除體內(nèi)ROS,減少低密度脂蛋白的氧化、硫醇類的損耗和NO氧化成硝基化合物。因此,將維生素C與NO供體偶聯(lián),有可能通過維生素C的作用來削弱NO發(fā)揮藥效的“障礙”,進(jìn)而改善NO供體型藥物的治療效果。Cena等分別在維生素C的3和2位羥基上偶聯(lián)呋咱氮氧化物,得到一系列衍生物(40~42),并在Fe3+-ADP/NADPH誘導(dǎo)的大鼠肝細(xì)胞過氧化模型實(shí)驗(yàn)中,用硫代巴比妥酸法監(jiān)測氧化過程,以IC50值為指標(biāo),考察了這些衍生物在大鼠肝細(xì)胞中的抗氧化活性。結(jié)果顯示,衍生物40和41的IC50分別為17和80μmol·L-1,抗氧化活性強(qiáng)于2位偶聯(lián)的衍生物42(IC50=392μmol·L-1)。由此可見,維生素C的3位與呋咱氮氧化物偶聯(lián)可獲得更強(qiáng)的抗氧化活性,故此偶聯(lián)物可作為相關(guān)治療藥物的先導(dǎo)物而加以進(jìn)一步的修飾與改造。NO還具有舒張支氣管和誘導(dǎo)氣道炎性細(xì)胞凋亡的作用,而血栓素A2(TXA2)受體拮抗劑塞曲司特(seratrodast)是近年上市的抗哮喘藥物。張治國等將塞曲司特作為母體藥物與呋咱氮氧化物偶聯(lián),合成了化合物43~45,并在抗乙酰膽堿-組胺致豚鼠哮喘模型試驗(yàn)中,以CMC-Na為陰性對(duì)照,1.25mg·kg-1塞曲司特為陽性對(duì)照,化合物43~45均以與塞曲司特等摩爾濃度的劑量靜注給藥,以1h后豚鼠引喘潛伏期為指標(biāo),考察化合物的抗哮喘活性。結(jié)果顯示,化合物43~45能較塞曲司特更顯著延長豚鼠引喘潛伏期(62、18、27svs10s),其中化合物43活性最好。表明,此類偶聯(lián)化合物中連接基團(tuán)越短者,其抗哮喘活性越強(qiáng)。5o-ns東南角由于NO具