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新型低密度脂蛋白受体上调剂:异喹啉类衍生物的合成、构效关系及降脂作用

杨鹏  
【摘要】: 我研究所发现并证实:我国传统中药单体小檗碱(俗称黄连素,berberine,简写BBR)是一个与他汀类药物不同、具有全新生物作用机制的降血脂天然药物,其分子式为C_(20)H_(18)NO_4Cl,分子量为371.5,结构式见图1。本论文以BBR为先导化合物,分别对其D环取代、C环及13位取代等进行结构修饰,设计合成了45个BBR类似物,并通过测定其上调低密度脂蛋白受体(LDLR)的表达活性,应用计算机辅助药物设计,得出了此类衍生物的最佳药效团模型,初步阐明了BBR的C和D环取代基上调LDLR活性的构效关系。 图1.BBR氯化物的结构式 (一)增加9-位和(或)10-位取代基的体积,即用OC_2H_5,OC_3H_7替代9-OCH_3和(或)10-OCH_3,所得衍生物M_2A_1、M_2B_1、M_2A_2、M_2B_2的活性均有不同程度的降低:去掉9-OCH_3,变换10-位取代基,10-OH衍生物93的活性与BBR相当,但拥有不同烷氧基的衍生物95、97、98的活性均降低;去掉10-OCH_3,9-位变为OH的衍生物83,活性也有所降低:而去掉9-OCH_3,10-OCH_3,所得衍生物SYD-3的活性大大降低。 (二)10-,11-位均为甲氧基的衍生物53,活性最好,是BBR的1.6倍;但将10-,11-位两个甲氧基用不同的取代基,如OH、CH_3、OC_H_5和OC_3H_7,同时替换或替换其中一个时,所得衍生物73、74、75、55、56、57、123和163活性均有不同程度的降低,甚至消失。 (三)相邻两个甲氧基是活性所必需的,但相邻三个甲氧基并不能增加活性,如9-,10-,11-,和10-,11-,12-三甲氧基取代产物63和173的活性均有所降低。 (四)C环的芳香体系是活性所必需的,将C环完全还原或不完全还原所得二氢衍生物181和四氢衍生物YD-4、THBBR、THY-53、THY-73、THY-93的活性均消失。 (五)C环13位为氢原子时活性最好,在BBR的13位引入不同的烷基和苯甲基,其活性均完全消失。 在合成的45个目标化合物中,53显示出很好的上调LDLR的活性,由此本课题对化合物53进行了深入的生物学研究。流式细胞实验结果证实,化合物53对LDLR蛋白的上调作用明显增强。Balb/c小鼠高脂模型实验结果表明,用BBR和53分别治疗(100 mg/kg,po)3周后,CHO分别下降12.1%和32.9%,LDL分别下降25%和50%;SD大鼠高脂模型实验结果表明,BBR和53(100 mg/kg,po)治疗30天后,CHO分别下降27.4%和38.5%,LDL分别下降28.9%和43.5%。53降低CHO和LDL的效果显著优于BBR(P<0.01)。53在动物体内上调肝脏LDLRmRNA表达的作用是BBR的1.5倍,与体外结果一致。53组肝功能和肾功能的指标均保持在正常范围之内,表明53没有明显的肝肾毒性。 急性毒性实验结果表明,53的LD_(50)>5000 mg/kg,在此剂量下小鼠大脑、心、肝、肾、肺和肠等脏器的病理切片均未见明显异常,表明其对各脏器没有明显的毒副作用。 53的活性强于BBR可以从三个方面解释:①计算机辅助设计结果表明,BBR分子中存在三个药效团,即疏水中心、阳离子中心和环芳香中心;而化合物53除此三个药效团之外,还在D环的11-OCH_3上增加一个氢键接受体,使之与靶蛋白的结合能力更强;②BBR分子中9-OCH_3的存在削弱了7-位氮正离子的电正性,而53分子中9-OCH_3移至11-位后,11-OCH_3对7-位氮正离子的作用减小或消失,使其电正性增强,从而进攻靶蛋白的能力亦增强;③53的水溶性增大,溶解度是BBR的4倍,可能改善了其体内吸收差的药代特性。 本课题共设计合成了45个目标化合物,其结构经MS、~1H NMR及IR等图谱确证无误。其中化合物53的降血脂活性高;毒性低、安全性好;机理与BBR相同而有别于他汀类药物;合成工艺成熟,操作简单,收率高。我们认为化合物53具有很好的应用前景,拟进行临床前研究。


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