天然产物糖碳苷化改造和抗缺血缺氧活性研究

心脑血管疾病严重影响人类健康,冠心病是其主要疾病之一。由于人口老龄化等问题,冠心病在世界日趋流行,冠心病不仅是困扰医学界的一大问题,也给社会造成了巨大的负担。据世界卫生组织预测,到2020年冠心病治疗费用将占全球疾病开支的5.9%,发达地区则为11.2%。当前随着我国社会经济的发展和人们生活方式的改变,冠心病在我国的发病率和死亡率已呈迅速上升趋势。目前药物治疗仍是冠心病治疗的基础,但已有药物多存在不良反应和耐药性等问题,因此寻找高效、低毒的冠心病防治药物已成为药物研究人员十分紧迫的任务。 天然产物中的活性成分一直是人类获得药物的主要途径,中药红景天中的有效成分红景天苷是一个具有冠心病治疗作用的糖氧苷分子,它具有较好的抗心肌缺血缺氧活性,但也存在代谢较快的缺点。抗中枢神经缺血缺氧损伤药物天麻素,亦为糖氧苷分子,也存在体内代谢快,作用不强的缺点。 本论文以红景天苷和天麻素为先导分子,提出了具有抗心肌缺血缺氧活性的糖苷分子的基本药效结构,即:糖基、长度合适的连接链和取代芳香环。为了克服糖氧苷在体内易代谢为糖和苷元的缺点,发现新的高效抗心肌缺血缺氧糖苷分子,本论文设计合成了三类糖碳苷分子和一类糖硫苷分子,以揭示糖碳苷基团作为抗缺血抗缺氧药效基团的作用规律。对合成的化合物进行了初步活性筛选,证实了基本药效结构的合理性。 主要研究工作及结果: 1.本课题以糖氧苷红景天苷和天麻素为先导分子,在葡萄糖基不变的情况下,提出此类分子的抗心肌缺血缺氧活性与糖基和芳香环间连接链的长短和芳香环上的取代基密切相关。 2.为了抑制糖苷酶对糖氧苷的水解作用,并增加其对酸碱的稳定性,设计了三类糖碳苷分子和一类糖硫苷分子;为了克服碳连接链过长造成的水溶性差的问题,在碳链中引入了氮原子,改善了化合物的水溶性。根据设计化合物的结构特点探索了三条糖碳苷的合成路线,即通过Ramberg-B?cklund反应、Wittig反应和还原胺化反应合成目标分子。合成了47个糖碳苷分子和16个糖硫苷分子,所合成化合物均未见文献报道。应用1HNMR和MS方法进行了结构确证;应用1D NOESY谱和1H-1H COSY谱对糖苷的构型进行了鉴定,证实这些糖苷化合物均为β构型。 3.采用细胞和部分动物模型进行生物活性筛选。用心肌细胞缺氧-复氧模型模拟缺血再灌注损伤,评价化合物对缺氧-复氧损伤心肌的保护作用;采用谷氨酸诱导的SH-SY5Y细胞损伤模型评价化合物的神经保护活性。以化合物对损伤心肌细胞和SH-SY5Y细胞乳酸脱氢酶(LDH)释放的抑制率为评价指标。对59个化合物进行了活性评价,筛选发现其中有10个化合物对缺氧-复氧损伤心肌的保护作用强于红景天苷,有4个化合物的活性与红景天苷相当;有10个化合物的神经保护活性高于天麻素,有5个化合物的活性与天麻素相当。有2个化合物对这两种筛选模型均表现出较好的活性,值得进一步研究。对59个筛选化合物中的2个进行了常压耐缺氧实验,结果表明,与空白对照组比较,这2个化合物均能够显著延长小鼠的存活时间并存在显著性差异。 4.构效关系的初步研究表明:(1)在对缺氧复氧损伤心肌保护作用方面,葡萄糖基和取代芳香环之间由胺二亚甲基(-CH2NHCH2-)连接的化合物活性最好,由亚甲基(-CH2-)连接的化合物活性最差,而由1, 2-亚乙基(-CH2CH2-)和1, 2-亚甲硫基(-S-CH2-)连接的化合物活性居中。在胺二亚甲基连接的化合物中,当芳香环上含有邻对位卤原子取代时的活性较好。(2)在神经细胞保护活性方面,由亚甲基连接的化合物、1, 2-亚乙基和1, 2-亚甲硫基连接的化合物活性最好,而胺二亚甲基连接的化合物活性最差。(3)葡萄糖基和取代芳香环之间间隔两个原子的目标分子大多具有这两种活性,其中糖硫苷分子较为突出。