胍腙和縮氨基脲衍生物作為阿爾茨海默病膽堿酯酶抑制劑設計原型的潛力:生物學評價與分子模擬研究

《Chemico-Biological Interactions》:Guanylhydrazone and semicarbazone derivatives as potential prototypes for the design of cholinesterase inhibitors against Alzheimer's disease: biological evaluation and molecular modeling studies

【字體: 時間:2025年05月06日 來源:Chemico-Biological Interactions 4.7

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  本研究針對阿爾茨海默。ˋD)治療中膽堿酯酶抑制劑(AChEIs)療效隨病程進展下降的難題,探索了胍腙(guanylhydrazone)和縮氨基脲(semicarbazone)兩類新型化合物的抗膽堿酯酶活性。研究人員通過合成與評價5種衍生物,發現胍腙類化合物(1-3)對丁酰膽堿酯酶(BChE)具有混合型非競爭性抑制作用,其中化合物2(IC50=0.68 μM)尤其適用于AD重癥階段;而縮氨基脲類(4-5)雖無BChE抑制活性,但可能對早期AD有效。分子模擬與細胞實驗證實其非細胞毒性特性,為開發靶向AD不同病程階段的多功能藥物提供了新思路。

  

阿爾茨海默。ˋD)作為最常見的神經退行性疾病,目前臨床使用的乙酰膽堿酯酶抑制劑(AChEIs)如多奈哌齊、卡巴拉汀等,僅能暫時緩解癥狀,無法阻止神經元持續死亡。更嚴峻的是,隨著病程進展,患者腦內丁酰膽堿酯酶(BChE)活性逐漸取代乙酰膽堿酯酶(AChE)成為乙酰膽堿(ACh)水解的主要執行者,而現有藥物對BChE的抑制效果有限。同時,β-淀粉樣蛋白(Aβ)與膽堿酯酶形成的神經毒性復合物加速了疾病惡化,這雙重困境使得開發新型多功能抑制劑迫在眉睫。

針對這一挑戰,來自巴西多個研究機構的研究團隊在《Chemico-Biological Interactions》發表研究,系統評估了胍腙和縮氨基脲兩類衍生物的抗AD潛力。研究采用Ellman法測定BChE抑制活性,結合酶動力學分析明確抑制類型;通過分子對接和分子動力學模擬揭示化合物與BChE的相互作用模式;并利用小鼠小膠質細胞系N9進行細胞毒性檢測。

BChE抑制
研究聚焦于前期篩選出的5種AChE抑制劑(3種胍腙、2種縮氨基脲)。結果顯示,胍腙類化合物1(吖啶酮衍生物)、2(菲醌衍生物)和3(苯并二氧雜環衍生物)均表現出BChE抑制活性,其中化合物2的IC50達0.68 μM,顯著優于化合物1(3.87 μM)和3(101.7 μM)。酶動力學分析表明這些化合物通過混合型非競爭性機制抑制BChE,暗示其可能同時作用于催化活性位點(CAS)和外圍陰離子位點(PAS)。

分子模擬研究
分子對接顯示化合物2的菲醌結構與BChE的Trp82形成π-π堆積,其胍基與His438產生氫鍵作用,這種雙重相互作用解釋了其高效抑制特性。而縮氨基脲類化合物因缺乏與BChE關鍵殘基的穩定結合,導致抑制活性缺失。

細胞毒性評估
所有化合物在300 μM濃度下均未顯示細胞毒性,其中胍腙類化合物在小膠質細胞中展現出良好的安全性,為其后續開發奠定基礎。

結論與意義
該研究首次系統闡明胍腙衍生物作為BChE抑制劑的潛力,特別是化合物2因其高效低毒特性,有望成為靶向AD重癥階段的先導化合物。研究還提出"分期治療"策略:縮氨基脲類(4-5)適用于AChE主導的早期AD;化合物1針對過渡期;化合物2則專攻BChE活躍的重癥階段。這種基于病程特異性的膽堿酯酶抑制模式,為突破現有AD治療瓶頸提供了新思路。

值得注意的是,胍腙類化合物的陽離子特性使其易于穿透血腦屏障(BBB),而其可逆共價結合特性可能延長作用時間。這些發現不僅豐富了抗AD藥物設計的化學工具箱,也為開發兼具膽堿酯酶抑制和抗Aβ聚集的雙功能藥物提供了理論依據。

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