膽堿能神經系統調控異常是多種神經退行性疾病和中毒事件的核心機制。乙酰膽堿酯酶（AChE）作為水解乙酰膽堿（ACh）的關鍵酶，其過度活躍會導致神經遞質短缺；而結構相似的丁酰膽堿酯酶（BChE）雖生理功能未明，卻在解毒過程中發揮重要作用。當前，有機磷農藥和神經毒劑通過不可逆抑制這些酶引發中毒，而阿爾茨海默病等疾病也與膽堿能失調密切相關。盡管現有藥物如多奈哌齊能緩解癥狀，但存在選擇性不足、毒副作用等問題。更令人擔憂的是，全球每年約300萬有機磷中毒病例中，約20%因缺乏高效解毒劑死亡。

針對這一挑戰，克羅地亞科學基金會資助的研究團隊在《Chemico-Biological Interactions》發表最新成果。研究人員基于前期發現的先導化合物Q5，保留十二烷基側鏈結構優勢，通過引入不同苯環取代基，設計出11種新型奎寧環衍生物（QAs）。這些化合物模擬乙酰膽堿的季銨結構，旨在開發兼具高效抑制和低毒特性的膽堿酯酶調節劑。

研究采用酶動力學分析測定抑制常數K_i，通過分子對接模擬化合物與酶活性中心的相互作用，并選用人源SH-SY5Y神經母細胞瘤細胞評估細胞毒性。實驗所用AChE和BChE分別從健康志愿者血液的紅細胞和血漿中分離純化。

Chemicals, reagents, and enzymes
研究證實人源酶制劑與合成化合物的相互作用更具臨床相關性。通過Ellman法精確測定酶活性，確保數據可靠性。

Synthesis of quinuclidine based compounds
結構優化策略聚焦兩點：保留烷基側鏈增強疏水相互作用，在奎寧環核心引入苯環取代基調節電子分布。合成路線通過還原胺化反應構建關鍵骨架，最終獲得涵蓋-CH₃、-Br等不同取代基的衍生物庫。

Discussion
構效關系分析揭示：苯環取代位置決定選擇性——間位取代物（如QA-3m）對AChE抑制活性提升2倍，而對位取代物（如QA-4p）對BChE抑制效果最佳。分子模擬顯示這種差異源于酶活性腔空間位阻：AChE的芳香族峽谷更適應間位取代基的垂直取向，而BChE的開口口袋偏好對位取代基的線性排列。值得注意的是，最優化合物對BChE的抑制效力（K_i 0.3 μM）已接近臨床用藥水平。

Conclusion
該研究首次系統闡明奎寧環衍生物苯環取代位置與膽堿酯酶抑制選擇性的定量關系。雖然所有化合物在1.5-17 μM范圍內均顯示細胞毒性，但通過精確控制取代基類型和位置，可平衡效價與安全性。這種"位置異構體調控選擇性"的策略為開發新一代神經保護劑提供了明確方向，尤其對需同時靶向AChE/BChE的復雜病理場景（如有機磷中毒合并阿爾茨海默�。┚哂歇毺貎r值。

Ethics statement
研究嚴格遵循克羅地亞醫學研究倫理委員會審批程序（批號01-18/23-02-2/1），所有生物樣本均獲捐贈者書面知情同意。

Funding
歐洲下一代EU基金和克羅地亞科學基金會（HrZZ-UIP-2017-05-7260）的資助保障了研究的深度和廣度，使團隊能綜合利用實驗和計算手段開展多維度驗證。

這項研究的突破性在于將傳統藥物化學的"結構修飾"策略提升到"位置特異性調控"的新層次。通過原子級別的結構微調實現酶亞型選擇性抑制，不僅為理解膽堿酯酶催化機制提供新視角，更開辟了針對復雜神經疾病的精準干預路徑。未來研究可聚焦毒性機制解析，或通過前藥設計降低副作用，推動該類化合物向臨床轉化。