药学论文哪里有?本研究采用微量肉汤稀释法研究了26种衍生物的最小抑菌浓度(Minimal Inhibitory Concentration,MIC),实验菌株为ATCC耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA 43300、ATCC金黄色葡萄球菌29213、大肠杆菌25922及临床分离金黄色葡萄球菌AD3和144。
1 引言
1.2 截短侧耳素的研究现状
上世纪50年代初期,哥伦比亚大学学者Kavanagh从两种高等担子菌纲侧耳属Pleurotus mutilis和Pleurotus passeckeranius中分离出能够抑制金黄色葡萄球菌活性的物质(Kavanagh et al., 1951),纯化后进行初步结构鉴定将其命名为截短侧耳素(Pleuromutilin,图1.1)。结构表征显示,截短侧耳素是一种三环二萜烯类天然产物,分子式为C22H34O5,相对分子质量为378.51,熔点为170℃~171℃,白色粉状晶体,微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂。截短侧耳素对大多数革兰氏阳性菌、以及支原体有较强的抑制作用,而对革兰氏阴性菌抑制作用较差(Kavanagh et al., 1952)。
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目前批准上市的截短侧耳素类药物共有四种,泰妙菌素(Tiamulin)和沃尼妙林(Valnemulin)是两款动物专用抗生素;2007年经美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准上市的瑞他妙林(Retapamulin)是截短侧耳素类抗生素中第一个人用药物;2019年由爱尔兰生物制药公司Nabriva Therapeutics主打研发的来法莫林(Lefamulin)成功上市,用于口服或静脉注射治疗成人社区获得性细菌性肺炎(Community acquired bacterial pneumonia, CABP)。
3 结果
3.1 26种衍生物结构表征确认
所合成衍生物(27~52)通过2.2.1中描述的方法制备,经HR-MS,1H NMR,13C NMR进行结构表征。所有分析数据如下。
22-O-[2-(4-((1-甲基哌嗪基)甲基)-1H-1,2,3-三唑-1-基)-1-(哌嗪-1-基)乙-1-酮]乙酰基妙林(27)
白色粉末;产率:47%;1H NMR(400 MHz,Chloroform-d) δ 7.67(1 H,s),6.49(1 H,dd,J=17.4,11.0Hz,H19),5.79(1 H,d,J=8.4Hz,H14),5.35(1 H,d,J=11.0Hz,H20),5.19(3 H,q,J=9.1Hz,H20),3.71(2 H,s),3.64(5 H,dt,J=30.7,5.6Hz,H22,H11),3.49-3.33(2 H,m),3.27-3.03(2 H,m),2.72-2.42(13 H,m),2.39-2.16(5 H,m,H2,H4,H10,H13),2.07(3 H,d,J=19.8Hz,H6,H8,11-OH),1.84-1.46(4 H,m,H1,H7,H13),1.43(3 H,s,H15),1.40-1.23(2 H,m,H8),1.17(3 H,s,H18),0.88(3 H,d,J=6.9Hz,H17),0.71(3 H,d,J=6.9Hz,H16). 13C NMR(101 MHz,Chloroform-d) δ 217.01(C3),168.75(21),163.29,144.41,139.01(C19),124.42,117.29(C20),77.23,74.56(C11),68.61(C14),59.43,58.15(C4),54.84,53.09,52.61(C22),52.49,52.12,50.80,45.84(C9),45.44,45.23,45.01(C13),43.95(C12),42.16,41.76(C5),36.67(C6),36.05(C10),34.44(C2),30.40(C8),26.81(C7),26.40(C18),24.84(C1),16.72(C16),14.86(C15),11.50(C17). HR-MS(ESI+):Calcd for C36H60N7O5(M+H+):668.4499;Found:668.4506.
4 全文讨论
4.1 衍生物的设计及合成
前期研究工作表明,在截短侧耳素的C14侧链上引入碱性基团或杂环,能够增强其抗菌活性(Gonçalve R. S. B., 2010;Tang et al., 2012)。我们在前期工作中,设计并合成了一系列以哌嗪为连接基团的新型截短侧耳素衍生物(Gao et al., 2017;Luo et al., 2016)。这些衍生物C14侧链不含硫醚键但仍然保持良好的体外抗菌活性,因此我们设想将C14侧链转化为含氮杂环,在保持或提高抗菌活性的基础上,开发出对CYP450酶抑制活性低的新型截短侧耳素衍生物。
含有1,2,3-三氮唑官能团的化合物具有抗菌、β-内酰胺酶抑制、抗炎、抗病毒、抗惊厥和毒蕈碱等多种生物活性(Xu, 2020)。本研究选取26种仲胺衍生物,设计并合成了26种以哌嗪及1,2,3-三氮唑为连接基团的截短侧耳素衍生物,以期得到抗菌活性好、CYP450酶抑制活性低的衍生物。
衍生物的合成基于中间体III 14-O-1-(4-氯乙酰基)哌嗪基妙林(Gao et al., 2017)。在加热回流条件下,中间体III与叠氮化钠反应得到截短侧耳素叠氮化物。仲胺与溴丙炔在碱性条件下生成系列炔丙基仲胺衍生物。截短侧耳素叠氮化物与系列炔丙基仲胺衍生物通过点击化学反应得到26种截短侧耳素衍生物27~52(Harju et al., 2003)。各步反应中间体和衍生物通过重结晶、柱层析进行分离纯化,并以HR-MS,1H NMR,13C NMR确证衍生物结构,相关表征谱图见附录。
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4.2 衍生物体外抗菌活性研究
本研究以截短侧耳素及泰妙菌素为阳性对照,采用微量肉汤稀释法测定了26种衍生物对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌ATCC 43300、金黄色葡萄球菌ATCC 29213、大肠杆菌ATCC 25922以及从广东分离的金黄色葡萄球菌AD3和144的最小抑菌浓度进行了评价。26种新型截短侧耳素衍生物对上述菌株的MIC范围为1~32 μg/mL。衍生物27~44、45、46、51和52显示出对MRSA具有一定的抑制活性,其他化合物显示出较低的抗菌活性。衍生物39对金黄色葡萄球菌具有最高的抗菌活性(MIC=1 μg/mL)。苯基哌嗪上取代基为硝基的衍生物37~39对四株革兰氏阳性菌表现出较高的活性,强于苯基哌嗪上其他取代基(甲基、氟、羟基、甲氧基或氯基团)的衍生物,表明在截短侧耳素C14侧链苯环上引入带有吸电子基团可以增强对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌活性,这与文献报道一致(Gao et al., 2017)。以氮杂环取代苯基哌嗪设计、制备衍生物45~52,对具有一定的MRSA抑制活性,MIC范围为4~16 μg/mL,均低于泰妙菌素。这一结果提示我们,在截短侧耳素衍生物的修饰过程中,应对末端结构的组成和杂环取代基的选择进行优化,以设计、开发具有更强抗菌活性的衍生物。最小杀菌浓度(MBC)指杀死99.9%的测试微生物所需的最低药物浓度。所有合成截短侧耳素衍生物的MBC值与MIC比值为1~2,表明这些衍生物具有良好的杀菌能力,并且微生物对测试药物没有产生耐药性(Cha et al., 2011)。本研究中化合物39和41在该系列中表现出相对较强的抗菌活性,我们对这两个化合物的抗菌活性进行了更深入的研究。
5 结论
1.本研究设计、并合成全新结构的26种含1,2,3-三氮唑及仲胺侧链的截短侧耳素衍生物。首先测试衍生物对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(ATCC 43300)、金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)、金黄色葡萄球菌(AD3)、金黄色葡萄球菌(144)和大肠杆菌(ATCC 25922)的MIC和MBC。所有合成的衍生物均显示出中等至良好的抗菌活性,衍生物39和衍生物41显示出比其他化合物更好的抗菌活性。选择衍生物39和衍生物41进行动态杀菌曲线和抗菌后效应评价,动态的反应细菌与药物之间的相互作用。衍生物39表现出对MRSA具有快速的杀菌动力学,并且具有比泰妙菌素更长的PAE。
2. 中性粒细胞减少的小鼠大腿感染MRSA模型进一步研究了衍生物39的体内抗菌活性。结果显示,衍生物39比泰妙菌素具有更强的体内抗菌作用。同时,CYP450抑制实验表明,衍生物39在体外对CYP3A4的抑制活性与衍生物29和41相当,均低于泰妙菌素。分子对接模型表明衍生物39与核糖体50S亚基存在较强的结合模式(ΔGb= -9.86 kcal/mol)。
3. 衍生物39可望成为开发抗菌药物的先导化合物,后续将对其与细菌作用机制开展更深入的研究。
参考文献(略)