新型吡啶-3-羧酸类双功能药效团的发现：兼具抗炎与抗高血糖活性的糖尿病治疗新策略

　　研究人员针对糖尿病（DM）及其炎症并发症，设计合成了新型烟酸衍生物（2b-k），通过Steglich酯化/酰胺化反应构建药效团。该系列化合物表现出优异的α-淀粉酶（α-amylase）抑制活性（IC50低至1.324 μg），抗炎活性（人红细胞溶血抑制IC50达14.06 μM）及抗氧化活性（DPPH/ABTS自由基清除）。分子对接显示其与α-amylase活性位点（如Lys A:200、Glu A:233）强结合（-7.18 kcal/mol），为开发双功能抗糖尿病药物提供了新路径。

　　

在全球范围内，糖尿病（Diabetes Mellitus, DM）已成为最严重的公共卫生问题之一，尤其是占病例总数95%的2型糖尿病（Type 2 DM），其特征是胰岛素抵抗和持续性高血糖。长期的高血糖状态会引发一系列微血管和大血管并发症，如肾病、视网膜病变和心血管疾病。更值得注意的是，慢性炎症被证实是胰岛素抵抗和糖尿病发生的重要推手——炎症因子和信号通路的持续激活会加剧代谢紊乱，形成恶性循环。

目前临床常用的α-淀粉酶（α-amylase）和α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）抑制剂，如阿卡波糖（acarbose），虽能有效控制餐后血糖，却伴随腹胀、腹痛、肝损伤等明显副作用。因此，开发高效低毒的新型抑制剂，尤其是兼具抗炎和降糖活性的双功能分子，已成为糖尿病药物研究的重要方向。

杂环化合物，尤其是含氮杂环，在药物化学中一直占有核心地位。其中，吡啶环结构广泛存在于多种天然产物和合成药物中，具有丰富的生物活性，如镇痛、调脂、抗结核和抗炎等。烟酸（nicotinic acid，即吡啶-3-羧酸）本身是维生素B3的前体，已有研究显示其衍生物在调节血糖和炎症方面具潜在价值。在这项发表于《Scientific Reports》的工作中，研究团队设计并合成了一系列新型烟酸衍生物，旨在获得同时具有抗高血糖和抗炎活性的先导化合物。

为开展本研究，作者主要运用了以下关键技术：①Steglich酯化/酰胺化反应合成目标化合物；②核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及高分辨质谱（HRMS-ESI）进行结构表征；③单晶X射线衍射（SC-XRD）解析晶体结构；④分子对接（AutoDock Tools）模拟化合物与α-amylase（PDB: 5KEZ）的相互作用；⑤体外酶抑制实验测定对α-amylase的半抑制浓度（IC₅₀）；⑥DPPH与ABTS自由基清除实验评估抗氧化活性；⑦人红细胞（RBC）溶血试验评价抗炎活性；⑧MTT法检测细胞毒性（RAW 264.7细胞）。

Synthesis of phenyl nicotinate and nicotinamide derivatives

研究人员以烟酸为起始原料，通过与取代酚或胺类化合物在DMAP和EDCI催化下进行Steglich型偶联反应，成功合成了10个新型烟酸酯及烟酰胺类衍生物（2b–2k），并经NMR、FT-IR、HRMS等技术确证结构。其中化合物2d和2k还通过单晶X射线衍射进一步解析了其三维晶体结构，属于单斜晶系，为后续活性分析提供了结构基础。

In silico molecular modelling

分子对接结果显示，所有目标化合物均可与α-amylase酶的活性位点发生相互作用。其中先导分子2k结合能最低（-7.18 kcal/mol），与Arg A:195、Lys A:200形成氢键，与Asp A:197、Glu A:233等发生π-阳离子/π-阴离子相互作用。化合物2e（-6.86 kcal/mol）和2f（-6.50 kcal/mol）也显示出与阳性对照药acarbose（-6.66 kcal/mol）相当的结合能力，提示这些分子可能通过多模式相互作用高效抑制α-amylase。

In vitro Inhibition study against α-amylase enzyme

体外抑制实验证实，所有合成化合物均具有α-amylase抑制活性，IC₅₀值介于1.324±0.17 μg至1.516±0.14 μg之间，与acarbose（1.273±0.12 μg）相当。其中化合物2e（含苯并[d][1,3]二氧戊环甲基酰胺结构）和2j（苯并[d][1,3]二氧戊环酰胺）活性最佳，IC₅₀分别为1.324 μg和1.326 μg，突显了酰胺片段与甲基二氧苯环在抑制活性中的关键作用。

SAR of antiradical activity profiling

在抗氧化评价中，化合物2b和2h表现出较强的DPPH和ABTS自由基清除能力，IC₅₀值分别为15.63±0.13 μM（DPPH）、19.89±0.25 μM（ABTS）和12.88±0.19 μM（DPPH）、16.35±0.25 μM（ABTS），接近阳性对照抗坏血酸（ascorbic acid）水平（11.81–11.90 μM）。其他部分衍生物也显示中等活性，表明其具潜在抗氧化应用价值。

SAR of ex vivo anti-inflammatory activity

在人红细胞溶血模型中，化合物2b和2e展现出显著抗炎活性，IC₅₀分别为18.41±0.13 μM和14.06±0.15 μM，接近参考药物酮咯酸（ketorolac, 11.79±0.17 μM）。而含酯键的化合物2g和2i活性较低（IC₅₀>66 μM），说明抗炎活性与酰胺官能团及取代基类型密切相关。

Toxicity evaluation

通过MTT法检测RAW 264.7细胞活力，先导化合物2b和2e在10–50 μM浓度范围内未显示明显细胞毒性，表明其具有良好的生物相容性。

本研究通过合理的药物设计合成了一系列结构新颖的烟酸衍生物，并系统评价了其抗高血糖、抗氧化及抗炎活性。研究结果显示，多个化合物（如2e、2j、2b、2h）在抑制α-amylase、清除自由基及抑制红细胞溶血方面均表现出优异活性，且细胞毒性低。尤其值得注意的是，化合物2e凭借甲基二氧苯基和酰胺结构，在三项评价中均表现突出，预示其作为双功能抗糖尿病候选药物的潜力。分子对接进一步从理论上解释了这些化合物与α-amylase之间的高效结合模式。

该研究不仅为糖尿病及其炎症并发症的治疗提供了新的先导化合物，也展示了杂环化合物在多功能药物分子设计中的优势。未来可进一步开展体内药效学和药代动力学研究，推动该类化合物向临床转化。