新型乙酰化不饱和羟吲哚衍生物作为BACE1和BuChE多靶点抑制剂的开发与评价

　　本研究针对阿尔茨海默病(AD)复杂病理，设计合成了一系列新型乙酰化不饱和羟吲哚衍生物，通过可持续金属催化方法构建化合物库。研究发现多个化合物可同时抑制β-分泌酶1(BACE1)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)，其中化合物12a展现双重抑制活性且细胞毒性低，为开发AD多靶点治疗策略提供了新方向。

　　

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)作为全球最常见的痴呆类型，正成为日益严重的公共卫生挑战。这种神经退行性疾病不仅导致认知功能进行性衰退，更是老年人致残和死亡的主要原因之一。据统计，AD约占全球痴呆病例的60-70%，每年新增病例近1000万例。尽管科学家们已投入巨大努力，现有治疗手段仍局限于症状缓解，无法有效延缓疾病进展。

AD的病理机制涉及多种蛋白异常聚集，其中β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积形成的老年斑是关键病理特征之一。β-分泌酶1(BACE1)作为启动淀粉样蛋白级联反应的关键蛋白酶，成为疾病修饰治疗的重要靶点。然而，既往针对BACE1的抑制剂在临床研发中屡遭挫败，或因疗效不足，或因严重副作用而中止研发。另一方面，胆碱能系统功能障碍在AD病程中同样扮演重要角色。随着疾病进展，乙酰胆碱酯酶(AChE)活性下降，而丁酰胆碱酯酶(BuChE)活性显著上升，使得BuChE成为晚期AD患者的重要治疗靶点。

面对AD复杂的多靶点病理特征，单一靶点治疗策略显得力不从心。多靶点抑制剂(Multi-target inhibitors)作为一种新兴策略，能够同时作用于多个关键靶点，在药理学和治疗学上展现出显著优势。葡萄牙科英布拉大学药学院药物化学实验室的研究团队在《Bioorganic Chemistry》上发表的最新研究，正是基于这一策略，设计并合成了一系列新型乙酰化不饱和羟吲哚衍生物，探索其作为BACE1和BuChE双重抑制剂的潜力。

研究人员采用结构导向的药物设计方法，开发了基于可持续金属催化合成路线的化合物库构建策略。关键技术方法包括：使用铟介导的Barbier烯丙基化反应构建关键中间体；通过乙酰化反应引入潜在共价结合基团；采用荧光共振能量转移(FRET)法进行BACE1酶活性检测；运用Ellman法测定胆碱酯酶抑制活性；通过分子对接研究分析化合物与靶点的结合模式；采用MTT法评估细胞毒性。

研究结果表明，通过合理的分子设计，团队成功合成了三个主要系列的化合物：1,3-二烯丙基-3-羟基羟吲哚-2-酮衍生物(2a-2i)、1,3-二烯丙基-2-氧代羟吲哚-3-基乙酸酯衍生物(3a-3i)以及含氟取代的类似物(12a-12d)。结构多样性涵盖了不同取代基（溴、氯、硝基、甲氧基、三氟甲氧基等）和不同N-1、C-3位取代模式（烯丙基、苄基、戊烯基等）。

在BACE1抑制活性评价中，化合物3d、8a和12a表现出较好的抑制效果。特别是氟代酯衍生物12a，在10μM浓度下对BACE1的抑制率达到20.10%，且分子对接研究显示其(S)-对映体与BACE1活性位点具有良好结合能力，结合能为-9.64 kcal/mol，优于临床阶段抑制剂AZD3293。

在胆碱酯酶抑制活性方面，多个化合物显示出对BuChE的选择性抑制。化合物3b(1,3-二烯丙基-5-溴-2-氧代羟吲哚-3-基乙酸酯)对马血清BuChE(eqBuChE)的IC₅₀值为23.8μM，动力学研究表明其通过混合型抑制机制发挥作用，能够同时与游离酶和酶-底物复合物结合。特别值得注意的是，化合物12a不仅对BACE1有抑制活性，还对AChE和BuChE表现出广谱抑制能力，对电鳗AChE(eeAChE)、eqBuChE和人BuChE(hBuChE)的IC₅₀值分别为68.5μM、44.0μM和35.9μM，展现出真正的多靶点抑制特性。

细胞毒性评估显示，化合物12a在高达100μM浓度下对表达APPswe蛋白的小鼠神经母细胞瘤细胞(N2A-APPswe cells)无明显毒性，仅在150μM时引起约24%的细胞活力下降，表明该类化合物具有较好的安全性特征。

分子对接研究深入揭示了化合物与靶点的相互作用模式。对于BACE1，(S)-12a的酯基与酶活性位中的丝氨酸残基近距离定位，支持了通过丝氨酸乙酰化发挥抑制作用的设计假设。对于胆碱酯酶，研究发现化合物与催化位点(CAS)和外周阴离子位点(PAS)均存在相互作用，解释了其混合型抑制机制。

计算机辅助药物性质预测表明，大多数化合物符合Lipinski五规则，具有较好的类药性。拓扑极性表面积(TPSA)值多在40-56?²范围内，预示良好的血脑屏障穿透能力，但含硝基的化合物因TPSA值较高(86-92?²)，可能影响其大脑分布。

该研究的重要意义在于成功开发了一类结构新颖的多靶点抑制剂先导化合物，为AD治疗提供了新思路。特别是化合物12a，能够同时抑制BACE1和胆碱酯酶，且细胞毒性低，具有进一步开发价值。研究中采用可持续金属催化合成方法，符合绿色化学原则，为类似化合物的规模化制备提供了可行方案。分子水平的作用机制研究为后续结构优化指明了方向，如对映体分离、酯基修饰、取代基优化等策略可能进一步提高活性和选择性。

这项研究不仅为AD多靶点治疗策略提供了实验依据，也展示了结构基础药物设计在复杂疾病治疗中的强大潜力。未来工作可围绕先导化合物的优化、体内药效评价和作用机制深入研究展开，推动这类新型羟吲哚衍生物向临床转化，为AD患者带来新的治疗希望。