取代吡唑酮类AMPK直接激活剂的设计合成、构效关系及抗糖尿病药理作用研究

AMP-activated protein kinase (AMPK) is the major sensor of cellar energy and master regulator of metabolic homeostasis. It is an attractive therapeutic target for type 2 diabetes and metabolic syndrome.Recent discoveries proved many medicines exerted their anti-diabetic effects at least partly through indirect AMPK activation. So the discovery of small-molecule activators of AMPK, especially direct activators, will be a potential method for therapy of type II diabetes..During the small-scale direct AMPK agonist screening, a small-molecule compound ZLN006 was found. ZLN006 can effectively activate AMPK on molecular and cellular level. Via analyzing ZLN006’s structure and structural optimization, we found compound ZM582m has more potent efficient. In this application, we aim to design and synthesize of new small molecule compound libraries in order to improve the activity and the metabolic stability of the compounds from compound ZM582m. And through extensive SAR studies to discover compounds, which could effectively direct activation of AMPK, do not affect the mitochondrial membrane potential, possess metabolic stability and efficacy on diet induced obesity mouse model and finally to provide the AMPK agonist as lead compound toward type 2 diabetes.

AMPK是细胞和整体能量代谢的监控器，已经成为抗糖尿病以及心血管疾病的潜力新靶点。目前发现许多用于治疗II 型糖尿病的药物能够通过间接激活AMPK 发挥治疗效应，但可能会存在于AMPK活性不相关的副作用，因此寻找和发现AMPK 的直接激活剂，将是治疗II 型糖尿病的一个有效途径。本项目团队在前期工作中发现小分子化合物ZLN006 能够有效地激活AMPK，经进一步结构优化，发现化合物ZM582m能在分子水平以较大的激活倍数激活AMPK，并在多种细胞系中增加AMPK和ACC磷酸化。本项目拟在AMPK直接激动剂ZM582m基础上，在多个位点进行系列结构修饰和优化，并结合成药性研究，以期发现在分子和细胞水平均能有效直接激活AMPK且代谢稳定，动物水平有效改善糖尿病db/db小鼠糖脂代谢紊乱，1-2个具有进一步开发价值新型抗糖尿病药物先导化合物。

AMPK作为一个抗二型糖尿病的靶点进入人们的视线距今已超过10年，目前还没有AMPK直接激活剂进入临床试验。之前发现的AMPK的直接激活剂A769662和ZLN024可以在细胞水平和整体动物水平改善糖脂代谢，但是由于A769662受制于其很差的口服生物利用度，只能通过腹腔注射进行给药，无法进一步成药；ZLN024是第一个实现了口服给药的AMPK小分子激动剂，但其成药性结构改造进展缓慢。. 我们基于抗原抗体作用原理和均相时间分辨荧光能量共振转移技术（HTRF）建立的靶向AMPK小分子调节剂的筛选模型，确证一类结构新颖的吡唑酮类化合物具有AMPK激活活性。基于前期发现的小分子AMPK直接激动剂ZM582m基础上，在多个位点进行系列结构修饰和优化，并结合成药性研究，设计合成多个小分子化合物库，合成80余个化合物。选择化合物29作为先导化合物，进行进一步的细胞和动物水平等类药效评价，实验结果显示：化合物29分子水平可以浓度梯度依赖地激活AMPK，其激活倍数甚至高于阳性化合物A769662和AMP对AMPK的激活；细胞水平上，化合物29在L6肌管细胞、SD大鼠原代肝细胞和HepG2细胞均能浓度梯度依赖地刺激AMPK及ACC磷酸化，并影响糖脂代谢；动物水平：浓度梯度、时间依赖性地降低ob/ob小鼠的空腹血糖，并显著提升葡萄糖耐量，改善了ob / ob小鼠肝脏和血浆中的脂质代谢。药代动力学：较好的吸收、分布性质；预初毒性试验结果显示，10倍有效剂量连续给药两周未见动物死亡和异常的临床症状。综上，化合物29是一个较为理想的临床前研究阶段的候选化合物。该吡唑酮系列化合物的发现，一方面，有望发展出具有自主知识产权的、新型作用靶点化学小分子抗Ⅱ型糖尿病候选药物，为治疗Ⅱ型糖尿病提供更佳选择；另一方面，我们将以化合物29化合物为工具，力图阐明一种全新的AMPK变构调节模式（α亚基激酶区域变构调节AMPK活性）。发表专业论文1篇，Acta Pharmacologica Sinica, 2018, 39: 1622–1632。授权专利1项。培养中青年学术骨干1名，培养博士生1 人。