以藁本内酯三聚体为先导物的靶向于NLRP3炎性小体抗炎药物的设计与合成

NLRP3 inflammasome provides a new target for the treatment of various inflammatory diseases. Triligustilide A, which has a novel structure, is a promising lead compound targeted at NLRP3 inflammasome for anti-inflammatory. In this project, Triligustilide A will be totally synthesized, in which the stereospecific and olefin selectivity of the reaction in the synthesis process [2+2] will be solved. Based on the docking result of Triligustilide A and the NLRP3 PYD protein, and the principle of "natural product library", a series of Triligustilide derivatives will be designed and synthesized. The inhibitory effect and structure-activity relationship of the Triligustilide derivatives on the secretion of IL-1β, TNF-α and other inflammatory factors will be studied to find the anti-inflammation candidate compounds targeted at NLRP3. The mechanism of candidates on inhibiting NLRP3 will be investigated by Western blot, laser co-focusing and RT-PCR. The in vivo effects of the candidates will be confirmed by the acute immune hepatitis model in mice. This project will provide theoretical and experimental basis for the research and development of new molecule-targeted anti-inflammation drugs with high efficiency and low toxicity.

NLRP3炎性小体为各种炎症性疾病的治疗提供了新靶点，藁本内酯三聚体Triligustilide A靶向于NLRP3炎性小体，是一类结构新颖、颇有前景的抗炎先导物。本课题将在前期工作基础上，合成Triligustilide A，解决其合成过程中[2+2]反应的立体及烯烃选择性问题。基于Triligustilide A与NLRP3 PYD蛋白对接结果及“类天然产物库”构建原理，设计合成系列衍生物；研究其对IL-1β、TNF-α等炎性因子分泌的抑制作用和构效关系，不断优化分子结构，寻找靶向于NLRP3的抗炎候选化合物；采用Western blot、激光共聚焦研究其抑制NLRP3作用机制；通过RT-PCR技术研究其对NLRP3活化信号的调控机制；采用急性免疫性肝炎模型小鼠，研究其体内作用机理。本项目为研发高效低毒选择性好的靶向新抗炎药物提供理论和实验依据，具有重要社会意义和应用价值。

蒿苯内酯是普遍存在于自然界多种植物和真菌中的一小类天然产物。在亚洲、欧洲和北美洲的传统草本药物的研究中发现，伞形科、烟科、龙胆科、罂粟科、兰科蒿等中药及真菌含有蒿苯内酯，其单体和二聚体化合物是这些药物最主要的活性组分。从20世纪50年代至今，研究者们已分离得到多种蒿苯内酯类化合物，甚至对蒿本内酯类化合物的合成也有很多研究，但主要集中在蒿本内酯单体和衍生物的合成，而对二聚体化合物合成的研究非常少。因此研究蒿苯内酯结构的来源与合成对天然产物发掘，甚至药物开发具有重要意义。据报道，蒿苯内酯类化合物具有多种药理活性，并且具有结构多样性。因含有多个双键，单体化合物能通过发生自身的[2+2]和[4+2]加成反应进行环化，形成一系列的多聚结构的化合物。在本项目中，蒿本内酯二聚体化合物Riligustilide, Tokinolide A和C是发生自身的[2+2]环加成反应构成环丁基结构，而Tokinolide B是经[4+2]加成反应形成环丁基结构，最终得到二聚体结构。.研究表明藁本内酯二聚体化合物也具有多种药理活性，如抗炎、抗肿瘤、抗血小板聚集等。这类化合物含有环丁基结构，而环丁基结构在天然产物中普遍存在，因此针对于这类二聚体化合物进行合成研究具有非常大的意义。通过全合成藁本内酯多聚体，以经济实惠的方式获得天然产物，满足医疗上的需求，有望用于抗肿瘤、抗炎等重大疾病的治疗，创造经济价值，推动产学研的结合。.本项目通过使用多种光引发剂和光源，尝试对不同的藁本内酯二聚体及三聚体进行设计合成，得到了8个蒿本内酯二聚体产物和3个未知结构产物。苯酞的单体化学性质不稳定，其C-3位连接的丁烯基易被环境中的光、热以及酶等氧化或降解，成药性较差。通过对藁本内酯结构进行设计与合成，得到41个四氢异吲哚酮类衍生物，所有化合物均通过1H NMR、13C NMR、ESI-HRMS进行结构确证。筛选出5个活性较优的化合物，其中5f活性最好，其能降低炎症小体标志物NLRP3的表达，降低巨噬细胞IL-1β和IL-18的分泌，抑制MAPK和NF-κB信号通路的活化和下调COX-2、iNOS、IL-1β、TNF-α、IL-6基因的表达，从而影响蛋白质和细胞因子的产生。同时，5f还能够抑制斑马鱼模型中炎症的产生，并且对急性肺损伤小鼠有一定的治疗作用，为新型藁本内酯类化合物抗炎活性研究提供了新的骨架和候选药物。