天然产物蟛蜞菊内酯的结构改造、合成及抗肺纤维化活性研究

Now, an efficient drug therapy is still needed to prevent or reverse the process of pulmonary fibrosis. In our study on the traditional Chinese medicine Eclipta, Wedelolactone as the main component was proved to inhibit lung myofibroblast differentiation and synthesis of collagen and α-SMA. The discovery of pharmacological activity could help Wedelolactone acquire a potential to prevent or reverse pulmonary fibrosis. However, this compound has some defects such as low bioavailability, poor drug-like property and unclear action target. According to classical medical design theory, Wedelolactone as the lead compound is utilized to design and synthesize the structural diversified compounds. The synthesized compounds are used to evaluate the anti-pulmonary fibrosis activity and acquire the effect of the skeleton structure and the side chain substituents on the biological activity. The molecular framework was further modified on the basis of the preliminary structure-activity relationship in order to increase bioavailability and improve drug-like property. The research on the action target would help further optimize drug structure and provide theoretical evidence and material basis for anti-pulmonary fibrosis drug research.

目前尚缺乏有效药物治疗手段阻止或逆转肺纤维化进展。本课题组前期在对传统中药墨旱莲的研究中发现，其主要成分蟛蜞菊内酯抑制肺肌成纤维细胞分化，阻碍胶原蛋白及α-SMA的合成，有望阻止或逆转肺纤维化。然而，该化合物却存在生物利用度低、成药性差及作用靶标不明确等缺陷。本课题以蟛蜞菊内酯为先导化合物，采用经典药物设计手段，设计结构多样化的蟛蜞菊内酯衍生物并对其抗肺纤维化活性进行评价，深度解析骨架结构以及侧链取代基对活性的贡献，根据初步构效关系改造分子骨架，提高生物利用度，改善成药性；后期通过对作用靶点的研究，有助于进一步优化药物分子结构，为治疗抗纤维化药物的研究提供理论依据及物质基础。

研究发现天然产物蟛蜞菊内酯(WEL)可激活蛋白激酶(AMPK)，从而抑制NOX4表达，降低活性氧类物质(ROS)的产生，从而改善TGF-β1诱导的肺纤维化。不过，WEL的生物利用度低、成药性差、作用靶点不明确等缺陷制约了其在治疗肺纤维化疾病的应用，因而有必要对WEL结构进行改造，在保留重要药效团的基础上，优化分子骨架，提高药物分子的活性及生物利用度，降低成药性的难度。本项目首先重新设计WEL的合成工艺，新工艺与原有路线相比，避免了有毒试剂的使用，提高了反应的总收率，且更容易对WEL进行结构改造。接着，利用传统药物设计理论，设计并合成了三类目标化合物，并且对其生物活性进行评估。WEL为稠环刚性结构，可从WEL的ABCD四个环入手，对其进行结构改造，以此来探寻各个环对抗肺纤维化的影响。通过打开WEL的呋喃环，得到了I类化合物。但所有I类化合物的体外抑制活性都不太理想，初步说明WEL中的呋喃环很可能是重要的药效团。而保留WEL的呋喃环，取消D环，得到II类化合物。MTT体外抑制活性测试表明，II-1(IC50=26.85±0.96 μM)具有较好的抑制能力。因此，基于II-1又设计合成了Ⅲ类化合物，得到了抑制活性明显优于阳性药WEL(IC50=15.28±0.95μM)的Ⅲ-5(IC50=3.77±0.99 μM)和Ⅲ-7(IC50=3.99±0.99 μM)。本项目设计、合成了抗肺纤维化化合物，初步探索WEL结构中重要的药效团，为进一步探索WEL在抗肺纤维化的应用提供良好的基础。