绿色合成苯氨基胡桃醌衍生物的体外与计算机模拟研究：揭示其多靶点解痉机制与肠道平滑肌调节潜力

《ACS Omega》：Antispasmodic Activity of Green-Synthesized Phenylaminojuglones: In Vitro and In Silico Studies

本研究通过绿色合成方法制备苯氨基胡桃醌衍生物，结合体外实验与计算机模拟分析，系统评价其解痉活性。结果表明，化合物AJ-2通过多靶点作用机制（包括β-肾上腺素能受体激活、NO-sGC-cGMP信号通路调节、KV/KCa通道开放及CaV1.2钙通道抑制）显著抑制大鼠回肠平滑肌收缩，为开发新型胃肠道解痉药物提供了候选分子。

　　

引言

肠道痉挛是肠壁平滑肌的不自主、持续性强直收缩，与炎症性肠病、胃肠炎等多种胃肠道疾病相关。临床常用抗胆碱能药物（如阿托品）虽可缓解症状，但长期使用易产生副作用，亟需开发新型高效低毒的解痉药物。萘醌类化合物（如胡桃醌）因其广泛的生物活性备受关注，但苯氨基胡桃醌衍生物的解痉潜力尚未被系统研究。

材料与方法

本研究采用无溶剂绿色合成法，以硅胶为酸性载体，通过胡桃醌与苯胺、4-甲氧基苯胺、3,4,5-三甲氧基苯胺的aza-Michael加成反应，高效制备了AJ-2、AJ-8、AJ-11等苯氨基胡桃醌衍生物。通过红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）及高分辨质谱（HRMS）对化合物结构进行表征。

体外实验采用离体大鼠回肠模型，通过等长张力 transducer 记录自发收缩及ACh（10^–5M）或KCl（60 mM）诱导的收缩反应。分子对接研究利用AutoDock工具分析化合物与M₂/M₃毒蕈碱受体、β₂/β₃肾上腺素能受体、一氧化氮合酶（NOS）、鸟苷酸环化酶（sGC）及Ca_V1.2钙通道的结合能。ADMET性质通过pkCSM在线平台预测。

结果

1. 1.
   绿色合成与结构表征
   无溶剂合成反应时间缩短至20–30分钟，产物收率中等至良好。硅胶可回收重复使用，反应区域选择性有限，成功分离C-2位（AJ-1、AJ-7、AJ-10）和C-3位（AJ-2、AJ-8、AJ-11）取代的异构体。
2. 2.
   解痉活性评价
   在基础张力下，AJ-2（10^–4M）诱导87.7%的松弛，显著强于AJ-8（56.0%）和AJ-11（48.3%）。在ACh或KCl预收缩模型中，AJ-2均表现出最强抑制作用，AUC分析进一步验证其优势。
3. 3.
   分子对接与ADMET分析
   AJ-2与各靶点结合能优于对照药物（如Atropine、Propranolol），尤其与β₂受体（-9.3 kcal/mol）和NOS（-10.0 kcal/mol）亲和力突出。ADMET预测显示所有化合物符合Lipinski五规则，无显著毒性风险。
4. 4.
   机制探讨
   AJ-2（10^–4M）可浓度依赖性地抑制ACh和KCl诱导的收缩。药理学阻断实验表明：
   • •
     β-肾上腺素能受体拮抗剂Propranolol（1 μM）显著减弱AJ-2的松弛效应；
   • •
     NOS抑制剂L-NAME（100 μM）和sGC抑制剂亚甲蓝（30 μM）均抑制其作用；
   • •
     钾通道阻断剂4-AP（K_V）和TEA（K_Ca）可逆转AJ-2的松弛，而Glibenclamide（K_ATP）和BaCl₂（K_IR）无影响；
   • •
     钙通道阻断剂维拉帕米（1 μM）及细胞外钙剥夺实验证实AJ-2通过抑制Ca_V1.2通道减少Ca²⁺内流。

讨论

苯氨基胡桃醌的绿色合成策略符合可持续化学理念。AJ-2的多靶点作用机制涉及β-肾上腺素能受体/cAMP/PKA通路激活、NO-sGC-cGMP信号级联放大、K_V/K_Ca通道开放致膜超极化，以及VGCC抑制减少钙内流，共同促成其强效解痉活性。构效关系提示C-3位苯胺取代基的电子效应和空间位阻是关键影响因素。

结论

AJ-2作为一种多功能解痉先导化合物，通过协同调节多条信号通路发挥肠道平滑肌松弛作用，其绿色合成方法及优良的成药性预测为胃肠道痉挛治疗提供了新方向。后续研究需开展受体结合实验、电生理学验证及体内模型评价。