针对幽门螺杆菌的新2,3-二氢噻唑衍生物：合成、生物学评价及分子对接研究

《Journal of Molecular Structure》：New 2,3-dihydrothiazole derivatives against Helicobacter pylori: Synthesis, biological evaluation and molecular docking studies

新型2-羟嗪基-2,3-二氢噻唑衍生物合成并证实其结构，测试显示4h、4k、4n对幽门螺杆菌和脲酶抑制活性显著，且4k、4n抗脲酶活性优于参考药，同时具有低细胞毒性。

　　

Fatih Tok | Zeynep Keskin | Nimet Balta? | Erkan Rayaman | Ceyda Ekentok At?c? | Zeynep Dilan Turgut-Solak | Gizem Tatar-Y?lmaz

土耳其伊斯坦布尔马尔马拉大学药学院药物化学系，邮编34854

摘要

为了预防导致胃十二指肠疾病的幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）感染，需要新型、具有选择性和高效性的分子。为此，合成了一些新的2-肼基-2,3-二氢噻唑衍生物，并通过红外光谱（IR）、核磁共振（NMR，¹H, ¹³C, APT, 2D-NMR）和元素分析确认了其结构。对这些化合物的抗氧化活性进行了测试，结果发现化合物4f在三种不同的抗氧化测试（CUPRAC、FRAP和DPPH试验）中表现出最强的抗氧化能力。同时评估了这些化合物对幽门螺杆菌和尿素酶的抑制作用。体外抗菌实验表明，化合物4b、4e、4h和4n的抑菌效果最强，其最小抑菌浓度（MIC）为60.0 μg/mL。化合物4k和4n的抑尿素酶活性高于参考标准物硫脲（IC₅₀ = 15.14 μM），其IC₅₀值分别为0.95 μM和3.43 μM。还研究了化合物4h、4k和4n对L929健康细胞的毒性。此外，还对最具活性的化合物4h、4k和4n与尿素酶的分子对接和分子动力学（MD）模拟进行了研究。因此，与现有的尿素酶抑制剂不同，这些新化合物不仅具有抗尿素酶活性，还具有抗幽门螺杆菌活性，并且毒性较低。

引言

幽门螺杆菌是一种革兰氏阴性、微需氧细菌，可引起多种胃十二指肠疾病，包括慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌和十二指肠溃疡[1,2]。根除幽门螺杆菌已被证明可以治愈溃疡、降低溃疡的发病率并减少胃癌的风险。幽门螺杆菌依靠其在胃环境中产生的尿素酶生存[3]。尿素酶是一种依赖镍的金属酶，可将尿素水解为二氧化碳和氨[4]。释放出的氨会提高胃的pH值，为幽门螺杆菌创造适宜的生存条件。据报道，缺乏尿素酶的幽门螺杆菌突变体无法在胃的酸性环境中存活[5]。尿素酶在幽门螺杆菌的生存中起着关键作用，并赋予其致病性[6]。因此，尿素酶抑制剂在通过阻止幽门螺杆菌的存活来预防多种胃肠道疾病方面具有重要意义[7]。幽门螺杆菌通常采用三联或四联疗法治疗，包括两种抗生素（如阿莫西林和克拉霉素或甲硝唑）以及一种质子泵抑制剂[8]。然而，患者的治疗依从性差和抗生素耐药性会导致治疗失败[9]。另一方面，活性氧和自由基会对组织和器官造成各种损伤。氧化应激被认为会增加某些神经退行性疾病和癌症的风险。因此，抗氧化剂在疾病的预防和治疗中发挥着重要作用[10]。在根除幽门螺杆菌感染时使用多种药物会降低患者的依从性。因此，发现同时具有抗尿素酶和抗幽门螺杆菌活性的新分子非常重要，因为这样就可以用单一分子实现治疗效果。本研究旨在寻找除了具有抗尿素酶和抗幽门螺杆菌活性外，还具备抗氧化作用的分子。此外，特别关注这些分子不对健康细胞产生毒性。

许多研究中使用硫脲作为抗尿素酶活性的参考标准[11]。本研究中目标化合物的药效团结构——2-肼基-2,3-二氢噻唑结构，与硫脲是异构体（见图1）。2-肼基-2,3-二氢噻唑结构与硫脲相似，具有较高的尿素酶抑制活性[12,13]。另一种用于尿素酶活性研究的参考标准是乙酰羟胺[14]，该化合物的化学结构也被用于本研究的设计中。新化合物的设计考虑到了吡啶环上的氯原子也是抗菌剂中的常见元素[15]。因此，本研究的目的是获得比参考标准物硫脲更具抗尿素酶活性的化合物，并期望这些化合物还具有显著的抗氧化活性。所有这些目标都是为了开发出一种能够治疗胃十二指肠疾病的潜在候选药物。

化学过程

化学合成

目标化合物（4a-4n）的2,3-二氢噻唑结构是通过三步反应从6-氯烟酸甲酯合成的，具体步骤见方案1。通过肼化、硫代半缩氨基脲化和环化反应，共获得了14种新的2,3-二氢噻唑化合物（4a-4n）。这些化合物的结构通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、¹H-NMR、¹³C-NMR、¹³C-APT NMR、2D-NMR（HSQC）和液相色谱-质谱（LC-MS，见补充材料图S1-S84）得到了验证。

结论

治疗幽门螺杆菌感染需要多种药物的联合使用。此外，抗生素耐药性和患者的依从性会影响治疗效果。本研究合成了一系列新的2,3-二氢噻唑衍生物以预防幽门螺杆菌感染。在FRAP、CUPRAC和DPPH测试中，化合物4j显示出最强的抗氧化活性。化合物4k和4n的抗氧化活性分别比其他化合物高出约15倍和5倍。

一般信息

本研究中使用的所有化学试剂均来自Sigma-Aldrich公司。反应的时间和状态通过薄层色谱法进行分析。化合物的熔点使用Schmelzpunktbestimmer SMP II仪器测定。化合物的红外光谱采用Shimadzu FTIR-8400S光谱仪获得。对于化合物的质子和碳核磁共振（NMR）测量，将化合物溶解在氘代氯仿中，并以TMS内标进行测量，仪器为Bruker Avance。

作者贡献声明

Fatih Tok：撰写初稿、监督、资源管理、项目统筹、方法学设计、实验实施、数据整理、概念构建。 Zeynep KeskinNimet Balta?Erkan RayamanCeyda Ekentok At?c?Zeynep Dilan Turgut-Solak

资助情况

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

作者贡献声明

Fatih Tok：撰写初稿、监督、资源管理、项目统筹、方法学设计、实验实施、数据整理、概念构建。 Zeynep KeskinNimet Balta?Erkan RayamanCeyda Ekentok At?c?Zeynep Dilan Turgut-Solak

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了马尔马拉大学科学研究项目委员会（项目编号TYL-2024-11169）的支持。