《European Journal of Medicinal Chemistry》：Access to novel potent pleiotropic prodrugs, targeting both butyrylcholinesterase and serotonin reuptake, with anti-amnesic activities in Alzheimer’s disease model.
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阿尔茨海默病多靶点前药设计：基于丁酰胆碱酯酶抑制释放5-羟西酞普，化合物8e在动物模型中显著改善记忆缺陷。
瓦伦丁·特拉弗斯-莱萨奇（Valentin Travers-Lesage）|露西·克鲁齐耶（Lucie Crouzier）|米尔亚娜·安东尼耶维奇（Mirjana Antonijevic）|艾丽丝·王（Alice Wang）|弗朗索瓦-泽维尔·图布莱（Fran?ois-Xavier Toublet）|奥黛丽·戴维斯（Audrey Davis）|法布里斯·莫德斯特（Fabrice Modeste）|泽维尔·布拉佐洛托（Xavier Brazzolotto）|弗洛里安·纳雄（Florian Nachon）|马克·辛斯（Marc Since）|唐吉·莫里斯（Tangui Maurice）|克里斯托夫·罗谢（Christophe Rochais）|帕特里克·达莱马涅（Patrick Dallemagne）
法国卡昂诺曼底大学（Université Caen Normandie），诺曼底大学联盟（Normandie Univ），CERMN UR4258，F-14000 卡昂，法国
摘要 阿尔茨海默病的治疗无疑应该是多因素的，需要采用多药联合的方法才能有效。多效前药在抑制主要靶点后，可以释放出另一种具有治疗作用的蛋白质靶向药物。本文描述了这类前药的设计原理：当它们抑制丁酰胆碱酯酶（butyrylcholinesterase）时，会释放出强效的5-羟基舍曲林（7-hydroxysertraline）这种血清素再摄取抑制剂。5-羟基舍曲林不仅是血清素转运体的配体，还具有形成氨基甲酸酯的结构特性，能够与丁酰胆碱酯酶的催化位点结合并发生氨基甲酸化反应。这种机制可能导致丁酰胆碱酯酶的伪不可逆抑制，随后释放出血清素再摄取抑制剂。我们合成了几种5-羟基舍曲林的氨基甲酸酯，并在体外评估了它们对乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶的抑制活性以及对血清素转运体的亲和力。基于分子建模研究，建立了结构-活性关系。进一步的研究确定了两种适合在阿尔茨海默病小鼠模型中进行体内评估的前药。其中一种化合物8e能够完全防止脑室内注射β-淀粉样蛋白寡聚体引起的短期和长期记忆缺陷，这使其成为临床前开发治疗阿尔茨海默病的有希望的候选药物。
引言 寻找有效治疗阿尔茨海默病（AD）的药物正变得越来越具有挑战性。多年来，许多方法都未能成功。其中一个关键原因是阿尔茨海默病的多因素起源。
1 即使某些药物能够针对阿尔茨海默病发病机制中的多种蛋白质，但在临床试验中仍未能取得显著效果。类似地，如lecanemab和donanemab这样的抗体虽然能够清除大脑中的淀粉样蛋白聚集体，但对认知功能的改善作用有限，并且伴有不良副作用。因此，通过结合多种针对不同靶点的药物，可能会获得合理的疗效，同时避免严重的副作用。另一种选择是使用多效药物。丁酰胆碱酯酶（BuChE）是可能对阿尔茨海默病产生治疗效果的靶点之一，这一发现引起了广泛关注。BuChE与乙酰胆碱酯酶（AChE）一样，是负责乙酰胆碱（ACh）生理降解的酶。阿尔茨海默病患者体内乙酰胆碱的生成不足，从而导致认知障碍。抑制BuChE和AChE被认为可以缓解症状。然而，与AChE在疾病进展中活性下降45%不同，BuChE的活性反而增加了90%（2），（3），（4）。此外，BuChE还被发现与老年性淀粉样斑块的形成密切相关，促进其成熟，并与激活的小胶质细胞相互作用，具有促炎作用。
5 鉴于BuChE在阿尔茨海默病发病机制中的这些作用，以及其抑制剂（BuChEI）不会引起外周副交感神经系统的副作用
6 ，这些抑制剂可能比目前市场上销售的AChE抑制剂更安全、更有效，尤其是用于中晚期治疗。
7 8 BuChE的另一个优点是它可以被共价抑制剂氨基甲酸化，释放出无活性的酚类代谢物。利瓦斯蒂明（Rivastigmine，RIV）是一种典型的共价胆碱酯酶抑制剂，它能同时抑制AChE和BuChE并释放出无活性的酚类代谢物。本项目旨在利用选择性共价抑制剂抑制BuChE，从而释放出另一种对阿尔茨海默病具有治疗作用的活性化合物
9 。为了筛选这种化合物，我们从利瓦斯蒂明中的BuChEI结构特征出发，筛选出可能对阿尔茨海默病有治疗潜力的候选物质。我们选择了5-羟基舍曲林（HO-Sert），它是舍曲林（一种市售的选择性5-羟基色胺（5-HT）再摄取抑制剂SSRI）的酚类衍生物。据报道，HO-Sert也是一种强效的SSRI
10 。在阿尔茨海默病中，HO-Sert可能通过增加突触中的血清素浓度，特别是激活5-HT
4 和5-HT
1 受体来发挥作用。这些受体可以促进BDNF依赖的神经发生，并通过激活MEK-ERK通路，促进α-分泌酶活性，抑制γ-分泌酶介导的Aβ肽形成（图1）
11 12 。
HO-Sert具有被胆碱酯酶识别的结构特征，即酚基位于碱性甲基胺的meta位置，其酚基结构可用于合成多种氨基甲酸酯衍生物，这些衍生物能够选择性地共价抑制BuChE，同时释放HO-Sert本身。这些氨基甲酸酯可作为多效前药，有助于阿尔茨海默病的治疗（方案1）。
HO-Sert的合成方法 5-羟基舍曲林从舍曲林开始的合成方法最初在2000年的辉瑞专利中有所描述13 。我们对该方法进行了改进和放大（详见支持信息S1 ），最终获得了产率为18%的HO-Sert5 （方案2）。
从HO-Sert合成最终化合物 获得足够数量和纯度的HO-Sert
5 后，就可以进一步合成其氨基甲酸酯衍生物。
结论 本研究旨在开发新型多效前药，这类前药在共价抑制BuChE后能够释放出强效的SSRI。在一系列HO-Sert氨基甲酸酯中，我们筛选出两种化合物8e（哌啶基氨基甲酸酯）和8f（吡咯烷基氨基甲酸酯），并根据体外和动力学研究结果选择了它们进行体内评估。体外 实验表明，8e化合物对BuChE和AChE均具有抑制作用，其抑制浓度达到纳摩尔和亚微摩尔水平
一般材料与方法 所有使用的试剂和化学品均为市售产品，除非另有说明，否则无需进一步纯化。溶剂均为实验室级别，使用前无需纯化。涉及空气和湿气敏感试剂的反应均在氮气（N
2 ）环境下进行，并采用注射器隔膜盖技术。所有化合物的命名遵循IUPAC命名规则，使用Marvin软件中的命名工具确定
https://chemaxon.com/marvin 动物实验的伦理使用 所有动物实验均严格遵循欧盟2010年9月22日的指令（2010/63/EC），并获得法国国家伦理委员会的批准。
作者贡献声明 米尔亚娜·安东尼耶维奇（Mirjana Antonijevic）： 实验研究。露西·克鲁齐耶（Lucie Crouzier）： 实验研究。弗朗索瓦-泽维尔·图布莱（Fran?ois-Xavier Toublet）： 实验研究。艾丽丝·王（Alice Wang）： 实验研究。法布里斯·莫德斯特（Fabrice Modeste）： 实验研究。奥黛丽·戴维斯（Audrey Davis）： 实验研究。弗洛里安·纳雄（Florian Nachon）： 实验研究。泽维尔·布拉佐洛托（Xavier Brazzolotto）： 实验研究。帕特里克·达莱马涅（Patrick Dallemagne）： 概念设计。唐吉·莫里斯（Tangui Maurice）： 概念设计。马克·辛斯（Marc Since）： 实验研究、概念设计。瓦伦丁·特拉弗斯-莱萨奇（Valentin Travers-Lesage）： 实验研究、概念设计。克里斯托夫·罗谢（Christophe Rochais）： 概念设计
利益冲突声明 ? 作者声明以下可能构成利益冲突的财务关系和个人关系：P. 达莱马涅（P Dallemagne）表示获得了法国阿尔茨海默病及相关疾病协会的财务支持；C. 罗谢（C Rochais）与Ronoma公司存在关联，包括董事会成员身份。其他作者均声明没有已知的财务冲突或可能影响实验结果的个人关系
致谢 本项工作得到了法国阿尔茨海默病 （Sern’AD 项目的资助。作者感谢内布拉斯加大学医学中心的Oksana Lockridge教授提供的BuChE试剂。
