《Journal of Inorganic Biochemistry》：Novel Roussin's red salt esters as cardiovascular protectors: “Structure-activity” correlations, properties in solid state and solutions
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新型中性二核四硝基铁配合物（含苯硫基、苯甲硫基、苯乙硫基配体）的合成及其NO缓释特性研究表明，苯乙硫基配合物3具有显著延长水溶液中NO释放的特性，且在生物体系中表现出与血清白蛋白和粘液结合的能力，其分解机制在厌氧和好氧环境中差异显著。
奥莱西娅·V·波基多娃（Олесия В. Покидова）|维罗尼卡·O·诺维科娃（Вероника О. Новикова）|尼娜·S·埃梅利亚诺娃（Нина С. Эмельянова）|卡琳娜·S·鲁伊纳（Карина С. Руина）|卢德米拉·M·马济娜（Людмила М. Мазина）|阿丽娜·S·科纽霍娃（Алина С. Конюхова）|亚历山大·V·库利科夫（Александр В. Куликов）|根纳季·V·希洛夫（Геннадий В. Шилов）|安德烈·N·乌特尼谢夫（Андрей Н. Утенисhev）|马克西姆·A·布拉戈夫（Максим А. Благов）|亚历山德拉·A·捷列霍娃（Александра А. Терехова）|塔季扬娜·S·斯图皮娜（Татьяна С. Ступина）|维克托·B·卢日科夫（Виктор Б. Лужков）|娜塔莉亚·A·萨尼娜（Наталья А. Санина）
俄罗斯科学院化学物理与药物化学问题联邦研究中心，阿卡德·谢缅诺夫大街1号，142432切尔诺戈洛夫卡，莫斯科州，俄罗斯
摘要
合成了新型的双核中性四硝基铁配合物（NICs），这些配合物含有苯甲基亚甲基硫醇基和苯乙基亚甲基硫醇基配体，并将其性质与已知的苯硫醇基NICs进行了比较。研究发现，在这类化合物中，含有苯乙基亚甲基硫醇基的配合物在水溶液中能够长时间释放一氧化氮（NO），这在Roussin红盐酯类化合物中是不常见的。结合NO生成的数据以及生物活性结果（基于环核苷酸水平的变化及其对Vero细胞的细胞毒性），可以得出结论：含有苯乙基亚甲基硫醇基的配合物在所研究的化合物中最为有趣，具有进一步用于治疗心血管疾病的潜力。文章描述了该配合物在各种模型系统中的分解机制。在DMSO和Tris-HCl缓冲液中的有氧和无氧条件下，NO配体的取代不会改变其双核抗磁结构，这与苯硫醇基配合物不同。此外，该配合物还能与血清白蛋白和黏蛋白结合；在后者情况下，观察到NO基团浓度增加，并出现了来自单核配合物的EPR信号。
引言
一氧化氮（NO）作为重要生化反应关键参与者的作用被发现后，极大地扩展了人们对细胞间和细胞内信号传导机制的基本理解[1]、[2]。NO对血管张力、血小板功能等的影响与其与可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）的相互作用有关[3]、[4]、[5]。激活sGC所需的NO浓度非常低（<100 nM）[6]、[7]。然而，存在许多异常情况（例如NO合成酶活性降低和L-精氨酸水平下降、NO被氧自由基加速降解[8]），这些情况会导致内源性NO浓度下降，并在多种与内皮平衡问题相关的病理状态下观察到[9]、[10]。
当内皮细胞产生的NO不足时，外源性NO在医学实践中被广泛使用[11]、[12]、[13]。NO供体包括不同的类别（有机硝酸盐、二氮杂二醇盐（NONOates）、硝基铁配合物和S-亚硝基硫醇[11]、[14]，它们在NO生成效率上存在差异[14]、[15]，并对生物体的影响也各不相同。因此，速效有机硝酸盐仍然是缓解心绞痛发作的最有效药物之一[16]、[17]。特别值得关注的是缓释型NO供体（如S-亚硝基谷胱甘肽或二乙烯三胺/一氧化氮），它们可能是治疗多种病理状况的潜在药物，尽管大多数这类药物主要针对心血管疾病[18]、[19]、[20]。对于有机硝酸盐（如硝酸甘油），已有商业化的缓释片剂[21]。此外，还报道了多种用于NO储存和靶向输送的多功能纳米平台，为实现NO介导的疗法开辟了新的可能性[22]、[23]、[24]。
硝基铁配合物（NICs）是一种有前景的有机硝酸盐替代品[25]、[26]、[27]。通过改变其结构中的硫醇配体，可以调控NO的生成速率和效率，从而影响其药理效应。在本研究中，合成了具有通用组成的双核中性NICs [Fe2(R)2(NO)4，其中R分别为PhS?（配合物1）、PhCH2S?（配合物2）和PhCH2CH2S?（配合物3），并分析了结构-活性关系。配合物1–3在水溶液中无需额外的光、热或酶激活即可生成NO。
对这些配合物，既分析了其NO供体活性，也分析了它们对环核苷酸水平的影响。NO的直接靶标sGC的激活会引发细胞内信号级联反应NO – sGC – 环鸟苷单磷酸（cGMP），最终导致血管平滑肌细胞松弛[29]。磷酸二酯酶（PDEs）的抑制会提高环核苷酸水平，进而产生多种效应，如血管扩张和支气管扩张（取决于PDE的类型及其表达部位）[30]、[31]。腺苷酸环化酶（AC）负责环腺苷单磷酸的合成。调节其活性的药物（如肾上腺素能阻滞剂和激动剂）具有抗炎、降压、抗心律失常、抗心绞痛和血管扩张等作用[32]。
由于NICs及其降解产物在体内会与蛋白质发生反应（例如，它们会通过游离半胱氨酸SH基团与血清白蛋白结合[33]、[34]），并且可能将其硫醇配体替换为低分子硫醇[35]，我们还分析了最有前景的化合物（配合物3）在各种溶剂和模型生物系统中的分解情况。所获得的数据为这种有前景的NIC的生物转化途径提供了信息。
材料与方法
在本研究中，我们使用了磺胺（SA）、三（羟甲基）氨基甲烷（Serva，德国）、N-(1-萘基)乙二胺二盐酸盐（NEDA，MP Biomedicals，德国）、Triton X-100、二硫苏糖醇（Servicebio，中国）、十二烷基硫酸钠（PanReac AppliChem，西班牙）、牛血清白蛋白（BSA，BioClot GmbH，5级分）、猪胃黏膜（II型）、cGMP、核苷酶（以眼镜蛇毒液的形式）、ATP（Sigma-Aldrich，美国）和脱氧胆酸钠（NeoFroxx，德国）。
配合物的合成
根据方案1合成了配合物1–3的多晶。在S2O32?存在下，四硝基铁二硫硫酸盐[Fe2(S2O3)2(NO)4]2?的二阴离子在水溶液中形成水溶性的二硝基铁二硫硫酸盐阴离子。该中间体的结构之前已通过EPR光谱法确定[47]、[48]。在此反应中，硫硫酸盐配体被相应的硫醇基（R1-R3）取代，生成还原型单核二硝基铁配合物。
结论
本研究首次合成了含有苯乙基亚甲基硫醇的独特中性低毒硝基铁配合物3，该配合物在水溶液中能够长时间释放NO。通过X射线衍射、红外光谱、EPR光谱、穆斯堡尔光谱和Griess反应等方法研究了该配合物在固态和溶液中的性质。
CRediT作者贡献声明
奥莱西娅·V·波基多娃：撰写初稿、可视化处理、实验研究、概念设计。维罗尼卡·O·诺维科娃：实验研究。尼娜·S·埃梅利亚诺娃：撰写初稿、实验研究、形式分析。卡琳娜·S·鲁伊纳：实验研究。卢德米拉·M·马济娜：实验研究。阿丽娜·S·科纽霍娃：实验研究。亚历山大·V·库利科夫：实验研究。根纳季·V·希洛夫：实验研究。安德烈·N·乌特尼谢夫：实验研究。马克西姆·A·布拉戈夫：实验研究。塔季扬娜·S·斯图皮娜：实验研究。维克托·B：
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究的利益冲突或个人关系。
致谢
配合物2和3的合成以及配合物3在模型系统中的降解研究得到了俄罗斯科学基金会的支持（项目编号：22-73-10049，网址：https://rscf.ru/en/project/22-73-10049/）。配合物1的合成、NICs的细胞毒性研究及对接计算是根据国家任务（项目编号：124020500019-2）进行的。
