受药效团（pharmacophore）的启发，开发了新的苯并咪唑衍生物：合成、表征及其抗炎活性

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Inspired by pharmacophore, the development of new Phenylbenzimidazole derivatives: synthesis, characterization and anti-inflammatory activity

抗炎活性分子设计与机制研究：基于药效团建模合成新型2-苯基苯并咪唑酰胺化合物，通过分子对接和动态模拟验证其抑制p38 MAPK的机制，化合物7c、7d、7k在 Carrageenan炎症模型中抑制率达95.65%-97.61%，并具有神经保护作用。

　　

哈莎莉·乔德（Harshali Chonde）| 斯里拉克什米·辛加加里（Srilakshmi Singagari）| 艾莎·贝古姆·卡德纳尼克（Ayesha Begum Khadernaick）| 查德拉谢卡尔·曼加纳纳瓦尔（Chandrashekar Mangannavar）| 阿莫尔·穆塔尔（Amol Muthal）| 瓦伊巴夫·辛德（Vaibhav Shinde）| 阿什温·马利（Ashwin Mali）| 迪利普·库马尔（Dileep Kumar）| 拉文德拉·库尔卡尼（Ravindra Kulkarni）

BVDU的普纳药学院（Poona College of Pharmacy），埃兰德瓦内（Erandwane），浦那-411038，马哈拉施特拉邦，印度

摘要

炎症是一种复杂的生物反应，由可溶性介质之间的复杂相互作用调控，而p38 MAP激酶就是这些介质之一。我们之前基于药理结构的虚拟筛选发现了含有苯并咪唑的新化合物，因此我们通过分子杂交技术设计了新型的2-苯基苯并咪唑酰胺。这些设计出的分子通过光谱方法进行了表征，并在体内卡拉胶诱导的足部水肿模型中对其抗炎潜力进行了严格评估。值得注意的是，化合物7c、7d和7k表现出强烈的抗炎活性，抑制率分别为95.65%、96.89%和97.61%。此外，化合物7i和7k还显示出良好的神经保护作用，并显著降低了关键促炎细胞因子（包括TNF-α和IL-6）的水平。通过对p38激酶的分子对接研究，探讨了其抗炎作用的潜在机制。化合物7c、7a和7j通过与Met 109的关键相互作用占据了激酶的活性位点，其对接能分别为-7.4、-9.0和-7.7 kcal/mol。分子动力学模拟验证了这些配体在p38激酶结合槽内的长期稳定性，为它们的治疗效果提供了宝贵的分子基础。

引言

炎症是一种基本的生物反应，是身体对抗有害刺激的防御机制，涉及一系列复杂的细胞和分子过程，旨在消除损伤或感染的源头并启动愈合过程。外部刺激会触发炎症反应，激活一系列事件，将免疫细胞、激素和信号分子招募到损伤或感染部位^[1]。在某些情况下，炎症反应会失调，导致慢性炎症，这与多种健康问题有关，包括自身免疫疾病、心血管疾病和神经退行性疾病^[2],[3]。根据分子生物学的研究，MAP激酶（丝裂原活化蛋白激酶）通过调节促炎介质TNFα和ILβ在信号通路中起重要作用^[4]。p38 MAP激酶可被细胞因子和应激刺激激活，从而激活相应的p38亚型^[5]。在四种亚型中，p38α负责在转录和翻译水平上释放促炎介质（如TNFα和ILβ）。巨噬细胞介导的炎症受到p38α激酶蛋白表达的调控^[6],[7]。因此，p38是开发治疗炎症性疾病（如类风湿性关节炎（RA）、癌症、动脉粥样硬化、阿尔茨海默病、心血管疾病和肺部疾病）药物的重要靶点^[8],[9],[10]。

20世纪90年代初，人们发现了p38激酶及其选择性抑制剂，这为针对p38激酶的炎症治疗新方法的研究开辟了新的途径。过去几十年中，记录了许多具有优异抗炎潜力的p38激酶抑制剂，它们具有不同的杂环骨架^{[11],[12],[13],[14],[15]}。第一代p38激酶抑制剂之一的SB203580（Adezmapimod）为后续新一代抗炎抑制剂的研究奠定了基础^[16]。数十年来，已经开发出多种基于苯并咪唑的p38α MAP激酶抑制剂^{[11],[12],[13],[14],[15]}，如图1所示。

本研究报道了基于药理结构的虚拟筛选方法在寻找新药活性分子方面的有效性，并揭示了这些衍生物的抗炎活性。

设计背景

通过计算建模和合成方法设计和开发p38激酶抑制剂已有相关报道^{[17],[18],[19],[20],[21],[22]}。2-苯基苯并咪唑酰胺的设计采用了两种知名的配体和结构导向策略。我们的团队一直致力于通过药理结构开发新的激酶抑制剂，这是此类工作的延续^[23]。我们使用HipHop算法开发出了最优的药理结构，并将其应用于后续研究

化学过程

苯并咪唑酰胺类似物7a-o通过四步反应合成，具体过程如图1所示。首先使用亚硫酸钠制备1的亚硫酸氢盐得到2（一种醛类衍生物）；2与邻苯二胺3发生缩合反应生成4；4经氯化亚锡（二水合物）还原得到胺类化合物5；最后通过Schotten Baumann反应，从5和取代的苯甲酰基化合物制备出酰胺衍生物7a-o

结论

炎症是可溶性因子与细胞之间复杂的相互作用结果，可能在任何组织中因创伤、感染、缺血后、毒性或自身免疫损伤而发生。本研究通过基于药理结构的虚拟筛选结合广泛的文献调研设计了相关分子，并通过缩合、还原和Schotten Baumann酰胺合成等方法将其合成。共合成了15种化合物

材料与方法

分子对接模拟使用Autodock Vina软件完成，动态模拟在UBUNTU操作系统上的GROMACS软件中进行；绘图和可视化工作使用Discovery studio和PyMol软件。实验和分析级化学品均由Loba Chemicals Pvt. Ltd.和SpectroChem Pvt. Ltd.公司提供。所有反应均在Remi 2MLH磁力搅拌器上进行。薄层色谱分析使用了Merck公司的TLC硅胶60 F₂₅₄试剂

作者贡献声明

拉文德拉·库尔卡尼（Ravindra Kulkarni）：撰写、审稿与编辑、监督、软件使用、数据管理。瓦伊巴夫·辛德（Vaibhav Shinde）：初稿撰写。阿莫尔·穆塔尔（Amol Muthal）：数据验证。迪利普·库马尔（Dileep Kumar）：数据分析。阿什温·马利（Ashwin Mali）：资源协调。斯里拉克什米·辛加加里（Srilakshmi Singagari）：数据分析。哈莎莉·乔德（Harshali Chonde）：实验设计。查德拉谢卡尔·曼加纳纳瓦尔（Chandrashekar Mangannavar）：实验方法。艾莎·贝古姆·卡德纳尼克（Ayesha Begum Khadernaick）：实验方法

利益冲突

作者声明与任何机构均无利益冲突

动物伦理委员会批准

所有实验活动均获得了机构动物伦理委员会的批准，批准编号为HSKIAEC/Research/2022-23/06

财务支持

本项目未获得任何政府或私人机构的资助

利益声明

所有作者声明与任何第三方无利益关联

致谢

作者HC感谢浦那普纳药学院提供进行研究所需的一切设施