现代医学从抗生素和其他抗菌药物的使用中受益匪浅,这些药物用于治疗细菌、真菌、寄生虫和病毒感染。然而,无论是在医疗保健还是畜牧业中,这些药物的过度使用导致了微生物对抗生素的耐药性[1],[2]。在过去二十年里,这一现象已成为最严重的全球健康威胁之一,尤其是在卫生基础设施不完善且医疗资源有限的国家[3]。抗菌素耐药性(AMR)是指微生物在药物存在的情况下仍能存活的能力,主要通过以下四种机制实现:(1) 通过降低细胞膜通透性或增加活性药物的细胞表面外排来减少药物积累;(2) 通过产生破坏或改变抗生素活性的酶来使药物失活或发生修饰;(3) 改变靶点或结合位点(例如青霉素结合蛋白);(4) 改变代谢途径[4]。这些机制既发生在细菌中也发生在真菌中[5]。微生物耐药性增加的后果通常是住院时间延长,不幸的是还会导致更高的死亡率,并给国家医疗系统带来沉重的经济负担[6]。
2019年,与耐药性相关的六大主要病原体(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌)导致了350万例死亡病例[7]。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染的死亡率在过去二十年里翻了一番,这凸显了该问题的紧迫性[8]。由于对抗生素的耐药性不断上升,迫切需要新的抗菌药物来治疗相关感染。
杂环天然化合物和合成化合物因其多样的药理特性而在新药开发中发挥着关键作用。噻嗪类化合物是一种含有一个硫原子、一个氮原子和四个碳原子的六元环[10]。硫原子和氮原子可以相对位置为1–2、1–3或1–4,因此存在三种异构形式:1,2-噻嗪、1,3-噻嗪和1,4-噻嗪(图1)[11]。
多种噻嗪衍生物已通过合成或从植物和动物等天然来源中分离得到。噻嗪衍生物具有多种药理活性,包括抗炎、抗癌、抗糖尿病、抗惊厥等用途,以及在其他生物学和化学领域也有应用[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37],[38],[39],[40],[41],[42],[43],[44]。噻嗪及其杂环衍生物也是许多治疗性重要药物的结构基础。
例如,1,2-噻嗪环是非甾体抗炎药(NSAIDs)氧卡姆类的结构核心,包括吡罗昔康、美洛昔康、洛诺昔康、伊索昔康、辛诺昔康、氨吡西康和替诺昔康(图2)[45]。氧卡姆类药物主要因其抗炎作用而受到重视,同时也具有其他药理特性,如化学预防作用[46]。
1,3-噻嗪环是两类β-内酰胺类抗生素——头孢菌素和头孢霉素的结构核心。头孢菌素通常分为四代,尽管有些资料将其分为五代或更多代[47],[48]。第一代头孢菌素主要对革兰氏阳性细菌(如金黄色葡萄球菌和链球菌)有效。后续代产品对革兰氏阴性细菌的活性增强,但对革兰氏阳性菌的活性通常减弱[49]。第一代头孢菌素的例子包括头孢噻丁、头孢唑啉、头孢氨苄、头孢吡啶和头孢拉定;第二代包括头孢呋辛、头孢呋肟、头孢克洛和头孢丙烯(图3)。头孢霉素(如头孢呋辛、头孢替坦、头孢美他唑)有时也被归为第二代头孢菌素。第三代头孢菌素包括头孢他啶、头孢曲松和头孢噻肟;第四代头孢菌素包括头孢哌酮和头孢吡肟(图3)[50]。尽管头孢菌素是非常有价值的抗生素,但与其他β-内酰胺类药物一样,细菌的耐药性也可能迅速发展[51]。
1,4-噻嗪环是吩噻嗪类药物的结构核心,包括氯丙嗪、氟丙嗪、硫利达嗪、左旋氟丙嗪、奋乃静、氟哌啶嗪、丙氯拉嗪和三氟拉嗪(抗精神病药)以及普鲁米嗪(抗组胺药)(图4)[52]。特别是氯丙嗪和普鲁米嗪对精神病学和过敏治疗产生了革命性影响。此外,一些吩噻嗪衍生物还表现出抗菌活性。值得注意的是,硫利达嗪已被证明可以恢复广泛耐药的结核病(XDR-TB)对标准药物的敏感性,并使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)对β-内酰胺类抗生素敏感。然而,由于其对中枢神经系统的不良影响,硫利达嗪并未被广泛用作抗菌剂[53]。
噻嗪衍生物在与额外环(通常是芳香环)融合时才表现出药理活性,如氧卡姆类和吩噻嗪所示。因此,本文重点研究了与苯环结合的1,2-噻嗪衍生物(即1,2-苯并噻嗪),这类化合物已显示出显著的抗菌活性。综述涵盖了2000年至2025年的相关研究,旨在总结当前的研究成果,并指出该类化合物进一步研究的最有前景的方向。为便于理解,所研究的化合物被分为三类:双环1,2-苯并噻嗪衍生物、三环1,2-苯并噻嗪衍生物以及与金属离子形成的复合物。需要注意的是,在某些研究中化合物的浓度以μg/mL为单位报告,而在其他研究中则以mg/mL为单位表示。