《Bioorganic Chemistry》：Pyrvinium pamoate inhibits the survival of intracellular
Mycobacterium tuberculosis through suppression of macrophage ferroptosis
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疼痛管理中的HDAC6抑制剂研究：通过设计合成一系列二苯并-1,2,4-噁二唑类化合物，筛选出高效抑制HDAC6的化合物13和36，其中36在缓解炎症和神经性疼痛模型中表现优异，具有作为新型镇痛候选药物的开发价值。
龙茵|明月茵|范志远|史旭新|单嘉佩|王乐凯|陈寅|赵超|刘天雅|曹旭东
中国江苏省徐州市徐州医科大学新药研究与临床药学重点实验室，邮编221004
摘要
目前用于治疗疼痛的方法通常效果中等，且会引发不必要的副作用，这凸显了开发更有效治疗策略的迫切需求。越来越多的证据表明，组蛋白乙酰化在急性和慢性疼痛中起着关键作用。药理学抑制HDAC6已成为一种有前景的疼痛管理方法。本文报道了一系列二苯-1,2,4-噁唑类似物的设计、合成和表征，这些类似物对HDAC6表现出良好的选择性和强抑制活性。在新化合物中，13和36对HDAC6的IC50值分别为12.5和8.5 nM，并且对其他HDAC亚型也具有很好的选择性。这两种化合物在卡拉胶诱导的炎症疼痛模型（ED50分别为31.62和37.89 mg/kg）和紫杉醇诱导的神经病理性疼痛模型（ED50分别为45.76和35.66 mg/kg）中显著缓解了疼痛症状。此外，36通过抑制BV2小胶质细胞中的关键促炎细胞因子（iNOS、COX-2、TNF-α和IL-6）水平，抑制了脂多糖（LPS）诱导的小胶质细胞活化。36还表现出中等的口服生物利用度和良好的运动功能安全性。综上所述，36化合物作为进一步优化药理结构的先导化合物具有很大潜力，为开发选择性HDAC6抑制剂作为治疗机械性痛觉过敏的有效治疗策略铺平了道路。
引言
疼痛是一种复杂且不愉快的身体感觉，涉及多种外周和中枢刺激的感知和转导[1]。由创伤、疾病、手术、化疗和放疗等多种原因引起的疼痛给患者带来了巨大的身体和心理负担[2]、[3]。疼痛大致可以分为急性和慢性疼痛[4]。急性疼痛是对有害刺激的保护性生理反应，而持续的疼痛刺激可能导致神经可塑性的改变，从而引发慢性疼痛[3]。与通常具有生存价值的急性伤害性疼痛不同，慢性疼痛是一种适应不良的疾病，影响着全球超过30%的人口[5]。目前的疼痛管理药物包括阿片类药物、非甾体抗炎药、抗癫痫药、局部麻醉剂、肌肉松弛剂和钙通道阻滞剂[6]、[7]。然而，这些药物只能部分缓解疼痛症状，并且常常会引起许多副作用，甚至增加处方阿片类药物滥用的风险[8]。因此，疼痛管理已成为一个全球性挑战。幸运的是，神经生理学和神经影像技术的进步增强了人们对疼痛机制的理解，并促进了治疗预测生物标志物的识别[8]。在新兴的治疗策略中，调节表观遗传机制在疼痛管理方面具有巨大潜力[9]、[10]。
越来越多的证据表明，表观遗传调控对伤害性敏感性和疼痛的发展及维持至关重要[11]。在表观遗传修饰中，组蛋白乙酰化在疼痛调节中的作用得到了广泛认可[12]。越来越多的证据支持，药理学调节组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是开发治疗神经系统疾病、神经退行性疾病和疼痛的新疗法的可行策略[13]、[14]、[15]。在动物疼痛模型中对HDACs表达/活性的研究将表观遗传改变与急性和慢性疼痛的诱导联系起来[16]。例如，I类HDAC抑制剂（Entinostat、Mocetinostat，图1）在部分坐骨神经结扎模型中减轻了疼痛敏感性[17]、[18]；抗癫痫药物丙戊酸也优先抑制I类HDACs，用于疼痛管理[19]。同样，丁酸钠（一种I/IIa类HDAC抑制剂）在慢性压迫损伤模型中改善了热/机械性痛觉过敏[20]。此外，全HDAC抑制剂Vorinostat在大鼠脊髓神经结扎引起的疼痛中减轻了神经病理性疼痛，降低了机械性痛觉过敏和热痛觉过敏[20]、[21]。总体而言，这些发现表明HDAC靶向是一种有前景的新疼痛治疗策略[22]、[23]、[24]。
越来越多的证据表明，组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）在伤害性通路的多个层次上普遍表达，其表达失调是病理疼痛发生和维持的关键驱动因素[12]、[25]、[26]。与其他HDACs不同，HDAC6主要位于细胞质中，是一种与微管相关的去乙酰化酶[27]。药理学抑制HDAC6可以增加α-微管蛋白的乙酰化，从而恢复神经元微管中的线粒体运输功能。这种效应可以正常化背根神经节中的线粒体生物能量代谢，逆转表皮内神经纤维的丢失，从而缓解机械性痛觉过敏[28]。此外，HDAC6抑制通过抑制NF-κB/NLRP3通路和减少促炎细胞因子（如IL-1β、TNF-α）的分泌，发挥强大的抗炎和镇痛作用。总之，这些发现将HDAC6确定为开发新型镇痛策略的关键分子靶点[12]、[29]。先前的研究表明，特异性HDAC6抑制在各种疼痛模型中具有强大的镇痛效果。例如，选择性HDAC6抑制剂ACY-257可以缓解神经损伤和炎症相关的机械性痛觉过敏；特别是在小鼠的 spared nerve injury 和 Complete Freund's Adjuvant 模型中[29]。此外，选择性HDAC6抑制剂ACY-1215可以缓解啮齿动物中的神经损伤和化疗引起的机械性痛觉过敏（图1）[27]。因此，药理学抑制HDAC6是一种有前景的治疗策略，特别是在涉及外周炎症和外周神经损伤的情况下，可以缓解感觉过敏。
在过去的二十年里，HDAC抑制剂被广泛研究作为治疗药物，特别是强效抗癌药物，其中几种已被批准用于临床[30]。通常，它们具有三个药理特征（图1，上图）：(i) 与中心锌离子螯合的锌结合基团，(ii) 通过疏水离子通道的连接子，以及 (iii) 与催化隧道边缘的氨基酸残基相互作用的表面识别区域[31]。结构生物学研究表明，HDAC6的活性位点裂隙比其他HDAC亚型更宽，能够容纳较大的芳香基团[32]。与此一致，化合物4j和12c通过引入较大的芳香基团（二苯-噻唑环）对HDAC6表现出良好的抑制活性[32]、[33]。此外，含有苯-1,2,4-噁唑部分的化合物1也被报道为选择性HDAC6抑制剂[34]。基于之前的研究，我们采用以下合理策略设计并合成了一系列新的HDAC6抑制剂：(i) 通过生物异构替换噻唑环化合物4j和12c中的1,2,4-噁唑核心，将一个大型的疏水三芳香骨架（即3,5-二苯-1,2,4-噁唑部分）引入表面识别区域，从而模拟化合物4j的结构；(ii) 系统性地改变连接子的长度和在二苯-1,2,4-噁唑骨架上的取代位置；以及 (iii) 保留羟胺锌结合基团（图2）。在这些新合成的化合物中，13和36对HDAC6表现出高结合亲和力和选择性，具有良好的药代动力学特性，并在啮齿动物模型中显示出良好的安全性和镇痛活性。
化学部分
化学
关键中间体二苯-1,2,4-噁唑（4a-4i）是通过从取代的苯腈2和4-羟基苯甲酸作为起始材料，采用收敛合成方法制备的（方案1）。羟胺3a-3e是在Na2CO3存在下，由腈构建块（2）和羟胺盐酸盐合成的。中间体羟胺库3a-3e与3或4-羟基苯甲酸反应，生成1,2,4-噁唑衍生物4a-4i，然后进行环化
结论
总之，本文报道了一系列新型二苯-1,2,4-噁唑衍生物的合成和药理学特性，这些衍生物作为HDAC6抑制剂。其中，化合物13和36对HDAC6表现出强烈的抑制作用，并具有良好的选择性。这两种化合物在卡拉胶诱导的炎症疼痛和紫杉醇诱导的神经病理性疼痛模型中均表现出显著的镇痛效果。此外，化合物36通过下调关键
化学
试剂、起始材料和无水溶剂均从商业供应商处购买，按收到时的状态使用。反应过程通过薄层色谱（TLC）在预涂GF254玻璃片上进行监测，斑点在紫外光下可见。目标化合物的化学结构通过1H NMR和13C NMR（JNM-ECZ400 s/L光谱仪或Bruker仪器）在CDCl3或DMSO?d6中确认。化学位移（δ）以百万分之一（ppm）为单位报告
CRediT作者贡献声明
龙茵：验证、监督、项目管理。明月茵：验证、资金获取、数据管理。范志远：方法学、研究、正式分析。史旭新：资源、方法学。单嘉佩：资源、正式分析。王乐凯：验证、资源。陈寅：验证。赵超：写作——审阅与编辑、监督、资金获取。刘天雅：写作——初稿、方法学、资金获取。曹旭东：写作
资助
本工作得到了国家自然科学基金（82304275、82003564、81703493）和江苏海洋大学研究生研究与实践创新计划（KYCX2023–44）的支持。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：曹旭东报告获得了国家自然科学基金的支持。赵超报告获得了国家自然科学基金的支持。刘天雅报告获得了国家自然科学基金的支持。明月茵报告获得了研究生
