抗焦虑活性化合物的设计合成文献综述

课题来源

自然科学基金与部、省、市级以上科研课题

课题性质

基础研究

课题名称

抗焦虑活性化合物的设计合成

毕业设计的内容和意义

焦虑症是世界上最常见的精神障碍性疾病之一，已成为现代的常见病和多发病，严重影响了患者的寿命和生活质量，是人们越来越关注的健康问题。焦虑症是一种持续性的情绪紧张、惊恐不安，常伴有自主神经功能障碍，可分为慢性焦虑即广泛性焦虑、急性焦虑即惊恐发作两种形式。焦虑症的发病机制复杂，涉及到中枢多个层次和系统的调节，很多与焦虑相关的神经递质、受体及相关信号通路都可能成为抗焦虑药物开发的靶点。目前临床上使用的抗焦虑药物主要有三类：一是作用于gamma;-氨基丁酸(GABA)受体的苯二氮䓬类，该类药物作为首选药，应用最多，但是由于该类药物有镇静催眠的作用，而且容易产生耐受性和依赖性，不宜长期使用；二是新型抗焦虑药5-HT_1A受体激动剂，如：丁螺环酮作则起效较慢，需与苯二氮䓬类药物合用；三是抗抑郁药，作为抗焦虑药使用，虽维持时间长，但见效较慢且有较多不良反应。因此，亟需开发一种作用于新靶点的起效快、疗效好、毒副作用小的理想的抗焦虑药物。

内源性大麻素系统（ECS）是一种脂质信号系统，参与中枢神经系统和外周组织的许多生理过程。研究表明，ECS参与情绪的调节，与焦虑症密切相关。ECS由两个跨膜G蛋白偶联受体(CB1, CB2)、脂质信号分子(内源性大麻素(eCBs))和几个参与内源性大麻素的产生和转化的生物合成和降解酶（包括FAAH、MAGL）组成。研究表明,CB1（大麻素受体）拮抗剂作用于基底外侧杏仁核区可促使焦虑情绪的产生,而对杏仁核中部的CB1给予激动剂则可缓解焦虑。而直接使用CB1激动剂会有运动和行为方面的副作用。为了避免直接使用CB1激动剂相关的问题，通过抑制内源性大麻素AEA和2-AG的酶降解来增强它们的作用，已经成为开发内源性大麻素系统成为抗焦虑药物作用的新靶点的策略。在啮齿动物模型中发现，抑制FAAH和MAGL可缓解疼痛、炎症、焦虑和抑郁，而没有直接使用CB1激动剂所观察到的运动和行为方面的副作用。

多项研究表明选择性脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)和单酰基甘油酯酶(MAGL)抑制剂在焦虑症疾病模型中有较大的治疗潜力。本课题拟以内源性大麻素系统的MAGL作为抗焦虑药物设计合成的新靶点，基于MAGL的三维结构模型，运用计算机辅助药物设计(CADD)的分子对接技术，并不断通过结构改造和优化，设计出能与MAGL高度匹配的高效的、选择性好的、可逆的MAGL抑制剂，然后设计合理的合成路线，对目标化合物进行合成，为选出作用于该靶点的理想抗焦虑药物奠定基础。

文献综述

内源性大麻素系统及MAGL抑制剂的研究进展

内源性大麻素系统（ECS）是一种脂质信号系统，参与中枢神经系统和外周组织的许多生理过程。ECS由两种7次跨膜G蛋白偶联受体即1型和2型大麻素受体(CB1, CB2)、脂质信号分子(内源性大麻素(eCBs)和几个参与内源性大麻素的产生和转化的生物合成和降解酶（包括FAAH、MAGL）组成。CB1受体主要在脑、脊髄与周围神经系统，在基底神经节、海马及小脑中表达。脑内CB1受体与痛觉、应激反应调控、记忆调节、认知和情绪反应等功能有关。CB2受体则主要在免疫细胞中表达，参与免疫调节。花生四烯酰乙醇胺(AEA)和2-花生四烯酰甘油 (2-AG)是两种最丰富和研究最充分的内源性大麻素，根据需要从质膜中的磷脂前体生物合成并释放到细胞外环境中。内源性大麻素激活大麻素受体后，被内源性大麻素膜转运体介导的协助扩散转运到细胞浆，然后被特定的酶降解。AEA是由脂肪酸酰胺水解酶水解(FAAH)成花生四烯酸和甘油,而2-AG被单脂酰甘油酯酶(MAGL) 和alpha;/beta;水解酶6和12(ABHD6和ABHD12)降解成花生四烯酸和甘油。MAGL 是2-AG的主要降解酶,它负责大脑中大约85%的2-AG的降解,而ABHD6 和ABHD12贡献很小。多项研究表明选择性FAAH和MAGL抑制剂对炎症、疼痛、焦虑和其他神经炎症疾病的治疗潜力。内源性大麻素降解酶抑制剂相对于直接的受体激动剂是一种有前景的药物研发策略。

目前，很多文献报道的MAGL抑制剂都是不可逆的结合模式，不可逆MAGL抑制剂在体内会产生很多副反应。由于MAGL持续被抑制，会失去治疗效果，导致CB1激动剂的交叉耐受性，产生身体依赖性，此外，MAGL持续被抑制，会引起2-AG一直保持在较高的浓度水平， CB1受体被持续激活，从而导致CB1受体数量下调和脱敏，还伴随大麻素介导的突触的可塑性降低。因此，虽然已有大量的不可逆抑制剂被发现和合成，但他们仅仅被用于科学研究中，通常作为研究实验的参考物质。MAGL可逆性抑制剂在体内测试产生的治疗效果不会出现使用不可逆抑制剂所观察到强直性昏厥和运动失调等副作用。因此，MAGL可逆性抑制剂的研究是一种有前景的药物开发策略。

目前仅发现了少数MAGL可逆性抑制剂，目前研究的有苯甲酰哌啶、二苯基吡唑两类骨架的系列化合物，还需对当前研究的化合物结构不断优化，以找到药物开发的先导候选化合物。

MAGL可逆性抑制剂研究是基于MAGL的三维结构模型，运用计算机辅助药物设计(CADD)的分子对接（Docking）技术、分子模拟技术，找到配体和MAGL的结合位点，根据前期研究成果，并不断通过结构改造和优化，找到能与MAGL高度匹配的高效的、选择性好的、可逆的MAGL抑制剂，然后设计合理的合成路线，对目标化合物进行合成，然后对合成的化合物进行酶分析和结合方式（分子对接）分析，测定IC50，从而评价化合物的酶抑制活性的大小，通过稀释实验和预孵育实验确定化合物是否是可逆抑制剂，通过测定米氏动力学，确定可逆抑制剂的作用机制（竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制），评价化合物对ECS各成分的选择性，最后通过体内实验，确定化合物在体内的酶抑制活性。

研究内容

拟以内源性大麻素系统的MAGL作为抗焦虑药物设计合成的新靶点，基于MAGL的三维结构模型，运用计算机辅助药物设计(CADD)的分子对接技术，并不断通过结构改造和优化，设计出能与MAGL高度匹配的高效的、选择性好的、可逆的MAGL抑制剂，然后设计合理的合成路线，对目标化合物进行合成，为选出作用于该靶点的理想抗焦虑药物奠定基础。

中间体

MAGL抑制剂

中间体路线：

终产物路线：

研究计划

1．3月11日~3月19日：查阅文献，撰写开题报告：初步了解大麻素通路的生理作用及其抗焦虑机制；了解抗焦虑活性化合物的结构及其开发情况；初步了解CADD的简单操作。设计化合物、合成路线

2．3月20日~5月24日：开展实验研究（具体时间待定）

3．5月25日~6月1日：撰写论文，形成电子版论文

4．6月2日~6月24日：论文修改，答辩，论文打印和装订

特色与创新

内源性大麻素系统的MAGL作为抗焦虑药物设计合成的新靶点，MAGL可逆性抑制剂有望开发成为起效快、疗效好、毒副作用小的理想的抗焦虑药物。