灯盏乙素苷元衍生物合成及其神经保护活性评价

综上所述，本项目拟基于灯盏乙素苷元为先导化合物，在灯盏乙素苷元的7位上引入水溶性的磷酸酯基团。一方面，引入磷酸酯基团改善灯盏乙素苷元的药代性质，另一方面，期望拼合后，进一步提高灯盏乙素苷元的神经保护活性。该项目的成功实施将为天然活性产物灯盏乙素的深入开发奠定基础，并为研发具有我国自主知识产权的抗CIRI新药提供思路。

①以灯盏乙素及其苷元为先导化合物，设计并合成约10个灯盏乙素苷元7位磷酸酯衍生物。

②评价化合物在氧化诱导剂条件下的神经保护活性，测试其水溶性、代谢稳定性筛选活性及药代性质优良的化合物。

③采用细胞模型深入研究有潜力的化合物，对细胞凋亡、线粒体膜电位、ROS水平的影响，初步阐明可能的作用机制。

CIRI病程涉及的病理机制较为复杂，与诸多因素密切相关。目前临床上常用的药物主要包括抗自由基损伤药物、抗炎药物、抑制细胞内Ca²⁺超载药物和兴奋性氨基酸受体拮抗剂等。然而，由于CIRI的多种因素相互作用，单一途径的药物大多效果不理想^[4,5]。

此外，临床常采用中西医联合用药的方式治疗脑缺血再灌注损伤，利用中药多组分、多途径、综合作用的特点，通过抑制细胞凋亡、抑制炎症反应、减少自由基产生等多种途径联合防治缺血再灌注损伤。但是，联合不同信号通路共同预防和治疗脑缺血再灌注损伤的措施因实施的时间点、交汇点及组合方式均不明确，其有效性和安全性尚未定论^[6]。因此，寻找和开发新的具有抗氧化应激和细胞凋亡的药物迫在眉睫。

天然产物是药物发现的重要源泉，在近40年新上市的药物中，直接或间接来源于天然产物的药物占比接近50%^[7]。因此，从天然产物中，挖掘、获取和开发新药物是当前的热点研究方向。

灯盏乙素（Scutellarin）（图1）是一种具有药用价值的黄酮类化合物，其主要来源于传统的中药材灯盏细辛。现代药理研究表明灯盏乙素可以通过多种途径减轻CIRI，包括抗氧化应激、抗凋亡、抗炎等^[8]。此外，药理毒理实验证实，灯盏乙素对哺乳动物的毒性极低^[9]。因此，以灯盏乙素为先导化合物开发高效低毒的抗CIRI新药具有潜在的应用价值。然而灯盏乙素的药代动力学性质较差、半衰期短，生物利用度低等问题限制其临床应用。

图1 灯盏乙素及其苷元的化学结构

图2 灯盏乙素的结构修饰研究

另一类为对灯盏乙素的主要体内代谢产物灯盏乙素苷元的结构修饰，灯盏乙素苷元（Scutellarin）（图1）是灯盏乙素的活性代谢产物，相比于灯盏乙素，苷元的神经保护活性和生物利用度略有提升^[10]。灯盏乙素苷元主要修饰位点为A环的7-OH和8-C以及B环4'-OH的修饰（图3），修饰后水溶性相比于灯盏乙素苷元略有增强。然而上述研究，其水溶性增强的同时，大多药理活性一定程度上受到了影响。

图3 灯盏乙素苷元的结构修饰研究

磷酸基作为核酸的重要组成部分，在人体中广泛存在，是对人体几乎无害的内源性物质，可提高药物水溶性，并作为一个优良的载体分子帮助药物进入细胞内^[11]。由于磷酸极性大的特点，以及在机体内含有多种磷酸酯酶，因此，通过在水溶性差的化合物中引入磷酸基团，可以大大改善化合物的水溶性，并且此类磷酸酯前药又能很快水解为原药，发挥药效^[12]，例如临床常用的抗寄生虫药布帕伐醌（Buparvaquone）以及常用的药物花生四烯酸（Arachidonic acid）等^[13]（图4）。

图4 磷酸酯修饰药物举例

此外，也有研究表明磷酸酯无论是作为单体亦或是引入化合物中，可以一定程度的改善母体结构的神经保护活性^[14-20]（图5）。

图5 具有神经保护活性的磷酸酯单体、多聚体及其药物杂合体

综上，本项目拟以灯盏乙素及其苷元为先导化合物，采用合理的药物设计和化学合成方法，通过将磷酸酯水溶性片段引入灯盏乙素苷元结构中，并进行水溶性和稳定性的测试，以期发现水溶性佳、稳定性强以及火星提高的的衍生物，为灯盏乙素及其苷元在CIRI领域的深入应用奠定基础。

创新点：本研究采用分子杂合原理，合成多种类型、结构全新的灯盏乙素苷元磷酸酯，此为化学上的创新。针对脑缺血再灌注损伤涉及的复杂病理机制，选取药理作用确切的灯盏乙素，设计单药多靶点药物为脑缺血再灌注损伤的治疗提供思路，此为新药研发上的创新。

项目特色：本项目的特色之处在于基于“老药——灯盏花素”的确切疗效，以其活性成分——灯盏乙素为研究对象，探索其在抗CIRI上的价值。

技术路线：

拟解决的问题：

灯盏乙素是临床常用药物灯盏花素的活性有效成分，对于脑血管疾病疗效确切、显著。然而其水溶性差和生物利用度低等药代动力学问题限制其临床应用。本项目通过对其结构改造，拟改善其药代动力学缺陷，为灯盏乙素的广泛应用奠定基础。

预期成果：

①完成约10个灯盏乙素苷元7位磷酸酯衍生物的合成，并分离纯化、确定结构。对所合成的衍生物进行神经保护活性筛选，总结获得有价值的构效关系。

②发现有潜力的抗CIRI先导化合物结构1-2个，相应研究成果申请专利1项、发表学术论文1-2篇，为发现具有我国自主知识产权的新药候选化合物奠定基础。

2022.9-2022.10 完成灯盏乙素苷元7位磷酸酯衍生物的合成，确定其化学结构。

2022.11-2022.12 建立H₂O₂诱导PC-12及SH-SY5Y神经细胞氧化损伤模型，测试所合成衍生物的神经保护活性，总结获得构效关系，开展初步的机制探索研究。

2023.1-2023.3 开展水溶性和代谢稳定性研究，撰写论文初稿。

2023.5-2023.7 总结研究成果，并完成发明专利申请，学术论文撰写与投稿，对本项目成果进行总结，按期结题。