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艰难梭菌的感染率近年来有所提高[1],其孢子很难根除,并且很容易通过医护人员传播,是医院、养老院和一些健康护理机构出现腹泻感染的原因之一[2]。目前针对艰难梭菌的可用治疗方法都有一些缺点,例如成本过高、耐药性的发展和选择性问题。 虽然轻度至中度的艰难梭菌病例目前可以通过可用的治疗方法进行控制,但对严重的病例可能需要使用单一常规药物或联合疗法进行长期抑制治疗,如果不成功,则要采用非常规和(或)侵入性的手段,如粪便移植和结肠切除术[3]。因此,临床上对药物研发需求越来越大,寻求一种更有效的替代疗法迫在眉睫[1]。
含有喹啉的杂芳族化合物具有多种生物和药理活性,例如,抗疟疾[4]、抗结核病[5]、抗炎[6]、抗癌[7]、抗高血压[8]以及抗菌[9-11]。Musiol 等[12]曾报道 8-羟基喹啉衍生物的抗真菌活性。此外,8-羟基喹啉衍生物显示出对神经退行性疾病如阿尔茨海默病良好活性[13]。最近,研究发现8-羟基喹啉衍生物具有抗金黄色葡萄球菌的潜在作用[14]。我们的小组最近通过药物数据库筛选发现,溴氧喹啉(5,7-二溴喹啉-8-酚)对艰难梭菌具有强效抗菌活性。基于此有前景的化合物,我们进行了一系列8-羟基喹啉类似物的设计、合成和抗艰难梭菌活性研究。
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所有目标化合物及部分中间体均针对两种菌株 BAA1875 和 R20291 的艰难梭菌进行了活性测试。基于生物活性(见表1),SAR总结如下:①8位的游离羟基对艰难梭菌的抑制活性起着非常重要的作用,其甲基化会大幅降低活性(化合物1和3c分别对BAA-1875为大于256 μg/ml)。② 6 位的取代对于活性很重要,体积大的基团(例如萘基)对活性有利(萘基 6f > 苯基 6a )。此外,对于 6 位萘取代的化合物,2-萘基优于1-萘基(6f vs 6h),且带有 OH 或 OCH3 取代基的萘环也会降低活性(5b-c, 6i-j)。③对于6位杂环取代的类似物,引入杂原子后会导致活性整体下降,且六六并环( 8a-c )的活性显著好于五六并环( 8d-h )。 ④对于7位的替换,大基团对活性不利。溴原子是最佳取代,随着取代基大小的增加,活性略有下降(9>11b>11a)。 ⑤5 位苯环取代依旧可以保持活性(13)。
化合物 BAA 1875a R20291a 化合物 BAA 1875a R20291a 1 >256 >256 8a 4 2 3c >256 >256 8b 8 8 5a 4 2 8c 8 4 5b 32 32 8d >256 >256 5c 8 8 8e >256 >256 6a 1 4 8f 32 32 6b 1 4 8g 64 32 6c >256 >256 8h 64 16 6d >256 >256 8i 32 32 6e 8 8 9 0.5 0.25 6f 0.5 0.25 11a 4 4 6g 2 2 11b 2 1 6h 8 4 13 0.5 0.25 6i 16 8 万古霉素 0.25 0.125 6j 16 16 注:a.化合物起始浓度256 µg/ml -
进一步测试了部分8-羟基喹啉衍生物针对艰难梭菌R20291的最小杀菌浓度(MBC)(表2),所测试化合物的最小杀菌浓度(MBC)和MIC相当,表明这些化合物能够有效地杀死艰难梭菌,具有更强的抑菌作用。在这些化合物中,化合物 6f 表现出良好的活性,这使其成为可进一步开发的良好先导化合物。
化合物 R20291 MIC MBC 5a 3.2 3.2 6e 6.4 6.4 6f 0.1 0.2 6h 3.2 3.2 9 0.1 0.2 11a 3.2 3.2 13 0.4 0.4
Design, synthesis and biological evaluation of 8-hydroxyquinoline derivatives as potential clostridium difficile antibiotics
doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202303021
- Received Date: 2023-03-10
- Rev Recd Date: 2023-10-03
- Available Online: 2023-12-22
- Publish Date: 2023-12-25
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Key words:
- clostridium difficile /
- anti-infection /
- 8-hydroxyquinoline derivatives /
- structure-activity relationship
Abstract:
Citation: | YE Tengfei, CHENG Tao, SONG Ping, JI Weili, BIAN Xiaolan. Design, synthesis and biological evaluation of 8-hydroxyquinoline derivatives as potential clostridium difficile antibiotics[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(12): 737-740. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202303021 |