金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是一种主要的病原菌,会引起严重的皮肤、软组织和呼吸系统感染,以及如肺炎、心内膜炎、败血症等更为严重的疾病。近年来金葡菌在抗生素滥用的情况下产生了严重的耐药性,多重耐药的耐甲氧西林金葡菌(methicillin-resistant S.aureus,MRSA)相继出现,严重危害人类的生命健康。传统抗生素通过杀菌来治疗细菌感染的机制已难以应对目前严峻的耐药形势,迫切需求开发出不仅能够有效治疗感染又能避免细菌突变的全新药物。细菌所分泌的毒力因子已经成为重要的研究靶标,它们不但能够为细菌在宿主体内营造更适宜的生长和繁殖环境,还能使细菌逃避宿主体内的免疫杀伤。抑制细菌毒力因子能够在不影响细菌正常生长的情况下使宿主发挥自身免疫能力(如ROS),有效避免细菌产生耐药性。金黄色色素是金葡菌逃避人体免疫杀伤的重要毒力因子,抑制色素的合成也因此成为抑制金葡菌的重要研究靶点(CrtOPQMN)。本实验室前期研究发现抗真菌老药盐酸萘替芬及其衍生物能够通过抑制色素合成中关键催化酶CrtN从而有效抑制金葡菌在体内的生长,在感染前给药的动物模型中表现出良好的药效。本论文课题分别以课题组前期所发现的苯并呋喃类衍生物1和苯并脂肪环类衍生物67为先导化合物,在保持其良好的体内、外药效的前提下,得到能够显著降低hERG心脏毒性、对各类金葡菌有明确抑制作用并且不易产生细菌耐药性的优势结构,最终开发出具有良好成药性和市场竞争力的候选药物。本论文第2章节以1为先导化合物,通过生物电子等排,共合成2a-d四类母体结构,通过Newman菌株色素抑制活性确定2b为优选结构。通过对3个不同区域(A-C)进行结构优化,总结归纳出清晰的构效关系,并结合对HEK-293和HepG-2的细胞毒性,确定化合物23为候选结构。23能在纳摩尔级别抑制耐药性金葡菌(USA400 MW2,USA300 LAC,Mu50 and NRS271)的色素合成。在先导化合物1最需要改善的hERG毒性方面,23(IC50 = 34.8μM)完全优于先导化合物1(IC50 = 3.71μM)。23抑制CrtN活性仍处于纳摩尔级并在高浓度(200 μM)情况下不影响细菌生长,同时23也失去了抗真菌活性(MIC>8μg/mL)。在验证人肝微粒体稳定性实验中,23表现出较好的稳定性(T1/2=50.7 mins)。通过H202杀伤和人血杀伤实验证明,经过23抑制CrtN而缺少金黄色色素的金葡菌更容易被氧化杀伤。在动物体内实验中,采用不同的给药方式,23都表现出了良好的抗菌药效,可显著地降低野生菌(Newman)及耐药菌(Mu50,NRS271,LRSA56,LRSA202,NF65Y和XN108)在小鼠肾脏和心脏中的定植(抑菌率普遍高于95%)。致死剂量Newman的败血症模型中,小鼠在23的治疗下存活时间显著增加。通过对9株具有代表性的MRSA的体外色素抑制活性测试(与对Newman的抑制活性相当),证明其抑制金葡菌具有广谱性。针对8种亚型的CYP酶,23基本没有抑制活性。在药代实验中,23表现出出色的口服生物利用度(在小鼠体内达到83.8%)。最后,我们将细菌在氧化和化合物共同胁迫传代12代后,突变概率小于～1×10-5,验证23不容易诱导耐药性的产生。本论文第3章节以前期发表的67为先导化合物,同样通过骨架跃迁等结构改造方法,确认母体结构为68,共设计、合成和评价了 58种衍生物。通过对Newman菌株色素抑制活性分析,得到明确的构效关系,并通过一系列体外评价数据确认化合物112和115作为候选化合物开展后续成药性评价实验。细菌免疫清除实验和生长实验证明112和115能够使得金葡菌更容易被H2O2和人血氧化杀伤而对细菌的正常生长不产生影响。化合物112和115对耐药性金葡菌USA400 MW2,USA300 LAC,Mu50和NRS271也表现出显著的色素抑制效果(纳摩尔级)和抗金葡菌的广谱性。动物体内药效评价中,112和115无论在肝脏还是在心脏中都与万古霉素和利奈唑胺表现出相当的抑菌活性(抑菌率普遍高于95%)。对于两株MRSA菌株(Mu50和NRS271),112和115均能超过相应对被耐药的阳性化合物(万古霉素或利奈唑胺)。针对致死剂量Newman菌攻毒的败血症模型中,化合物112和115同样能有效延长小鼠的存活时间。根据目前所取得的实验结果,针对先导化合物1和67的结构优化是成功的,不但保持了强效的体、内外抗菌活性,而且极大改善了对hERG抑制带来的潜在心脏毒性。其中我们针对23开展了非常全面的成药性评价,为后续的临床开发提供强有力的药效数据。本论文的创新点归纳为,所得到的候选化合物:(1)克服了前期研究中苯并呋喃和苯并脂肪环两类结构的hERG毒性缺陷;(2)完善了动物实验方案,验证不同给药方式、给药剂量和耐药菌感染种类对药效的影响,证实候选化合物的疗效;(3)共测试1株野生型Newman和13株耐药型MRSA的抑制活性,证实了候选化合物抗金葡菌的广泛适用性;(4)以静脉注射、口服和腹腔注射等多种给药形式多方面验证药物代谢情况,并验证了急毒结果;(5)证明了“抑菌而不杀菌”能够有效降低耐药突变的立意。