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近年来，天然产物在新药研发中受到了广泛的关注。在过去的大约30年间，被FDA所批准的从天然产物或衍生化获得的药物就占所有小分子药物的62％。天然产物已成为药物发现中不可或缺的一部分。其中，生物碱和萜类化合物因其结构的多样性和广泛的生物活性，成为最具有活力和开发潜力的分子。本文以二萜生物碱高乌甲素和四环三萜类20(R)-人参二醇为先导化合物，设计合成了105个结构新颖的衍生物并进行了生物活性评估。目标化合物的结构经过1H和13CNMR、HRMS谱图的确认。
高乌甲素(Lappaconitine，LA)是一种新型C18-二萜生物碱骨架的天然化合物，具有着广泛的生物学活性。然而，高乌甲素的药理活性和结构修饰研究非常有限。截止到目前为止，大部分的研究都集中在抗肿瘤和镇痛作用上，并且已经设计合成了一些衍生物。而关于高乌甲素衍生物的抗炎研究未见文献报道。因此，选择高乌甲素作为先导化合物，基于新药设计中结构拼合原理，设计合成了含有1，2，3-三唑、肉桂酸、吲哚、氨基酸、氨基磷酸酯、苄基、苯基乙酰胺结构片段的新颖高乌甲素衍生物。通过体外和体内的炎症模型，系统的评价了高乌甲素衍生物的抗炎潜力、作用机制以及药代动力学。本章主要研究内容和结果包括:(1)目标化合物体外抗炎筛选。利用MTT法，在30μM的浓度下，评估了所有目标化合物对小鼠RAW264.7巨噬细胞的细胞毒性，筛选出17个无细胞毒的化合物以作为后续抗炎研究。通过Griess分析法，评价并比较了目标化合物抑制NO生成的抗炎活性，以筛选出活性最佳的抗炎分子。结果表明:除化合物E2外，所有目标化合物的抑制NO活性均优于高乌甲素。特别是化合物A4表现出最强的抑制NO活性，其IC50为12.91μM。根据目标化合物的NO抑制活性，可以得出初步构效关系(SARs):苯环上具有供电子基团可以提高抗炎活性。为了进一步评价化合物A4的抗炎活性，利用ELISA法研究了化合物A4对TNF-α和PGE2的抑制活性，正如预期那样，化合物A4能有效降低炎症因子TNF-α和PGE2的水平。(2)化合物A4的抗炎机制研究。利用westernblot探究了化合物A4对炎症通路蛋白iNOS、COX-2、p-NF-κBp65、NF-κBp65、p-IκBa、IκBa、p-ERK、ERK的影响，以揭示A4发挥抗炎的机制。结果显示:化合物A4能降低iNOS和COX-2表达，并下调p-NF-κBp65/NF-κBp65、p-IκBa/IκBa和p-ERK/ERK的相对蛋白表达。因此，化合物A4的抗炎机制可能与通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，从而减少NO、TNF-α和PGE2的产生有关。(3)化合物A4的体内抗炎活性。采用LPS诱导的急性肺损伤模型，经灌胃给予5mg/kg、10mg/kg和15mg/kg化合物A4进行体内抗炎评估。结果显示:化合物A4可以有效抑制LPS诱导的肺组织W/D、BALF中总蛋白、TNF-α和NO的含量以及MPO的增加。肺的病理学分析可以看出化合物A4逆转了LPS诱导的组织病理学改变包括炎症细胞浸润，肺水肿，肺泡出血，肺泡间隔增厚和肺泡结构损伤等。此外，肺组织CD68免疫组化分析也证实了上述结果。因此，化合物A4在体内对LPS诱发的急性肺损伤(ALI)具有重要的治疗作用。(4)化合物A4的初步药代动力学评估。选用SD大鼠，经尾静脉注射给予化合物A4(2 mg/kg)后，通过LC-MS/MS分析血浆中化合物A4的含量。通过药代动力学评估得到了化合物A4的基本PK参数以及半对数血药浓度-时间曲线图。
20(R)-人参二醇(20(R)-panaxadiol，PD)是伞形目五加科人参属人参(Panax ginseng C.A.Mey)中分离出的达玛烷人参皂苷，经水解后得到的四环三帖类化合物。近年来，20(R)-人参二醇因其广泛的生物活性而备受关注。最近的研究表明，人参二醇在阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)相关细胞、动物模型中，体内和体外都表现出了较好的活性。因此，本研究选择以20(R)-人参二醇作为先导化合物，对20(R)-人参二醇的3-OH和A环进行结构修饰，设计合成了含有氨基甲酸酯、1，2，3-三唑、肉桂酸、氨基酸、仲胺杂环、双苯基磷脂、吡唑环、吲哚环、异恶唑环、七元内酰胺环、七元内脂环、肼的20(R)-人参二醇衍生物。通过体外AD模型，评价了目标化合物的抗AD活性以及初步探讨了抗AD机制。本章研究内容和结果如下:(1)目标化合物体外抗AD活性筛选。通过MTT法，评价并比较目标化合物对Aβ25-35诱导PC12细胞损伤的保护作用，以期筛选出活性最佳的抗AD化合物。结果显示:在筛选的化合物中，含有苄基氨基甲酸酯结构片段的化合物N1表现出最显著的神经保护活性。值得注意的是，化合物N1在7.5μM的浓度下，就显示出了较强的神经细胞保护活性。并随着浓度的增加，其活性显著增强，呈现浓度依赖性。与先导化合物20(R)-人参二醇PD相比较，其活性明显优于先导化合物。此外，在7.5至120μM浓度下，化合物N1对PC12细胞无细胞毒性。(2)化合物N1抗AD机制的初步探究。应用westernblot探究了化合物N1对蛋白p-Tau(Thr 181)、Total-tau、p-P38、P38、p-ERK、ERK、IL-1β的影响，以初步揭示化合N1发挥抗AD的机制。结果显示:化合物N1降低炎症因子IL-1β，下调p-Tau(Thr 181)/Total-tau、p-P38/P38、p-ERK/ERK的相对蛋白表达。因此，化合物N1抗阿尔茨海默病机制可能是抑制MAPK通路的激活，减少炎症因子和Tau蛋白的异常磷酸，从而产生神经细胞保护作用。
综上所述，本文在高乌甲素和20(R)-人参二醇衍生物的设计合成中，共筛选出两个具有潜力的活性分子，即:具有抗炎活性的化合物A4和具有抗AD活性的化合物N1。这将为天然产物在新药研发中提供有利参考，同时也可为抗炎或抗AD药物的研发提供一定的实验依据。
高乌甲素(Lappaconitine，LA)是一种新型C18-二萜生物碱骨架的天然化合物，具有着广泛的生物学活性。然而，高乌甲素的药理活性和结构修饰研究非常有限。截止到目前为止，大部分的研究都集中在抗肿瘤和镇痛作用上，并且已经设计合成了一些衍生物。而关于高乌甲素衍生物的抗炎研究未见文献报道。因此，选择高乌甲素作为先导化合物，基于新药设计中结构拼合原理，设计合成了含有1，2，3-三唑、肉桂酸、吲哚、氨基酸、氨基磷酸酯、苄基、苯基乙酰胺结构片段的新颖高乌甲素衍生物。通过体外和体内的炎症模型，系统的评价了高乌甲素衍生物的抗炎潜力、作用机制以及药代动力学。本章主要研究内容和结果包括:(1)目标化合物体外抗炎筛选。利用MTT法，在30μM的浓度下，评估了所有目标化合物对小鼠RAW264.7巨噬细胞的细胞毒性，筛选出17个无细胞毒的化合物以作为后续抗炎研究。通过Griess分析法，评价并比较了目标化合物抑制NO生成的抗炎活性，以筛选出活性最佳的抗炎分子。结果表明:除化合物E2外，所有目标化合物的抑制NO活性均优于高乌甲素。特别是化合物A4表现出最强的抑制NO活性，其IC50为12.91μM。根据目标化合物的NO抑制活性，可以得出初步构效关系(SARs):苯环上具有供电子基团可以提高抗炎活性。为了进一步评价化合物A4的抗炎活性，利用ELISA法研究了化合物A4对TNF-α和PGE2的抑制活性，正如预期那样，化合物A4能有效降低炎症因子TNF-α和PGE2的水平。(2)化合物A4的抗炎机制研究。利用westernblot探究了化合物A4对炎症通路蛋白iNOS、COX-2、p-NF-κBp65、NF-κBp65、p-IκBa、IκBa、p-ERK、ERK的影响，以揭示A4发挥抗炎的机制。结果显示:化合物A4能降低iNOS和COX-2表达，并下调p-NF-κBp65/NF-κBp65、p-IκBa/IκBa和p-ERK/ERK的相对蛋白表达。因此，化合物A4的抗炎机制可能与通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，从而减少NO、TNF-α和PGE2的产生有关。(3)化合物A4的体内抗炎活性。采用LPS诱导的急性肺损伤模型，经灌胃给予5mg/kg、10mg/kg和15mg/kg化合物A4进行体内抗炎评估。结果显示:化合物A4可以有效抑制LPS诱导的肺组织W/D、BALF中总蛋白、TNF-α和NO的含量以及MPO的增加。肺的病理学分析可以看出化合物A4逆转了LPS诱导的组织病理学改变包括炎症细胞浸润，肺水肿，肺泡出血，肺泡间隔增厚和肺泡结构损伤等。此外，肺组织CD68免疫组化分析也证实了上述结果。因此，化合物A4在体内对LPS诱发的急性肺损伤(ALI)具有重要的治疗作用。(4)化合物A4的初步药代动力学评估。选用SD大鼠，经尾静脉注射给予化合物A4(2 mg/kg)后，通过LC-MS/MS分析血浆中化合物A4的含量。通过药代动力学评估得到了化合物A4的基本PK参数以及半对数血药浓度-时间曲线图。
20(R)-人参二醇(20(R)-panaxadiol，PD)是伞形目五加科人参属人参(Panax ginseng C.A.Mey)中分离出的达玛烷人参皂苷，经水解后得到的四环三帖类化合物。近年来，20(R)-人参二醇因其广泛的生物活性而备受关注。最近的研究表明，人参二醇在阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)相关细胞、动物模型中，体内和体外都表现出了较好的活性。因此，本研究选择以20(R)-人参二醇作为先导化合物，对20(R)-人参二醇的3-OH和A环进行结构修饰，设计合成了含有氨基甲酸酯、1，2，3-三唑、肉桂酸、氨基酸、仲胺杂环、双苯基磷脂、吡唑环、吲哚环、异恶唑环、七元内酰胺环、七元内脂环、肼的20(R)-人参二醇衍生物。通过体外AD模型，评价了目标化合物的抗AD活性以及初步探讨了抗AD机制。本章研究内容和结果如下:(1)目标化合物体外抗AD活性筛选。通过MTT法，评价并比较目标化合物对Aβ25-35诱导PC12细胞损伤的保护作用，以期筛选出活性最佳的抗AD化合物。结果显示:在筛选的化合物中，含有苄基氨基甲酸酯结构片段的化合物N1表现出最显著的神经保护活性。值得注意的是，化合物N1在7.5μM的浓度下，就显示出了较强的神经细胞保护活性。并随着浓度的增加，其活性显著增强，呈现浓度依赖性。与先导化合物20(R)-人参二醇PD相比较，其活性明显优于先导化合物。此外，在7.5至120μM浓度下，化合物N1对PC12细胞无细胞毒性。(2)化合物N1抗AD机制的初步探究。应用westernblot探究了化合物N1对蛋白p-Tau(Thr 181)、Total-tau、p-P38、P38、p-ERK、ERK、IL-1β的影响，以初步揭示化合N1发挥抗AD的机制。结果显示:化合物N1降低炎症因子IL-1β，下调p-Tau(Thr 181)/Total-tau、p-P38/P38、p-ERK/ERK的相对蛋白表达。因此，化合物N1抗阿尔茨海默病机制可能是抑制MAPK通路的激活，减少炎症因子和Tau蛋白的异常磷酸，从而产生神经细胞保护作用。
综上所述，本文在高乌甲素和20(R)-人参二醇衍生物的设计合成中，共筛选出两个具有潜力的活性分子，即:具有抗炎活性的化合物A4和具有抗AD活性的化合物N1。这将为天然产物在新药研发中提供有利参考，同时也可为抗炎或抗AD药物的研发提供一定的实验依据。