郭宗儒:塞来昔布和COX-2选择性抑制剂 1011 NSAIDS抗炎作用的靶标;COX1是正常细胞所固有 的“好”酶, NSAIDS的不良反应是抑制COX1所致 对COX2的脱靶作用( off-target)导致血小板的抑制 和消化道损伤。这样简明的对COX和COX2功能 的判断无疑对新药研究产生了巨大的吸引力,认为 Br 只要找到选择性抑制COX2的化合物,就应是没有不 良反应的理想抗炎药。制药界对COX2的发现抱有极 大的热情和希望。然而,药物化学家却因这两种酶活 性中心的氨基酸序列极其相似,未能解析酶的三维 结构,以致理性设计选择性COX2抑制剂无从着手 3表型筛选一先导化合物的发现 1990年杜邦公司在研发抗炎药物中发现化合物 低2个数量级。 1(DP697)对实验动物有强效抗炎作用,而且引起42环戊烯的4位取代在环戊烯的4位进行双甲 消化道溃疡作用很弱。体外实验表明化合物1对大鼠 基取代,提高了对COⅹ1的抑制活性,选择性下降, 而4,4-二乙基为母核的抑制COX2活性显著降低。说 脑中前列腺素的合成有显著抑制活性(是抑制了 CoX2的缘故,而对来源于大鼠肾组织的环氧合酶4位烷基取代对COx2的选择性抑制作用是不利 (主要为COX1)活性较弱。这些结果提示化合物1有 的。化合物2体内具有强效抗炎作用,大鼠关节炎佐 别于传统的 NSAIDS( Gans Kr, Galbraith w, Roman 剂模型灌胃的抗炎活性ED0=1.7mgkg-,小鼠灌胃 J,eta. Anti-inflammatory and safety profile of DuP600mgkg-或大鼠灌胃200mgkg1都未引起胃肠道 697, a novel orally effective prostaglandin synthesis 的损伤。体内外实验都表明化合物2是选择性COX2 inhibitor. J Pharmacol Exp Ther, 1990, 254: 180-187) 抑制剂( Reitz dB,LiJ, Norton MB,etal. Selective 化合物1对COx2抑制活性K=03mlL-,抑 clooxygenase inhibitors: novel I2 - diarylcyclopen 制COX1的K值为53μmolL,表现出对COx2的 tenes are potent and orally active COX-2 inhibitors. J Med Chem,1994,37:3878-3881)。 选择性抑制( Magolda rl, Batt D, Covington mB,et 4.3A环4氨磺酰基与4-甲磺酰基的比较为了优 al. Structure-activity-relationships with a novel series of selective cyclooxygenase-2 inhibitors. Inflamm Res 化环戊烯系列的抗炎活性,通式为4的R1=H2NSO 1995,44(supp.3)A274)。佐剂诱导的大鼠关节炎模 R2=F的化合物,对COX2的抑制活性比化合物2提 型经灌胃给予化合物1,ED50=018mgkg,而400高了近3倍(C0=0.007 umol. L),但对COX1的抑 mgkg灌胃,未出现消化道损伤,提示该化合物是制活性提高更多(Cs0=42 umol-L),导致选择性降 COX2选择性抑制剂 低为600倍( Reitz De,LiJJ, Norton MB,etal 2-Diarylcyclopentenes are selective potent and orally Seale公司(当时隶属孟山多)从化合物2( -- active cyclooxygenase inhibitors. Med Chem Re199 5760)和3(SC-58125)出发,即以环戊烯和吡唑环5:351-363),同样R1=HNSO2R2为Cl、CF3、(CH)2N 连接含有甲磺酰基的苯环为模板,研发选择性CO等取代基时,对COX2的抑制作用也强于R1=H3CSO2 2抑制剂。化合物1~3结构的共同特征(即药效团)的相应化合物,而且对COX1的抑制也相对提高,选 是两个芳环处于双键的顺式(吡唑环也具有平面性)择性作用普遍下降数10倍,提示氨磺酰基抑制COx2 在一个芳环上有甲磺酰基取代,连接苯环的中间环活性强于相应的甲磺酰基,但选择性 可以变换 HNSO2,B环为3,4,5-三取代时,选择性强于3,4"- 4以环戊烯为连接基的化合物系列 二取代,后者的选择性又强于4-单取代,提示B环存 4.1B环取代基的变换化合物2(4-F)对COX2在多取代基,体积加大有利于提升对COX2选择性作 抑制活性的IC0=0.026pmoL,Cox1的ICs>100用。 umol-L,对COX2的选择性>3800,4Cl或4CH3 化合物5对COX2的ICs0=0002molL,是体 的活性和选择性与2相似,但4OCH3的选择性下降,外活性最强的化合物,对COX1的IC30=3.8molL, 虽然对COX2的活性未明显改变。4-CN、4-CH2OH选择性高达1900倍,但灌胃给药体内的抗炎作用很 和4CH2OCH3以及4位无取代基的COX2活性均降弱,是由于甲氧基迅速被代谢的缘故。不利的药代削郭宗儒: 塞来昔布和 COX-2 选择性抑制剂 · 1011 · NSAIDs 抗炎作用的靶标; COX1 是正常细胞所固有 的“好”酶, NSAIDs 的不良反应是抑制 COX1 所致, 对 COX2 的脱靶作用 (off-target) 导致血小板的抑制 和消化道损伤。这样简明的对 COX1 和 COX2 功能 的判断无疑对新药研究产生了巨大的吸引力, 认为 只要找到选择性抑制 COX2 的化合物, 就应是没有不 良反应的理想抗炎药。制药界对 COX2 的发现抱有极 大的热情和希望。然而, 药物化学家却因这两种酶活 性中心的氨基酸序列极其相似, 未能解析酶的三维 结构, 以致理性设计选择性 COX2 抑制剂无从着手。 3 表型筛选—先导化合物的发现 1990 年杜邦公司在研发抗炎药物中发现化合物 1 (DuP-697) 对实验动物有强效抗炎作用, 而且引起 消化道溃疡作用很弱。体外实验表明化合物 1 对大鼠 脑中前列腺素的合成有显著抑制活性 (是抑制了 COX2 的缘故), 而对来源于大鼠肾组织的环氧合酶 (主要为 COX1) 活性较弱。这些结果提示化合物 1 有 别于传统的 NSAIDs。(Gans KR, Galbraith W, Roman RJ, et al. Anti-inflammatory and safety profile of DuP 697, a novel orally effective prostaglandin synthesis inhibitor. J Pharmacol Exp Ther, 1990, 254: 180 −187)。 化合物 1 对 COX2 抑制活性 Ki=0.3 μmol·L −1 , 抑 制 COX1 的 Ki 值为 5.3 μmol·L −1 , 表现出对 COX2 的 选择性抑制 (Magolda RL, Batt D, Covington MB, et al. Structure-activity-relationships with a novel series of selective cyclooxygenase-2 inhibitors. Inflamm Res, 1995, 44 (suppl.3): A274)。佐剂诱导的大鼠关节炎模 型经灌胃给予化合物 1, ED50 = 0.18 mg·kg−1 , 而 400 mg·kg−1 灌胃, 未出现消化道损伤, 提示该化合物是 COX2 选择性抑制剂。 Seale 公司 (当时隶属孟山多) 从化合物 2 (SC- 57666) 和 3 (SC-58125) 出发, 即以环戊烯和吡唑环 连接含有甲磺酰基的苯环为模板, 研发选择性 COX 2 抑制剂。化合物 1～3 结构的共同特征 (即药效团) 是两个芳环处于双键的顺式 (吡唑环也具有平面性), 在一个芳环上有甲磺酰基取代, 连接苯环的中间环 可以变换。 4 以环戊烯为连接基的化合物系列 4.1 B 环取代基的变换 化合物 2 (4'-F) 对 COX2 抑制活性的 IC50=0.026 μmol·L −1 , COX1 的 IC50>100 μmol·L −1 , 对 COX2 的选择性>3800, 4'-Cl 或 4'-CH3 的活性和选择性与 2 相似, 但 4'-OCH3的选择性下降, 虽然对 COX2 的活性未明显改变。4'-CN、4'-CH2OH 和 4'-CH2OCH3 以及 4'位无取代基的 COX2 活性均降 低 2 个数量级。 4.2 环戊烯的 4 位取代 在环戊烯的 4 位进行双甲 基取代, 提高了对 COX1 的抑制活性, 选择性下降, 而 4,4-二乙基为母核的抑制 COX2 活性显著降低。说 明 4 位烷基取代对 COX2 的选择性抑制作用是不利 的。化合物 2 体内具有强效抗炎作用, 大鼠关节炎佐 剂模型灌胃的抗炎活性 ED50=1.7 mg·kg−1 , 小鼠灌胃 600 mg·kg−1 或大鼠灌胃 200 mg·kg−1 都未引起胃肠道 的损伤。体内外实验都表明化合物 2 是选择性 COX2 抑制剂 (Reitz DB, Li JJ, Norton MB, et al. Selective cyclooxygenase inhibitors: novel 1,2-diarylcyclopen￾tenes are potent and orally active COX-2 inhibitors. J Med Chem, 1994, 37: 3878−3881)。 4.3 A 环 4-氨磺酰基与 4-甲磺酰基的比较 为了优 化环戊烯系列的抗炎活性, 通式为 4 的 R1 = H2NSO2, R2 = F 的化合物, 对 COX2 的抑制活性比化合物 2 提 高了近 3 倍 (IC50=0.007 μmol·L −1 ), 但对 COX1 的抑 制活性提高更多 (IC50=4.2 μmol·L −1 ), 导致选择性降 低为 600 倍 (Reitz DB, Li JJ, Norton MB, et al. 2-Diarylcyclopentenes are selective potent and orally active cyclooxygenase inhibitors. Med Chem Res, 1995, 5: 351−363), 同样 R1=H2NSO2, R2为 Cl、CF3、(CH3)2N 等取代基时, 对 COX2 的抑制作用也强于 R1=H3CSO2 的相应化合物, 而且对 COX1 的抑制也相对提高, 选 择性作用普遍下降数 10 倍, 提示氨磺酰基抑制 COX2 活性强于相应的甲磺酰基, 但选择性降低。当 R1 = H2NSO2, B 环为 3',4',5'-三取代时, 选择性强于 3',4'- 二取代, 后者的选择性又强于 4'-单取代, 提示 B 环存 在多取代基, 体积加大有利于提升对 COX2 选择性作 用。 化合物 5 对 COX2 的 IC50=0.002 μmol·L −1 , 是体 外活性最强的化合物, 对COX1的IC50=3.8 μmol·L −1 , 选择性高达 1 900 倍, 但灌胃给药体内的抗炎作用很 弱, 是由于甲氧基迅速被代谢的缘故。不利的药代削