蒋 能，黄书桐，钟国珲，苏 弟，龙娟月，颜志明

(1 广西医科大学附属肿瘤医院药学部，广西 南宁 530021；
2 广西医科大学药学院，广西 南宁 530021)

广西医科大学药学教育历史悠久，药学类学科齐全，肩负着为国家和社会培养高素质、创新能力和实践能力强的综合型药学专业技术人才。药物化学(Medicinal Chemistry)是建立在化学和生物学基础上，从分子水平上研究药物在体内作用方式和作用机理的一门学科，药学相关专业的必修课程之一。药物化学在药学所有二级学科的中起到带头学科的作用，是沟通药学专业基础课程(生物化学、有机化学、分析化学等)和专业课程(药理学、药剂学、药物分析)的桥梁学科[1-2]。现有的药物化学以“填鸭式”模式为主，从药物结构分类、代表性药物、理化性质、构效关系和合成方法等。学生普遍反映难学、难懂、难理解等问题，学生对药物化学课程掌握程度的好坏直接影响药学专业人才培养的质量[3]。我们通过“设计、合成二氢色原酮-二硫代胺基甲酸酯杂合物及其抗阿尔茨海默病的研究”课题的实施，加深学生对药物化学课程的理解和激发学生对药物研究的兴趣，取得较好的教学效果。

实验的成功离不开文献的调研。首先要让学生学习阿尔茨海默病目前的致病机制及药物研究进展，其次让学生明白几个问题：做什么？别人都做过什么？如何做？要回答这些问题，学生必须查阅相关文献及对文献归纳和总结。总结如下：阿尔茨海默病(AD)是一种复杂的神经退行性疾病，会严重威胁人类健康，其特征是记忆力减退，认知缺陷和行为异常。许多AD患者缺乏日常自我保健能力，需要长期的家庭护理，这增加了患者的家庭负担，并在很大程度上影响了社会的发展。阿尔茨海默症协会的报告表明，目前，AD患者的数量已接近4700万，并且预计到2050年，全世界的AD患者数量将增加到1亿。快速增长的AD患者人群被认为是社会的严重和紧急健康问题。

自有关AD的第一份报告以来已有一百多年了。然而，AD的病因尚不清楚，并且AD治疗仍然是药学界的挑战。许多因素和靶点包括乙酰胆碱(Ach)的缺陷，β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积和磷酸化的tau蛋白等等，都与AD的发生和发展有关。在过去的几十年中，许多学术机构和制药公司都在大力开发用于治疗AD的新型化学分子和生物药物。不幸的是，大多数这些临床试验抗AD药物都以失败告终。迄今为止，目前AD的临床治疗主要依靠胆碱能假说。该假设认为，大脑中ACh水平的下降会导致AD患者的记忆力和认知障碍，而抑制ACh代谢可以改善ACh水平，从而缓解这些症状。基于此概念，FDA批准的五种药物中有四种是胆碱酯酶抑制剂(他克林，多奈哌齐，加兰他敏和利伐斯的明)。

乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)是两种可破坏中枢神经系统(CNS)中ACh的胆碱酯酶。然而，与AChE相反，尚未发现AD中BuChE的病理机制。尽管一些研究表明BuChE可能也对AD治疗有益，但是BuChE主要分布在周围组织中，因此抑制BuChE可能会对周围系统产生不良影响。例如，他克林是批准用于AD治疗的首个具有AChE和BuChE抑制活性的药物之一，由于严重的肝毒性和周围系统的其他副作用而被撤回。因此，选择性AChE抑制剂的开发是用于AD治疗的更有前途的方法。AChE的晶体结构表明，该酶具有两个结合活性位点，它们通过近20Å深的狭窄峡谷相连。这两个结合活性位点是峡谷入口附近的外围阴离子位点(PAS)和峡谷底部的催化活性位点(CAS)。研究表明，AChE抑制剂的结构特征应包含三个部分：CAS结合部分，PAS结合部分和这两个部分之间的连接基，以满足AChE的结构要求。

除胆碱能假说外，另一种称为淀粉样蛋白级联假说的假说表明，Aβ蛋白也是AD病理过程中的病因。Aβ蛋白包含39～43个氨基酸残基，是淀粉样前体蛋白(APP)的蛋白水解产物。生化研究表明，Aβ肽可形成单体，寡聚物和大Aβ斑块，对神经元和线粒体功能有毒，最终导致神经变性和认知功能障碍。Aβ1-40和Aβ1-42是Aβ的两个主要同工型。然而，与前者相比，后者更倾向于聚集成纤维，并且对神经元细胞更具毒性。因此，抑制Aβ1-42聚集对于AD治疗似乎也很重要。

实际上，最近的研究表明，AChE和Aβ沉积之间存在密切关系。AChE可以通过其PAS促进Aβ沉积和淀粉样原纤维形成。Aβ和AChE的PAS的相互作用产生稳定的AChE-Aβ复合物，并且该复合物比Aβ蛋白聚集体更具毒性。因此，开发能同时与乙酰胆碱酯酶的CAS和PAS结合的双结合位点抑制剂，似乎是治疗阿尔茨海默病的一个非常有前途的策略，因为它们不仅能通过抑制乙酰胆碱酯酶来改善认知，而且还能减缓导致阿尔茨海默病发病的Aβ沉积。通过具体的研究背景的介绍，让学生了解阿尔茨海默病的发病机制、多靶点药物开发的优势和目前研究进展等。将药物化学新理念以实践的方式融入课堂教学，激发学生的学习兴趣，理论和实践相结合，增加学生对药物化学课程的理解，提高教学质量[4]。

药物设计是药物化学的重要组成部分，药物化学中设计到生物电子等排、药效基团拼接、药效团融合及前药等方面的概念。药学本科生参与课题研究，能够更加直观和深刻理解这些概念在药物研究中的应用。接下来介绍发表在Bioorganic Chemistry一区杂志上(Novel chromanone-dithiocarbamate hybrids as multifunctional AChE inhibitors with β-amyloid anti-aggregation properties for the treatment of Alzheimer’s disease， Bioorganic Chemistry 89(2019)103027)，药学本科生参与的课题研究[5]。

二硫代胺基甲酸酯是药物设计中的一种通用药效基团，由于其多样的活性而引起了极大的兴趣。已报道的二硫代胺基甲酸酯衍生物的生物活性包括抗癌，抗菌和抑制碳酸酐酶等[6-7]。然而，很少报道含有二硫代胺基甲酸酯部分的化合物可治疗神经退行性疾病，例如AD。最近，本课题组发现一些二硫代胺基甲酸酯衍生物可通过其二硫代胺基甲酸酯部分与AChE的CAS相互作用来抑制AChE，其中一些还显示出潜在的抑制自身诱导的Aβ沉积的能力[8-9]。因此，我们最近的研究兴趣主要集中在开发二硫代胺基甲酸酯衍生物作为具有附加的Aβ抗沉积特性的新型AChE抑制剂来治疗AD。色原酮是一组天然存在的化合物，在自然界中普遍存在，尤其是在植物中。近年来，它们因在设计用于治疗AD的化合物中的广泛应用而受到了广泛的关注。已证明某些二氢色原酮衍生物具有有效的AChE抑制活性，并且分子对接研究表明，二氢色原酮部分可通过与AChE的PAS相互作用发挥AChE抑制作用。鉴于上述二硫代胺基甲酸酯和二氢色原酮部分在乙酰胆碱酯酶抑制剂设计中的潜在作用，在目前的工作中，我们小组试图通过柔性接头将这两个部分连接起来，产生一系列新的二氢色原酮-二硫代氨基甲酸酯杂合物，作为用于治疗阿尔茨海默病的多功能乙酰胆碱酯酶抑制剂。在体外评估所有设计的化合物，以确定其抑制AChE的能力。还测试了具有良好的AChE抑制活性和BBB通透性的化合物，以抑制自身和AChE诱导的Aβ沉积。最后，从上述分析中选出最有希望的化合物用于进一步研究，包括其与乙酰胆碱酯酶结合模式的动力学和分子模型分析、急性毒性、在SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞中的细胞毒性以及对东莨菪碱诱导的小鼠认知障碍的神经保护作用。

药物合成实验的合成路线设计和实验条件的优化需要引导药学本科生结合有机化学理论知识进行思考，开动脑筋思考每个实验过程，为什么要选择这样的条件，如何进行条件的进一步优化。进一步巩固在实验课程中薄层板制备、点板判断反应情况、化学反应后处理、重结晶操作和熔点仪的使用等实验技能。指导学生对目标化合物进行体外活性筛选及药效学实验研究。在具体的科研实践中培养学生分析问题解决问题的能力、自主学习能力和创新思维能力的培养。

通过“设计、合成二氢色原酮-二硫代胺基甲酸酯杂合物及其抗阿尔茨海默病的研究”课题的实施，促进药学本科生对药物化学理论知识的理解和应用；
培养学生查阅文献和阅读文献的能力；
激发学生的科研兴趣，进一步帮助学生了解药物研发的流程，建立科学的研究方法和态度，为以后的深造打下良好的基础。学生参与到相应的科研项目中来达到较好的教学效果，科研和教学相长的教学模式对教师自身素质提出更高的要求，需要带教老师不断丰富自身专业知识和更新药物化学的学科前沿知识。

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