CN102716124A

CN102716124A - 一种碳酸酐酶抑制剂的新用途

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Publication number: CN102716124A
Application number: CN2012101678817A
Authority: CN
Inventors: 汪海; 赵小玲; 肖忠海; 杨永林; 石永平; 王尚; 王静; 王涛; 李佩尧; 崔文玉; 张雁芳; 龙超良; 段瑞峰
Original assignee: THADWEIK ACADEMY OF MEDICINE BEIJING; Institute of Hygiene and Environmental Medicine Academy of Military Medical Sciences of Chinese PLA
Current assignee: THADWEIK ACADEMY OF MEDICINE BEIJING; Institute of Hygiene and Environmental Medicine Academy of Military Medical Sciences of Chinese PLA
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: CN102716124B

Abstract

本发明提供一种碳酸酐酶抑制剂在制备抗真菌药物方面的应用，所述碳酸酐酶抑制剂以皮肤致病真菌β-CA作为靶标，可作为皮肤致病真菌β-CA的抑制药物，特异识别中和致病真菌，起到特异的抗真菌作用，由于β-CA不存在于人体，故不会对人体相关机能造成损害，避免了长期用药后对宿主产生毒性，是特异、低毒、高效的理想抗皮肤真菌病药物，可广泛应用于基层部队和广大群众，适合规模化工业生产的应用。

Description

一种碳酸酐酶抑制剂的新用途

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是一种碳酸酐酶抑制剂的新用途。

背景技术

皮肤真菌病是由真菌感染皮肤、黏膜、毛发和指甲等引起的感染性疾病。真菌对于健康人体而言通常是条件致病菌，但是当机体抵抗力降低、外部因素不良时，就有可能造成全身或局部真菌感染。我国东南沿海及南海岛礁等重要战略要地地处热带、亚热带，这些地区常年高温、湿度大，利于真菌繁殖，热区部队皮肤真菌病发病率高，尤其在热区执行特殊任务(如抗洪抢险等)的部队中，由于疲劳、机体抵抗力降低，使皮肤真菌病的患病率急剧上升。瘙痒是皮肤真菌病的典型临床表现，易传染、易复发，不仅影响患者身体健康，而且严重影响患者的生活质量，尤其是真菌引起的阴囊炎，给患者的身心带来巨大的痛苦。因此，研究一种皮肤真菌病特效防治药物对维护热区部队官兵的身体健康、提高患者的生活质量、保障和提高热区部队的有生力量和军事作业能力，具有重要的社会和军事意义。

热区部队中皮肤真菌病中，手足癣、体股癣等最为常见，约占所有皮肤病的1/4，在感染性皮肤疾病中居首位。热区皮肤真菌病的致病菌以红色毛癣菌为主，其次为须癣毛癣菌、犬小孢子菌、石膏样小孢子菌等。但近年来热带念珠菌引起的甲真菌病、体股癣、手足癣等皮肤真菌病的比例在逐渐增加，热带念珠菌亦已经成为皮肤真菌病的重要病原菌。

自20世纪30年代末，首个从微生物发酵代谢产物中分离的灰黄霉素用于临床以来，抗真菌药物的研究得到很大的发展，近年来已有不少药物用于临床。目前，报道的抗真菌药物主要包括下面几大类：(1)多烯类，(2)多肽与氨基酸类，(3)烯丙胺类，(4)氮唑类，(5)金属络合物，(6)天然产物中的抗真菌成分，包括萜类、酰胺类、醌类、香豆素类、皂苷、黄酮类等，以及用于治疗真菌病的植物油：大蒜、肉桂、丁香、茴香、珊瑚姜、姜黄和小蘖碱等。另外，近年来在病原真菌致病机制研究进展的基础上，开展了针对几个新作用靶点，如真菌细胞壁的β葡聚糖、几丁质合成酶、天冬氨酸蛋白酶等的新药研究。

目前，临床上应用的抗真菌药物主要以抑制合成致病菌细胞壁结构的药物为主，由于抗真菌药物的靶标特异性、毒副作用、体内生物利用度等的局限性，严重影响了其在临床的应用。同时，真菌对现有药物如氟康唑等的耐药菌株产生，并有日渐增加的趋势。另外，近年来，由于细胞毒性药物、广谱抗感染药物、抗肿瘤药物、免疫抑制剂的滥用，导致菌群失调和机体对真菌的抵抗力降低，使真菌病的发病率日趋增高。因此，抗真菌的治疗面临严峻的挑战。而将真菌基因组学、分子模拟技术、组合化学技术等新方法、新技术应用于抗真菌药物研究，致力于探索具有新作用机制或作用靶位的抗真菌药物，深入研究各类药物与靶点的作用机制，为寻求作用于特异靶标的新一代高效、广谱、低毒的抗真菌药物提供了新的思路。

碳酸酐酶(Carbonic anhydrase，CA)是一种含Zn²⁺金属酶，能有效地催化CO₂和HCO₃ ^-的可逆水合反应。根据其遗传学差异，CAs分为五个家族α，β，γ，δ，ε。其中β-CAs的研究近年来开始报道，已经从植物、原核生物及真菌中鉴定出β-CAs的存在，但没有在人体中发现β-CAs。在CN201010266763.2中公开了系列靶向碳酸酐酶的磺胺类化合物及其制备抗缺氧药物的应用，包括{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺。目前尚未见到关于皮肤真菌病致病菌β-CA作用及其抑制剂研究的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种碳酸酐酶抑制剂的新用途。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种碳酸酐酶抑制剂在制备抗真菌药物方面的应用，所述碳酸酐酶抑制剂为{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺，其化学结构为：

优选的，上述碳酸酐酶抑制剂在制备抗浅部真菌病药物方面的应用。

优选的，上述碳酸酐酶抑制剂的应用，所述真菌包括白假丝酵母菌(Candida albicans和Candida albicans)、近平滑假丝酵母菌、光滑假丝酵母菌、热带念珠菌、新生隐球菌、石膏状小孢子菌、红色毛癣菌及烟曲霉菌。

本发明的有益效果是：

上述碳酸酐酶抑制剂以皮肤致病真菌β-CA作为靶标，可作为皮肤致病真菌β-CA的抑制剂，特异识别中和致病真菌，起到特异的抗真菌作用，由于其不存在于人体，故不会对人体相关机能造成损害，避免了长期用药后对宿主产生毒性，是特异、低毒、高效的理想抗皮肤真菌病药物，可广泛应用于基层部队和广大群众，适合规模化工业生产的应用。

附图说明

图1为实施例1所述{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺的化学反应式。

图中：A：乙醇，浓盐酸，78℃

B：苯磺酰氯，2.5mol/L氢氧化钠溶液，5.0mol/L氢氧化钠溶液，浓盐酸，乙醚，0-5℃

C：对甲基苯甲基溴，氢氧化钾，二甲基甲酰胺，70-80℃

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中熔点用RY-1型显微熔点仪测定；¹H NMR谱用JNM-ECA-400型超导核磁共振谱仪测定，TMS为内标；MS谱用LCQ Advantage MAX 10型质谱仪测定；元素分析用Italy Carlo Erbal 106CHN全自动元素分析仪测定；薄层层析采用GF254硅胶板，柱层析采用200～300目硅胶(青岛海洋化工厂)；其余试剂均为化学纯或分析纯，购于北京化学试剂公司；实施例中N-[5-(氨磺酰基)-1，3，4-噻二唑-2-基]乙酰胺(醋氮酰胺)，对苯磺酰氯，4-甲基苯甲基溴等均从市场购得。

实施例1

一种碳酸酐酶抑制剂，化学名称为{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺，其化学结构为：

制备方法参见CN201010266763.2说明书实施例40，具体制备方法为：

(1)在250ml圆底烧瓶中加入12.15g(55mmol)N-[5-(氨磺酰基)-1，3，4-噻二唑-2-基]乙酰胺(醋氮酰胺)和180ml无水乙醇，加热到80-90℃回流，搅拌下加入12ml浓HCl，回流5小时变成透明溶液；蒸掉大部分乙醇得到白色浆状物，冷却后过滤得到白色粉末状固体，水重结晶析出无色粒状晶体(5- 氨基-1，3，4-噻二唑-2-基)磺酰胺，干燥后称重得7.23g，收率73.4％，mp216-219℃。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆，TMS)，δ(ppm)：7.81(s)，2H；8.05(s)，2H；ESI-MS，m/z：Target[M+H]⁺(calcd.)180.90(180.98)，Target[M-H]^-(calcd.)178.88(198.98)；

(2)在50ml圆底烧瓶中加入3.60g(20mmol)步骤(1)所得化合物(5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-基)磺酰胺和8ml 2.5mol/L NaOH水溶液，磁力搅拌；将3.50g(20mmol)苯磺酰氯和4ml 5mol/L NaOH水溶液同时加到烧瓶中，室温下反应30min；加入25ml乙醚，振摇后分出乙醚层，水相经浓HCl酸化到pH＝3，有白色沉淀析出，冰浴冷却下搅拌30min，过滤得到白色固体，水重结晶得到白色絮状晶体[5-(N-苯磺酰胺基)-1，3，4-噻二唑-2-基]磺酰胺0.27g，收率15.5％，mp 230-232℃；元素分析C₈H₈N₄O₄S₃，计算值(％)C 29.99，H 2.52，N 17.49；实测值(％)C 30.10，H 2.36，N 18.02；ESI-MS，m/z：Target[M-H]^-(calcd.)318.80(318.97)；

(3)在25ml圆底烧瓶中加入0.16g(0.5mmol)步骤(2)所得化合物[5-(N-苯磺酰胺基)-1，3，4-噻二唑-2-基]磺酰胺和1ml二甲基甲酰胺(DMF)，搅拌下使固体全部溶解；在一容器中加入0.034g(0.5mmol)KOH粉末和1mlDMF，成混浊液，将其加到上述圆底烧瓶中，继续搅拌，KOH固体慢慢溶解；称取0.082g(0.6mmol)4-甲基苯甲基溴溶于1ml DMF中，加到上述圆底烧瓶中；60～90℃油浴中反应2h，TLC检测反应进度；结束后用旋转蒸发仪减压条件下蒸干溶剂DMF，得到淡黄色固体；乙酸乙酯溶解后经硅胶柱层析分离(洗脱液为石油醚∶乙酸乙酯＝1∶1)，得到0.10g白色固体[5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基]磺酰胺，收率为51.3％，mp136-138℃；¹H NMR(DMSO-d₆，TMS)：2.34(s)，3H；5.27(s)，2H；7.10-7.20(d)，4H；7.55-7.83(m)，5H；8.60(s)，2H；ESI-MS，m/z：Target[M+H]⁺(calcd.)425.53(425.56)，Target[M-H]^-(calcd.)423.51(423.47)。经检测实施例1所得化合物与CN201010266763.2中{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺(I-37)为同一物质。

实施例2

一、实验材料

1.受试菌株

试验用菌株由第二军医大学药学院新药研究中心真菌菌种库提供(见表1)。

表1、抗真菌活性体外筛选用受试菌株

Figure 2012101678817100002DEST_PATH_IMAGE001

2.真菌培养基

(1)RPMI 1640培养液：RPMI1640(Gibco BRL，Invitrogen)10g，NaHCO₃ 2.0g，吗啉基丙磺酸(morpholinepropanesulfonic acid，MOPS，Sigma)34.5g(0.165M)，加三蒸水900ml溶解，1M NaOH调pH至7.0(25℃)，定容至1000ml，过滤除菌，4℃保存；

(2)YEPD培养液：酵母浸膏10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，加三蒸水900ml溶解，加入2mg/ml氯霉素水溶液50ml，定容至1000ml，高压灭菌后4℃保存；

(3)沙堡葡萄糖琼脂培养基(sabouraud dextrose agar，SDA)：蛋白胨10g，葡萄糖40g，琼脂18g，加三蒸水900ml溶解，加入2mg/ml氯霉素水溶液50ml，调整pH至7.0，定容至1000ml，115℃，高压灭菌，4℃保存；

(4)马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA培养基)：去皮马铃薯200克，葡萄糖20克，琼脂20克，加三蒸水900ml溶解，定容至1000ml，高压灭菌，4℃保存。

2.抗真菌化合物

(1)待测药物：实施例1所述化合物{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺；

(2)对照药物：氟康唑(FCZ，购于辉瑞制药有限公司)、伊曲康唑(ICZ，购于Sigma公司)、伏立康唑(VCZ，购于Sigma公司)、酮康唑(KCZ，购于Sigma公司)、特比萘芬(TBF，购于上海市医药工业研究院)。

二、实验方法

采用美国临床实验室标准化协会(Clinical and Laboratory StandardsInstitute，CLSI)CLSI-M27A3和M38A2文件所推荐的微量液基稀释法(BrothMicrodilution)检测实施例1所述化合物{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺对假丝酵母菌和丝状真菌最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration，MIC)，进行抗真菌活性筛选，具体实验方法如下：

1.待筛选抗真菌化合物的配制：

将实施例1所述化合物{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺用DMSO溶解，配成6.4mg/ml母液，-70℃保存；

2.阳性对照药浓度配置：

(1)氟康唑2mg/ml注射液保存备用；伊曲康唑、伏立康唑、酮康唑、特比萘芬用DMSO溶解配成6.4mg/ml母液，-70℃保存；

(2)氟康唑母液配置浓度为1280μg/ml，伊曲康唑、伏立康唑、酮康唑、特比萘芬母液配置浓度为6.4mg/ml；药敏板制备前取母液加入RPMI 1640培养液，充分振荡混匀，稀释为640μg/ml中间浓度备用；

(3)所有抗真菌药物母液-70℃保存。

3.最低抑菌浓度(MIC)测定药敏板制备：

(1)药敏板制备前将50μl待测药物(实施例1所述化合物)和阳性药母液(6.4mg/ml)加入到含450μl RPMI 1640培养液的1ml深孔板中混匀；氟康唑母液取160ul，加入含340μl RPMI 1640培养液的1ml深孔板中混匀，各药物得浓度为640ug/ml测试液；10级倍比稀释，得640～1.25μg/ml10个浓度的测试液；

(2)取各药物640～1.25μg/ml 10个浓度的测试液各20μl，分别分装于96孔板各排2～11号孔内制成药敏板，药敏板如不立即使用则用薄膜密封后，储存于-70℃备用。

4.真菌菌悬液制备：

I酵母菌菌悬液制备

(1)将受试菌株于SDA平皿上活化2次，以保证其活力；

(2)将活化菌株划线接种于SDA平皿，35℃培养24小时；

(3)挑取直径＞1mm的菌落5个，将其溶解于灭菌三蒸水中，于振荡器上震荡15秒制备成菌悬液；

(4)用血细胞计数板将菌悬液浓度用RPMI 1640培养液调整至1×10⁶～5×10⁶(相当于麦氏浊度0.5)CFU/ml；

计算公式：菌液浓度＝5个中方格内细胞数×5×10⁴

(5)将上述已经配置好的菌悬液用RPMI 1640培养液稀释1000倍，使其浓度介于1×10³～5×10³CFU/ml之间。

II丝状真菌菌悬液制备

(1)将受试菌株于PDA平皿上活化7天，以诱导分生孢子以及孢囊孢子的形成；

(2)在孵育7天的菌落上加入含有0.01ml吐温20(1滴)的0.85％盐水1ml，制备菌悬液；

(3)菌悬液静置3～5min后，大颗粒沉于底部，取上层均质液体(含孢囊孢子或分生孢子以及菌丝片段)；

(4)用血细胞计数板将菌悬液浓度用RPMI 1640培养液调整至2×10⁶～1×10⁷CFU/ml；

计算公式：菌液浓度＝5个中方格内孢子数×5×10⁴

(5)将上述已经配置好的菌悬液用RPMI 1640培养液稀释1000倍，使其浓度介于2×10³～1×10⁴CFU/ml之间。

5.接种

(1)取药敏板，于每排1号孔加RPMI 1640培养液200μl，作空白对照；12号孔加待测菌液200μl，作阴性对照；药敏板每排2～11号孔分别加菌液180μl，充分混匀，使各孔的最终药物浓度分别为64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25和0.125μg/ml，各孔中DMSO含量均低于1％；12号孔不合药物，作阳性对照；

(2)药敏板H排为氟康唑和质控菌株近平滑念珠菌ATCC22019。

6.培养：

(1)白假丝酵母菌、光滑假丝酵母菌、近平滑假丝酵母菌35℃静置培养24小时后观察结果；

(2)新隐球菌35℃静置培养72小时后观察结果；

(3)红色毛癣菌30℃静置培养4-7天后观察结果；

(4)石膏状小孢子菌30℃静置培养4-7天后观察结果；

(5)烟曲霉菌35℃静置培养24小时后观察结果。

7.结果判读：

(1)吸光度测定判断法

酶标仪检测96孔板吸光度值，与阴性对照孔相比，吸光度值下降80％为药物的最低抑菌浓度(MIC)；

(2)肉眼结果判定：

读取MIC值时，应当在阅读镜的辅助之下，将每个受试孔中真菌的生长情况与生长对照孔相比较，进行评分，4分示：生长无抑制；3分示：生长轻微减少或相当于生长对照的75％；2分示：生长明显减少或相当于生长对照的50％；1分示：轻微生长或相当于生长对照的25％；0分示：肉眼观察澄清或未见生长。

I酵母菌

待测药物(实施例1所述化合物)MIC值判定为相当于生长对照有50％或更多的生长减少时的最低药物浓度(读数为2)；

氟康唑、伊曲康唑、伏立康唑、酮康唑和特比萘芬MIC值判定为相当于生长对照有50％或更多的生长减少时的最低药物浓度(读数为2)。

II丝状真菌

伏立康唑MIC值判定为没有可见生长(读数为0)的最低药物浓度。

氟康唑、伊曲康唑、酮康唑、特比萘芬MIC值判定为相当于生长对照有50％或更多的生长减少时的最低药物浓度(读数为2)。

本实验进行结果判定时，首先进行吸光度测定判断MIC，并采用肉眼结果判定确认结果的可靠性。

8.质量控制：

每块药敏板第H行为质控菌株和质控化合物，其目的在于监测药敏试验的准确度、精密度、所用试剂、测试条件以及仪器的情况，保证试验者的操作以及结果的准确客观。质控化合物采用氟康唑，质控菌株采用近平滑念珠菌ATCC22019。

近平滑念珠菌ATCC22019MIC参考值如表2所示，只有当其MIC值界于上述范围时，方认为试验操作准确可靠。如同时试验菌株生长良好，则可认为试验成功，结果可接受。

表2

其中，Organism：菌株；antifungal angent：抗真菌药物；

MIC range：最小抑菌浓度界限值；Range：界限值；

Candida parapsilosis：近平滑假丝酵母菌；

Amphotericin B：两性霉素B；5FC：5-氟胞嘧啶；

Fluconazol：氟康唑；Itraconazole：伊曲康唑；

Ketoconazole：酮康唑；Voriconazole：伏立康唑；

Ravuconazole：雷夫康唑；Posaconazole：泊沙康唑

三、结果

待测药物(实施例1所述化合物)体外抗真菌活性

采用CLSI推荐的微量液基稀释法检测待测药物(实施例1所述化合物)对8株常见致病真菌的最低抑菌浓度(MIC)值，实验数据见表3。

质量控制：每块药敏板均设有质控菌株及质控化合物，实验过程中质控化合物氟康唑MIC波动范围不超过1个药物梯度浓度，均在CLSI-M27A3和CLSI-M38A2公布的质控菌株MIC标准范围内，表明本研究中实验结果数据可靠。

表3化合物对目标致病真菌体外活性(MIC，g/ml)

Figure 2012101678817100002DEST_PATH_IMAGE002

其中，MIC：最小抑菌浓度界限值；

BCH₃B：实验药物(实施例1所述化合物)；

FCZ：氟康唑，KCZ：酮康唑，VCZ：伏立康唑，AMB：两性霉素B。

结果表明，所述化合物{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺有明显的抑菌作用，其抑菌效果达到甚至好于目前临床主要抗真菌药物，具有靶向碳酸酐酶抗真菌的新用途。

上述参照具体实施方式对该碳酸酐酶抑制剂的新用途进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种碳酸酐酶抑制剂在制备抗真菌药物方面的应用，所述碳酸酐酶抑制剂为{5-[N，N-(4-甲基苯甲基)，苯磺酰基-胺基]-1，3，4-噻二唑-2-基}磺酰胺，其化学结构为：

2.根据权利要求1所述的碳酸酐酶抑制剂在制备抗浅部真菌病药物方面的应用。

3.根据权利要求1或2所述的碳酸酐酶抑制剂的应用，其特征在于：所述真菌包括白假丝酵母菌、近平滑假丝酵母菌、光滑假丝酵母菌、热带念珠菌、新生隐球菌、石膏状小孢子菌、红色毛癣菌及烟曲霉菌。