摘要 本文主要综述N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体甘氨酸位点拮抗剂近年来研究的新进展，重点介绍各种结构类型的拮抗剂及其构效关系研究。NMDA受体上的甘氨酸位点是调节受体功能的一个重要靶点。甘氨酸位点拮抗剂与其他兴奋性氨基酸受体拮抗剂相比，显示较小的副作用。

　　关键词 NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂；构效关系；药效团模型

　　N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体是兴奋性氨基酸（EAA）受体的一种亚型，是与Ca2+通道偶联的离子型EAA受体，具有谷氨酸识别位点、甘氨酸变构调节位点、通道阻断剂结合位点以及多胺结合位点、Mg2+结合位点、Zn2+结合位点、氧化-还原位点等。该受体广泛存在于脊椎动物的中枢神经系统，参与多种兴奋性突触传递，并可能与学习、记忆以及许多神经退行性疾病等密切相关[1]。已经发现作用于NMDA受体甘氨酸位点的非竞争性拮抗剂在有效地抑制脑部某些区域高水平神经递质影响的同时，又能相对保持脑部其他区域的正常神经传递，且没有其他EAA受体拮抗剂普遍存在的细胞空泡化等现象[2]，因此许多研究认为，甘氨酸位点拮抗剂最有希望成为新型的治疗和预防神经退行性疾病的药物。

　　最早的甘氨酸位点拮抗剂是1988～1989年发现的犬脲喹啉酸类衍生物。Leeson等[3]在结构修饰和构效关系研究方面作了一系列的工作，在苯环上引入各种取代基，通过对取代基的大不、疏水性等作优化界定，发现5-I，7-CI衍生物（1）显示犬脲喹啉酸类衍生物中最强的选择性拮抗活性（IC50=32 nmol·L-1），6位取代衍生物仅有选择性的非NMDA受体拮抗活性，8位取代衍生物沿用活性；而改造吡啶环，除去4-羰基活性下降，4位引入羧甲氨基、巯基或氨基等保持活性，提示受体可能要求在4位有氨键接受基团。

　　以5，7-二氯犬脲喹啉酸为先导物进一步优化得到又一类NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂：反-2-羧酸-5，7-二氯-4-取代-四氢喹啉酸[4]。对4位取代优化产生了包括L689560（2）（IC50=7.4 nmol·L-1）在内的具有纳摩尔级亲和性的拮抗剂。构象分析研究发现高亲和性要求2R，4S绝对构型，即在分子中的α-氨基酸结构单元的手性中心要求与甘氨酸位点激动剂、部分激动剂一致的R构型，且以2位羧酸为假e键、4位取代为假a键为有利的优势构象（2位假e键羧酸结构恰好与刚性犬脲喹啉酸结构相似）。4位氨基的修饰还发现喹啉环平面右上方有可以容纳体积取代基的新区域（疏水性区域），而且4-取代基上羰基的位置对活性至关重要。

　　基于以上结果，Leeson等[3，4]提出了甘氨酸位点拮抗剂的基本药效团模式：具有一定体积限制的疏水作用的取代苯环，有作为氢供体形成氢键能力的1位氨基，有作为氢受体与受体相互作用的4位羰基，以及具有库仑力作用的2位羰基和喹啉环平面右上方疏水作用的大体积取代基。1，1-二氧硫氮杂萘是又一类改变杂环结构的犬脲喹啉酸类似物，其中RPR104632（3）显示较强的甘氨酸位点拮抗能力（IC50=8 nmol·L-1）[5]。

　　同样，在吲哚－2-羧酸类拮抗剂的研究中也发现了类似的构效关系。4，6-二卤取代显著提高了拮抗剂的亲和性和选择性，存在3位氨受体及C-3延伸侧链均可改善对受体的结合能力，如化合物（4，5）均显示较强的亲和活性[6]。

　　但是这些在体外或脑室注射给药实验中显示较高亲和性的拮抗剂，大多数在腹腔、静脉注射给药时却缺乏活性。考察其分子性质，很明显，亲和性必需的酸性基团（COOH），可能同时也使分子难以穿过血脑屏障或易与蛋白结合失活从而降低了药物在生物利用度。因此，近年来以2-2酮基取代2-羧基降低分子极性，又发展形成了两类喹喔啉二酮和喹喏-2-酮结构的EAA受体拮抗剂。一般来说，这两类化合物对NMDA受体甘氨酸位点和α-氨基-3-3羟基-5-甲基异恶唑-4-丙酸酯（AMPA）受体均有亲和性，但结合已有的构效关系进行适当的取代和结构修饰，设计合成了高选择活性的NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂，并进一步丰富了NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂的药效团模型。

　　如1，4-二氢喹喔啉-2，3-二酮（QX）和3-肟-喹诺-2，4-二酮（QTO）类化合物[7，8]，研究发现与具有同等强度的甘氨酸位点亲和性的其他结构类型化合物相比，5-硝基取代的化合物显示较高的NMDA/AMPA受体亲和性比，而6-或7-硝基等大取代基衍生物却表现对NMDA受体甘氨酸位点较差选择性，提示NMDA受体与AMPA受体相比，可能并不要求5位取代与芳环共平面（X-衍射分析显示5-硝基由于位阻原因发生扭转，偏离了芳环平面），但在6，7位可能有一定体积限制。由此，优化产生了对NMDA受体甘氨酸位点有较高选择性和亲和性的5-硝基-6，7-二卤衍生物（6）和（7）等。

　　进一步结合以L689560为代表的四氢喹啉类化合物的结构特征，设计合成了三环喹喔啉二酮类甘氨酸位点拮抗剂如化合物（8～13）等[9]，疏水稠合的脂环表明芳杂环上方可容纳一疏水性区域，而脂环上C-5位R侧链的长度变化对活性的影响显示取代基中羰基和芳环的适当位置对活性是很重要的。同时，化合物（8～10）在侧链上相差一个碳，亲和性的改变仅有3～4倍，而且此类化合物均表现较高亲和性，提示C-5侧链上的羰基氧与受体相应部位之间，可能不只是单纯的氢键相互作用，而可能存在强的静电相互作用。静电相互作用相对于氢键相互作用的有效范围更大，静电相互作用的存在应能更好地解释上述实验结果。

　　(8)R=COOH,Ki=30 nmol·L-1

　　(9)R=CH2COOH,Ki=9.9 nmol·L-1

　　(10)R=CH2CH2COH,Ki=38 nmol·L-1

　　(11)R=CONHC6H5,Ki=2100 nmol·L-1

　　(12)R=CH2CONHC6H5,Ki=2.6 nmol·L-1

　　(13)R=CH2CH2CONHC6H5,Ki=320 nmol·L-1

　　3-取代-4-羟基-喹诺-2-酮类衍生物是一类具有体内活性的甘氨酸位点拮抗剂[10]，其活性变化主要依赖于3-位取代基的性质。3-位酯基及3-位芳基取代的衍生物，均具有较好的活性，结合化合物（14）和（15）的结构特征进一步优化发现了目前最强的具有口服活性的甘氨酸位点拮抗剂L701324（16）和L705022（17）等，其IC50分别为2.0和1.4nmol·L-1,ED50分别为0.9和0.8mg·kg-1。相对于其他结构骨架的拮抗剂，此类化合物具有明显改善的体内活性，原因尚待考察，但抗惊厥活性与logP间似乎并无显著依赖性，可能由于化合物中氢键数目相对较少以及分子具有烯醇式β-二酮结构，从而形成非定域阴离子结构，对改善血脑屏障穿透性具有一定意义。Jackson等[11]报道，同样具有烯醇式β-二酮结构的苯并氮类化合物如（18）在体内实验中也显示活性。另外，在这类化合物中还发现了3-硝基-3，4-二氢喹诺-2-酮（19），这是目前第一个全身给药时有活性的NMDA受体甘氨酸位点和AMPA受体的双重拮抗剂，在体内抗惊厥实验中ED50为13.2mg·kg-1,因为NMDA受体和AMPA受体同时被抑制可能对神经保护作用是必要的，因此预计这种混合型拮抗剂可能会有较好的神经保护作用。

　　比较以上几类甘氨酸位点拮抗剂，可以发现，从犬脲喹啉酸类化合物到喹诺－2－酮类衍生物，在结构上虽有较大的改变，但仍摆脱不了最初的框架，几乎所有化合物均具有很好的分子平面性和大的平面疏水基团苯环，并认为这是NMDA受体对作用于甘氨酸位点拮抗剂的要求之一。而从文献资料分析，具有较高活性化合物L689560的分子平面性因吡啶环的部分饱和已受到一定程度的破坏，最近报道的苯环部分饱和的化合物（20）和（21），以及母核骨架较小的化合物（22）和（23）等[12～15]，仍然表现受体亲和活性，这提示，受体对拮抗剂分子平面性和大的平面疏水区的要求是否不可更改，或这种要求的严格程度是需要继续考察的重要问题。

　　综上所述，NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂要成为新药，可能最终决定于生物利用度的改善。在已知分子结构框架中，进一步进行结构改变还是可行的，但血脑屏障穿透性及生物利用度的显著改进可能需要新型的、结构变化更大的先导物分子。研究影响血脑屏障穿透的理化性质如氢键、疏水性等，可能有助于进一步的化学设计和合成。另外，有实验结果表明犬脲氨酸可能通过主动转运的方式穿过血脑屏障在脑中代谢生成犬脲喹啉酸，因此，通过用氨基酸转运体系来改善血脑屏障穿透性，或者设计前药以帮助在脑中释放出原药仍有广阔的应用前景。

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