研究背景:耐多药细菌感染对人类健康造成的威胁日益严重,抗微生物药物的发展却远远不能满足临床需求。发现和开发新的抗生素来对抗细菌耐药性是当务之急。抗菌肽由于其具备广谱的抗菌活性、独特的膜靶向机制,且不易产生耐药性的特点,因此有望成为传统抗生素的替代品。然而,抗菌肽还存在成本高昂、稳定性差和体内毒性较高等缺点,小分子抗菌拟肽比抗菌肽的结构更简单,细胞毒性更低、稳定性更好,具有更高的生物利用度,因此受到了越来越多的学者关注,目前,开发小分子拟肽抗菌剂是一种应对抗生素耐药性问题的有吸引力的策略。研究目的:选择价格低廉的分子骨架,采用简单的合成方法在其母核结构上引入不同的分子基团进行化学修饰,制备一系列小分子拟肽抗菌剂,筛选出一种高效杀菌、溶血活性低、细胞毒性低并且不产生耐药趋势的候选化合物,并且对其进行更深入的生物学评价,以期得到新型的快速杀菌的广谱抗菌药物,为克服耐药性的发展提供新的解决方案。方法:本研究受到抗菌肽的两亲性结构和功能的启发,拟使用市场上廉价的2-甲氧基吩噻嗪为起始原料,在吩噻嗪支架中引入含有脂肪胺或胍基的阳离子基团,同时引入不同的疏水链,通过模拟抗菌肽的两亲性化学结构和靶向于细胞膜的抗菌机制,设计和合成一系列基于吩噻嗪的膜活性抗菌剂,对抗菌剂进行构效关系研究和生物学评价,具体内容包括抗菌活性测定、溶血活性测定、细胞毒性测定、时间杀菌动力学研究、体外盐敏感性研究、抗菌机制研究、生物膜抑制和破坏实验、耐药性发展的趋势以及体内抗菌活Dolutegravir分子式性的验证。结果:本研究中一共设计并合成了25个新型的含疏水脂链和亲水阳离子基团的吩噻嗪类小分子拟肽抗菌剂。与传统抗菌肽复杂的结构相比,这一系列新型阳离子两亲性吩噻嗪衍生物是小分子的,易于通过改变阳离子基团和亲脂部分的变化进行合成修饰,用于结构-活性研究,最终筛选出了最优化合物P30,本研究开展的工作及其主要结果如下:(1)化合物P30对革兰阳性菌(MIC=1.56μg/m L)和革KPT-330分子式兰阴性菌(MICs=3.125-6.25μg/m L)均有较强的抗菌活性,溶血活性低(HC_(50)=281.4±1.6μg/m L),在浓度≤50μg/m L时对哺乳动物细胞具有较低的细胞毒性。它对细菌细胞膜的破坏能力强,膜选择性好,被认为是最优候选抗菌剂。(2)杀菌动力学研究证实了化合物P30对革兰阳性菌和革兰阴性菌均具有快速有效的杀菌能力。化合物P30在不同盐生理浓度下还表现出良好的稳定性,且20代后对金黄色葡萄球菌ATCC 29213和肺炎克雷伯菌ATCC 10031均不产生耐药性。(3)作用机制研究表明化合物P30可通过破坏细菌细胞膜引起细菌失活,同时具有抑制和破坏生物膜的能力。(4)化合物P30在金黄色葡萄球菌ATCC 29213和铜绿假单胞菌ATCC 9027感染的小鼠细菌性角膜炎模型中表现出较强的体内疗效(P<0.01)。结论:综上所述,本文一共合成了25个阳离子两亲性吩噻嗪类拟肽抗菌剂,并对其生物活性进行了评价。其中,结构优化后得到的综合性能最优化合物P30含有一个正庚基和两个精氨酸残基,它对革兰阳性菌和革兰阴性菌均表现出较强的杀菌活性,具有较低的细胞毒性。与传统抗生素万古霉素和环丙沙星相比,杀菌速度快且不易产生耐药性,在小鼠细菌性角膜炎中其体内疗效也得到验证。这表明疏水脂链和氨基酸的引入不仅可以提高吩噻嗪分子骨架抗菌活性,并且利于降低其细胞毒性。该设计策略为发现和开发基于吩RNA biology噻嗪类的广谱抗菌剂以对抗细菌耐药以及膜靶向抗菌剂的优化和改性提供了新的设计思路。