喹諾酮衍生物及其抗耐甲氧西林金葡球菌活性

柴蕓，馮連順 編寫 劉明亮，郭慧元 審校

（1 國(guó)家藥品食品監(jiān)督管理局，北京 100022；2 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，北京 100050）

1 前言

金黃色葡萄球菌(金葡球菌)是一類棒狀革蘭陽(yáng)性菌，可引起嚴(yán)重甚至致命性感染。目前，金葡球菌對(duì)幾乎所有的抗生素均產(chǎn)生了不同程度的耐藥性，其中，60%以上的臨床分離株對(duì)甲氧西林耐藥即耐甲氧西林金葡球菌(MRSA)。MRSA可引起多種難治性感染如皮膚和軟組織感染、敗血癥、心內(nèi)膜炎、肺炎、腸炎、腦膜炎、骨髓炎和毒性休克綜合癥等，嚴(yán)重威脅人類健康。幾乎所有的MRSA臨床分離株均會(huì)產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶和青霉素結(jié)合蛋白，進(jìn)而降低MRSA與β-內(nèi)酰胺類抗生素的結(jié)合力。萬(wàn)古霉素被認(rèn)為是治療MRSA感染的最后防線，遺憾的是，MRSA已對(duì)萬(wàn)古霉素產(chǎn)生了耐藥性。因此，研發(fā)新型抗MRSA藥物迫在眉睫。

喹諾酮包括氟喹諾酮，可分為2-喹諾酮和4-喹諾酮。喹諾酮衍生物具有抗菌、抗腫瘤、抗結(jié)核、抗人類免疫缺陷病毒(HIV)和抗瘧疾等多種生物活性，在新藥研發(fā)領(lǐng)域舉足輕重。喹諾酮是最常見的抗感染化療藥物之一，經(jīng)常被用來(lái)治療各種細(xì)菌感染。盡管近年來(lái)喹諾酮新品種不斷問(wèn)世，但仍不足以對(duì)付肆虐的耐藥菌如MRSA和耐甲氧西林表葡球菌(MRSE)。喹諾酮骨架可修飾的位點(diǎn)較多，對(duì)MRSA也具有優(yōu)秀的體內(nèi)外活性，是開發(fā)新型抗MRSA藥物的理想結(jié)構(gòu)單元。

近年來(lái)，科學(xué)家篩選了眾多喹諾酮衍生物的體內(nèi)外抗MRSA活性，并發(fā)現(xiàn)了若干苗頭化合物。本文將重點(diǎn)介紹近年來(lái)喹諾酮類化合物在抗MRSA領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并歸納此類化合物的構(gòu)-效關(guān)系(SAR)，為進(jìn)一步研究提供理論支持。

2 2-喹諾酮類化合物

2-喹諾酮具有多種生物活性，其中的某些衍生物具有潛在的抗MRSA活性。更重要的是，某些2-喹諾酮化合物如GSK945237和AZD9742（見圖1）目前正處于治療細(xì)菌(包括MRSA)感染的臨床評(píng)價(jià)階段，有望于不久的將來(lái)為人類健康服務(wù)?；诖?，有必要研究2-喹諾酮的抗MRSA活性。

圖1 2-喹諾酮化合物GSK945237和AZD9742的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2-喹諾酮-吡啶雜合體1和2（見圖2）對(duì)甲氧西林敏感型金葡球菌(MSSA)具有良好的體外活性，最小抑制濃度(MIC)為0.06～0.25 μg/mL。其中的R,S-1b即AZD9742對(duì)社區(qū)(CA)和院內(nèi)(HA)MRSA的活性極高，MIC分別為0.06和0.125 μg/mL。本品對(duì)CA-MRSA的活性是利奈唑胺(MIC: 1 μg/mL)、萬(wàn)古霉素(MIC: 2 μg/mL)和左氧氟沙星(MIC: 8 μg/mL)的16～128倍，對(duì)HA-MRSA的活性是利奈唑胺(MIC: 2 μg/mL)和萬(wàn)古霉素(MIC: 2 μg/mL)的16倍。AZD9742的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(PK)在可接受范圍之內(nèi)，在雄性比格犬模型中，其清除率為6.2 mL/(min·kg)、容積為1.5 L/kg、半衰期為3.4 h、生物利用度為60%。在粒細(xì)胞減少小鼠大腿感染MRSA模型中，在氮雜苯并三氮唑存在的條件下，AZD9742 [給藥60 mg/（kg·d）]可降低1.5 log CFU單位細(xì)菌負(fù)載量，與左氧氟沙星[給藥80 mg/(kg·d)可降低1.4 log CFU單位細(xì)菌負(fù)載量]相當(dāng)。不僅如此，AZD9742 [AUC∞: 53 μg/(h·mL)]的藥時(shí)曲線下面積(AUC)高于左氧氟沙星[AUC∞: 11 μg/(h·mL)]。目前，AZD9742的I期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行，結(jié)果值得期待。

Yamamoto等研究了2-喹諾酮/香豆素-吲哚雜合體3對(duì)多種致病菌包括MRSA的體外活性，發(fā)現(xiàn)2-喹諾酮-吲哚雜合體(A = NMe)的抗MRSA活性優(yōu)于相應(yīng)的香豆素衍生物(A = O)；對(duì)2-喹諾酮-吲哚雜合體而言，R2為酯基時(shí)活性高于酰胺；R1為4-OCF3的活性與4-CF3相當(dāng)，且均優(yōu)于3-Br。除3h和3n外，所有R1為4-OCF3或4-CF3的雜合體(MIC: 1 μg/mL)對(duì)MRSA均具有良好的活性，與利奈唑胺(MIC: 1 μg/mL)相當(dāng)，而是萬(wàn)古霉素(MIC: 2 μg/mL)的2倍。

Ross等評(píng)價(jià)了從Zanthoxylum monophyllum樹葉和樹皮中分離的23個(gè)天然產(chǎn)物的抗菌和抗原蟲活性，發(fā)現(xiàn)2-喹諾酮4 (IC50: 8 μmol/L)對(duì)MRSA具有潛在的活性，且在濃度為25 μg/mL時(shí)對(duì)VERO細(xì)胞無(wú)毒。Laphookhieo等測(cè)定了從五葉山小橘中分離的過(guò)氧喹諾酮5a及其衍生物5b的體外抗菌活性，但二者對(duì)所測(cè)試的MRSA SK1菌株并未顯示出任何活性。

3 4-喹諾酮衍生物

包括氟喹諾酮在內(nèi)的4-喹諾酮在抗感染化療領(lǐng)域舉足輕重，其中的某些第四代喹諾酮如莫西沙星、德拉沙星、西他沙星、加雷沙星、奈諾沙星和奧澤沙星等（見圖3）目前已在臨床上用于MRSA感染的治療。

4-喹諾酮可修飾的位點(diǎn)較多，其中，C-7位被認(rèn)為是最適合修飾的位點(diǎn)。C-7位取代基對(duì)抗菌譜、抗菌活性、生物利用度、溶解性、安全性和PK等息息相關(guān)，實(shí)際上，近年來(lái)上市的喹諾酮新品種絕大多數(shù)是對(duì)C-7位修飾的成果。

3.1 4-喹諾酮雜合體

將兩個(gè)或多個(gè)藥效團(tuán)嵌入到一個(gè)分子中的雜合體策略具有拓展抗菌譜、提高抗菌尤其是耐藥菌活性、降低毒副作用和改善PK的潛力，是近年來(lái)新藥研發(fā)常用的策略之一。盡管雜合體策略起步較晚，但多個(gè)喹諾酮雜合體如Ro-23-9424和MCB3681（見圖4）對(duì)耐藥菌和難治性致病菌具有良好的體內(nèi)外活性，目前正處于臨床評(píng)價(jià)階段，結(jié)果值得期待。因此，4-喹諾酮雜合體對(duì)研發(fā)新型抗菌藥至關(guān)重要。

4-喹諾酮的C-7位一般含有一個(gè)四元、五元或六元堿性氮雜環(huán)如氮雜環(huán)丁烷、吡咯烷、哌嗪和哌啶等，向這些雜環(huán)上引入其它藥效團(tuán)不會(huì)改變4-喹諾酮的滲透性，故通過(guò)向該位點(diǎn)的雜環(huán)引入其它藥效團(tuán)是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

圖2 2-喹諾酮衍生物1～5的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3.1.1 4-喹諾酮-肟雜合體

肟基是頭孢菌素類藥物的常見官能團(tuán)，將該基團(tuán)引入至喹諾酮成功地開發(fā)出了具有廣譜抗菌活性的吉米沙星、扎博沙星(DW224a)和DW286（見圖5）。吉米沙星、扎博沙星(DW224a)和DW286具有良好的體內(nèi)外抗MRSA活性和PK性質(zhì)，提示肟基與4-喹諾酮可能是良好的搭配。

近年來(lái)，藥物化學(xué)家向4-喹諾酮C-7位的氮雜環(huán)丁烷、吡咯烷和哌啶基引入了多種肟基，并評(píng)價(jià)了這些4-喹諾酮-肟雜合體的體內(nèi)外抗菌包括MRSA活性，并發(fā)現(xiàn)了若干活性高、安全性良好的候選物。

本課題組對(duì)多個(gè)系列扎博沙星位置異構(gòu)體6、吉米沙星衍生物7和DW286類似物8（見圖6）的體外抗MRSA活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，這類雜合體對(duì)MRSA具有潛在的活性，MIC為0.5～＞128 μg/mL。SAR顯示，甲肟和乙肟最優(yōu)，且對(duì)抗MRSA活性貢獻(xiàn)相當(dāng)；N-1位取代基對(duì)活性有顯著影響，且總體而言，環(huán)丙基最佳。對(duì)吉米沙星衍生物7而言，C-7位雜環(huán)取代基的體積大小與活性息息相關(guān)，且哌啶基≈吡咯烷基＞氮雜環(huán)丁烷。其中，化合物7a (MIC: 0.5 μg/mL)的抗MRSA活性與母藥吉米沙星(MIC: 0.5 μg/mL)相當(dāng)，而是左氧氟沙星(MIC: 1 μg/mL)和環(huán)丙沙星(MIC: 4 μg/mL)的2和8倍；化合物7b (MIC: 0.5 μg/mL)對(duì)所測(cè)3株MRSA的活性是莫西沙星(MIC: 8 μg/mL)、左氧氟沙星(MIC: 32 μg/mL)和環(huán)丙沙星(MIC: 64 μg/mL)的16～128倍。對(duì)DW286類似物8而言，化合物8a～c (MIC: 8 μg/mL)的活性是左氧氟沙星(MIC: 16 μg/mL)的2倍，且8a (CC50: 176.76 μg/mL)對(duì)VERO細(xì)胞的毒性較低。然而，向氮雜環(huán)上的伯胺引入甲基(-Me)如化合物9 (MIC: 64～＞128 μg/mL)對(duì)抗MRSA活性不利。向吉米沙星側(cè)鏈再引入一個(gè)肟基所得的衍生物10對(duì)MRSA也具有良好的活性，MIC為0.06～2 μg/mL，且相當(dāng)一部分衍生物的MIC為0.06～0.25 μg/mL，與吉米沙星(MIC: 0.25 μg/mL)和左氧氟沙星(MIC: 0.125 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。代表物10a,b (MIC:0.06 μg/mL)的抗MRSA活性是吉米沙星和左氧氟沙星的2和4倍，值得進(jìn)一步研究。

圖3 莫西沙星、德拉沙星、西他沙星、加雷沙星、奈諾沙星和奧澤沙星的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖4 喹諾酮雜合體Ro-23-9424和MCB3681的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖5 吉米沙星、扎博沙星和DW286的化學(xué)結(jié)構(gòu)

由本課題組開發(fā)的IMB-070593 (11a)及其衍生物11 (MIC: ＜0.008～8 μg/mL)對(duì)所測(cè)的4株MRSA具有良好的活性，遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)丙沙星(MIC: 64～＞128 μg/mL)和左氧氟沙星(MIC: 32～64 μg/mL)。值得關(guān)注的是，與無(wú)取代衍生物相比，向R3位引入甲基(12)并不會(huì)影響抗MRSA活性，但將甲基移至C’-3位(13,MIC: 8～＞128 μg/mL)將會(huì)導(dǎo)致活性的大幅降低?；衔?3的位置異構(gòu)體14 (MIC: 0.25～2 μg/mL)也具有良好的抗MRSA活性，與第四代氟喹諾酮吉米沙星、莫西沙星和加替沙星相當(dāng)。在這些衍生物中，IMB-070593 (11a)對(duì)MRSA的活性極高，MIC為0.015～2.0 μg/mL，是巴洛沙星(MIC: 4～8 μg/mL)、吉米沙星(MIC: 4～16 μg/mL)和左氧氟沙星(MIC: 32 μg/mL)的8～64倍。在小鼠系統(tǒng)感染模型中，IMB-070593的療效與吉米沙星和莫西沙星相當(dāng)，且體內(nèi)毒性(包括光毒性、肝毒性和心臟毒性)極低。目前，IMB-070593已完成臨床前研究，深入研究結(jié)果值得期待。

除上述氟喹諾酮-肟雜合體外，研究人員還評(píng)價(jià)了加替沙星-肟雜合體15、左氧氟沙星-肟雜合體16和諾氟沙星-肟雜合體17的體外抗MRSA活性。盡管某些雜合體如17a (MIC: 0.2 μmol/L, 活性是母藥諾氟沙星的24倍)對(duì)MRSA的活性較高，但絕大多數(shù)雜合體的活性較弱。盡管如此，這類研究豐富了SAR，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。

3.1.2 4-喹諾酮-唑雜合體

唑包括三氮唑、咪唑、噁唑、吡唑和噻唑等是藥物分子中的常見結(jié)構(gòu)片段，將其引入到喹諾酮母核可能會(huì)增強(qiáng)喹諾酮對(duì)MRSA的活性。

某些第四代頭孢菌素類抗生素如頭孢噻利含有3-氨基吡唑結(jié)構(gòu)單元，基于此，Wang等評(píng)價(jià)了一系列3-氨基吡唑-4-喹諾酮雜合體18（見圖7）的抗革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌活性。結(jié)果表明，雜合體18對(duì)所測(cè)的2株MRSA具有優(yōu)秀的活性，MIC為0.125～16 μg/mL，且向3-氨基吡唑的N-2位引入甲基可提高抗MRSA活性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，喹諾酮母核對(duì)活性也有顯著影響，其中1-環(huán)丙基-8-二氟甲氧基喹諾酮、1-環(huán)丙基-8-甲氧基喹諾酮和1-乙基-8-氟喹諾酮對(duì)抗MRSA活性有利。代表物18i,m,n對(duì)所測(cè)MRSA的MIC為0.125和0.25 μg/mL，與對(duì)照藥莫西沙星、吉米沙星、加替沙星和左氧氟沙星(MIC: 0.06～0.25 μg/mL)相當(dāng)。

圖6 4-喹諾酮-肟雜合體6～17的化學(xué)結(jié)構(gòu)

對(duì)2-羥基-3-硝基咪唑-氟喹諾酮雜合體19的體外抗菌活性測(cè)定結(jié)果表明，這類雜合體具有潛在的抗MRSA活性，MIC為2～＞32 μg/mL，部分雜合體抗MRSA活性與加替沙星(MIC: 16 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。氟喹諾酮對(duì)活性影響顯著，且莫西沙星＞巴洛沙星＞加替沙星＞環(huán)丙沙星；與無(wú)取代氟喹諾酮相比，C-8位甲氧基取代的氟喹諾酮活性更優(yōu)；丙基2位羥基的立體構(gòu)型對(duì)雜合體與DNA-促旋酶結(jié)合至關(guān)重要；硝基咪唑結(jié)構(gòu)片段上的硝基在C-4位優(yōu)于在C-5位。莫西沙星雜合體19a (MIC: 2 μg/mL)的體外抗MRSA活性最高，是加替沙星的8倍。對(duì)接試驗(yàn)表明，雜合體19a的與作用靶點(diǎn)結(jié)合方式與加替沙星相似，但2-羥基-3-硝基咪唑基丙基可形成兩個(gè)額外的氫鍵。進(jìn)一步修飾所得的克林沙星-咪唑雜合體20對(duì)革蘭陽(yáng)性菌、陰性菌和真菌尤其是MRSA具有潛在的活性。SAR顯示，與未取代的雜合體20d,e (MIC:52.92 nmol/L)相比，向咪唑母核引入硝基20a～c(MIC: 0.39-12.15 nmol/L)可顯著地提高抗MRSA活性。其中，雜合體20a (MIC: 0.39 nmol/L)的抗MRSA活性遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)照藥氯霉素、諾氟沙星、環(huán)丙沙星和克林沙星(MIC: 35.66, 20.89, 8.79和2.01 nmol/L)。作用機(jī)制研究結(jié)果顯示，雜合體20a可通過(guò)形成穩(wěn)定的20a-Cu2+-DNA 三元復(fù)合物抑制DNA復(fù)制，進(jìn)而發(fā)揮抗菌活性。

圖7 4-喹諾酮-唑雜合體18～24的化學(xué)結(jié)構(gòu)

用1,2,4-三氮唑或四氮唑代替咪唑所得的雜合體也具有潛在的抗MRSA活性，對(duì)1,2,4-三氮唑雜合體而言，苯環(huán)上含有供電子如甲基時(shí)活性優(yōu)于吸電子取代基如氯和氟；雙取代雜合體的活性優(yōu)于單取代雜合體。其中，代表物1,2,4-三氮唑-克林沙星雜合體21a,d,g和四氮唑雜合體22b (MIC: 0.25 μg/mL)是母藥克林沙星(MIC: 1.0 μg/mL)的4倍。

對(duì)苯并咪唑-諾氟沙星/環(huán)丙沙星雜合體23而言，連接子和苯并咪唑片段氮上的取代基對(duì)抗MRSA活性有明顯影響：短的次甲基連接子優(yōu)于長(zhǎng)的次乙基連接子；氮上無(wú)取代的雜合體活性與含有取代芐基的雜合體活性相當(dāng)，且均優(yōu)于烷基取代雜合體；對(duì)R3位而言，吸電子基如硝基或鹵素的引入對(duì)活性不利；對(duì)取代芐基而言，二取代優(yōu)于單取代?；钚宰顝?qiáng)的雜合體23a～d不僅對(duì)MRSA (MIC: 0.125 μg/mL)的活性優(yōu)于對(duì)金葡球菌(MIC: 0.25～8 μg/mL)的活性，而且對(duì)MRSA的活性是諾氟沙星、環(huán)丙沙星和克林沙星(MIC: 8, 2和1 μg/mL)的8～64倍。其中，雜合體23d (IC50: 106 μg/mL)對(duì)正常人胚胎腎細(xì)胞的毒性極低，且可與DNA結(jié)合形成穩(wěn)定的23d-DNA復(fù)合物，進(jìn)而發(fā)揮抗菌功效。

對(duì)環(huán)丙沙星-1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮雜合體24的體外抗菌活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，這類雜合體對(duì)MRSA具有良好的活性(MIC: 0.046～23.66 μmol/L)，且大多數(shù)雜合體活性優(yōu)于萬(wàn)古霉素(MIC: 0.68 μmol/L)和環(huán)丙沙星(MIC: 1.48 μmol/L)。SAR顯示，1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮C-3位的取代苯基是高活性所必需，且苯基時(shí)連有供電子基如羥基是活性進(jìn)一步提高；N-4位的取代苯基并非高活性所必需；如N-4位連接烷基，則短鏈烷基優(yōu)于長(zhǎng)鏈烷基。其中，雜合體24a～c不僅對(duì)HEK-293細(xì)胞系的毒性較低(EC50: 50.47-62.89 μmol/L)，而且抗MRSA活性(MIC: 0.046 μmol/L)是萬(wàn)古霉素和環(huán)丙沙星的15和32倍，值得深入研究。

2-氨基噻唑是抗菌藥如頭孢菌素(頭孢地嗪、頭孢噻利和頭孢甲肟)的常見藥效團(tuán)，且基于2-氨基噻唑的藥物具有能克服嚴(yán)重耐藥性和安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，故有必要將其與喹諾酮雜合。

值得注意的是，將2-氨基噻唑嵌入至喹諾酮的C-3位所得的雜合體25 (MIC: 0.8～128 μg/mL，見圖8)對(duì)MRSA具有潛在的活性。SAR顯示，喹諾酮C-3位的2-氨基噻唑片段是高活性所必需的基團(tuán)；喹諾酮的C-6位為吡咯烷基時(shí)，雜合體的活性最高；C-7位為氯時(shí)優(yōu)于氟；C-8位含有氯或氟等鹵素時(shí)對(duì)活性不利。其中，雜合體25a (MIC: 0.8 μg/mL)不僅抗MRSA活性最高，而且還具有對(duì)肝細(xì)胞毒性低、抑DNA促旋酶活性強(qiáng)和耐藥性產(chǎn)生慢等諸多優(yōu)點(diǎn)。分子模擬與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，雜合體25a可與MRSA的DNA通過(guò)形成25a-Cu2+-DNA三元絡(luò)合物發(fā)揮功效。然而，將 2-氨基噻唑與喹諾酮通過(guò)酰胺鍵合(26)，將導(dǎo)致抗MRSA活性(MIC: ＞201 μg/mL)的大幅降低。

圖8 4-喹諾酮-唑雜合體25～31的化學(xué)結(jié)構(gòu)

異噻唑[5,4-b]喹諾酮雜合體27和28對(duì)MRSA和同時(shí)耐甲氧西林和喹諾酮的金葡球菌(MQRSA)具有極為優(yōu)異的活性，大多數(shù)雜合體的MIC＜1 μg/mL。對(duì)雜合體27而言，苯環(huán)上的取代基所處的位置對(duì)活性有明顯影響，且間位最優(yōu)。雜合體27a～c (MIC: 0.125 μg/mL)的抗MRSA活性最高，是對(duì)照藥環(huán)丙沙星、加替沙星、吉米沙星和莫西沙星(MIC: 2～32 μg/mL)的16～128倍。細(xì)胞毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，雜合體27a(CC50＞100 μmol/L)對(duì)人喉癌Hep-2細(xì)胞無(wú)毒。對(duì)雜合體28而言，對(duì)抗MRSA活性有利的因素有：1) C-6位為氟原子取代; 2) C-7位為取代吡咯烷基; 3) R3和R4位為甲基或二甲基; 4) R5和R6位為小體積烷基取代基;5) C-8位為甲氧基。其中，雜合體28a和28b (ACH-702) (MIC: 0.06 μg/mL)的抗MRSA和MQRSA活性遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)丙沙星、莫西沙星、左氧氟沙星、利奈唑胺和萬(wàn)古霉素(MIC: 32, 4, 16, 1和1 μg/mL)。進(jìn)一步研究顯示，與傳統(tǒng)的喹諾酮相比，喹諾酮抗性決定區(qū)域(QRDRs)的突變對(duì)28a和28b的影響較小，提示這類雜合體可能具有全新的左右機(jī)制，在對(duì)付耐喹諾酮致病菌領(lǐng)域可能大有作為。

噻唑[3,2-a]喹諾酮雜合體29a～c (MIC: 0.05～3.13 μg/mL)對(duì)所測(cè)的9株MRSA臨床分離株具有良好的活性，與培氟沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星(MIC:1.56～25 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。

將1,2,4-三氮唑引入至喹諾酮的N-1位所得的雜合體30和31對(duì)革蘭陽(yáng)性菌、陰性菌和真菌具有潛在的活性。有趣的是，乙酯31的抗MRSA活性與羧酸30相當(dāng)。其中，雜合體30c,d和31f抗MRSA的MIC為1.0 μg/mL，是諾氟沙星(MIC: 8.0 μg/mL)的8倍。

3.1.3 4-喹諾酮-6-氨基尿嘧啶雜合體

干擾DNA復(fù)制所必需的聚合酶IIIC可抑制革蘭陽(yáng)性菌染色體復(fù)制，進(jìn)而殺滅細(xì)菌，故聚合酶IIIC是良好的抗菌藥作用靶點(diǎn)。6-氨基尿嘧啶可特異性地作用于聚合酶IIIC，故將6-氨基尿嘧啶與氟喹諾酮雜合可能會(huì)獲得具有雙重作用機(jī)制的新型候選物。

4-喹諾酮-6-氨基尿嘧啶雜合體32 (MIC: 0.625～5 μg/mL，見圖9)對(duì)MRSA具有良好的活性，優(yōu)于諾氟沙星(MIC: 40 μg/mL)、環(huán)丙沙星(MIC: 20 μg/mL)和司帕沙星 (MIC: 10 μg/mL)。SAR顯示，R位的取代基對(duì)抗MRSA活性有一定的影響，且甲基＞氫＞羥甲基；C-8位連有氟、氯和甲氧基時(shí)可提高活性；用八氫-1H-吡唑并[3,4-b]吡啶(33a,b, MIC: ＞80 μg/mL)或八氫吡咯并[3,4-b][1,4]噁嗪(33c, MIC: 5 μg/mL)代替哌啶基時(shí)將導(dǎo)致活性大幅下降；苯環(huán)C-3’的乙基和C-4’的甲基對(duì)抗MRSA活性至關(guān)重要，如雜合體32a (251D)的活性明顯優(yōu)于34a,b (MIC: 5和＞40 μg/mL)。雜合體32a (251D)對(duì)所測(cè)的4株MRSA的MIC為0.625～2.5 μg/mL，且即便在濃度為80 μg/mL對(duì)MRC-5細(xì)胞仍未顯示出毒性。不僅如此，雜合體32a(251D)的體內(nèi)活性和PK性質(zhì)良好，具有治療MRSA引起的感染的潛力。

圖9 4-喹諾酮-6-氨基尿嘧啶雜合體32～34的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3.1.4 其它4-喹諾酮雜合體

呋喃、噻吩和香豆素是常見的藥效團(tuán)，其衍生物具有潛在的抗菌活性。SAR顯示，對(duì)4-喹諾酮-呋喃/噻吩雜合體35（見圖10）而言，Y位取代基與雜合體的抗MRSA活性息息相關(guān)，且NOH ＞ NOMe ＞ O＞＞ NOBn；環(huán)丙沙星雜合體的活性優(yōu)于諾氟沙星。其中，代表物35a～c (MIC: 0.19 μg/mL，見圖10)對(duì)所測(cè)2株MRSA菌株的活性是環(huán)丙沙星和諾氟沙星(MIC: 0.39和0.78 μg/mL)的2和4倍。香豆素-諾氟沙星/環(huán)丙沙星雜合體36也具有類似的結(jié)果，但總體而言香豆素雜合體36的活性弱于相應(yīng)的呋喃/噻吩雜合體35。

喹諾酮-頭孢菌素雜合體Ro-23-9424具有良好的抗MRSA活性，目前正處于臨床評(píng)價(jià)階段，故有必要對(duì)喹諾酮-頭孢菌素雜合體進(jìn)行深入研究。Hershberger 等研究表明，某些喹諾酮-頭孢菌素雜合體如37a,b (PGE-42816和PGE-9464192, MIC:≤0.06～128 μg/mL)具有潛在的抗MRSA活性。其中，PGE-42816對(duì)所測(cè)2株MRSA的MIC分別為≤0.06和4 μg/mL，是環(huán)丙沙星(MIC: 0.25和32 μg/mL)的≥4倍，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化。

利福霉素-喹諾酮雜合體38 (CBR-2092)對(duì)包括MRSA在內(nèi)的革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌具有良好的體內(nèi)外活性，且作用機(jī)制異于傳統(tǒng)的氟喹諾酮，具有對(duì)付耐氟喹諾酮致病菌的潛力。CBR-2092 (MIC: 0.015 μg/mL)對(duì)臨床分離 MRSA的活性極高，遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)丙沙星(MIC: ＞4 μg/mL)。目前，CBR-2092正處于II期臨床評(píng)價(jià)階段，結(jié)果值得期待。

環(huán)丙沙星-氨基糖苷雜合體39 (MIC: 3～48 μg/mL)具有中等強(qiáng)度的抗MRSA活性，優(yōu)于新霉素(MIC:384 μg/mL)，但弱于環(huán)丙沙星(MIC: 0.2 μg/mL)。

通過(guò)C-7位哌嗪基連接的雙喹諾酮衍生物對(duì)包括耐藥菌在內(nèi)的多種致病菌具有潛在的活性，且大多數(shù)該類化合物對(duì)MRSA的活性極高，MIC ≤ 1 μg/mL。SAR顯示，哌嗪基之間的連接子對(duì)抗MRSA活性有顯著影響，且順序?yàn)殚g苯二次甲基＞吡啶-2,6-二次甲基＞對(duì)苯二次甲基≈反式-2-丁烯-1,4-二基＞＞對(duì)二苯基。雙環(huán)丙沙星衍生物40的抗MRSA活性最高，MIC＜0.03 μg/mL，是環(huán)丙沙星(MIC: 0.5 μg/mL)的＞16倍。

環(huán)丙沙星-、加替沙星-和莫西沙星-羥基二磷酸酯41 (MIC: 4～16 μg/mL)具有潛在的抗MRSA活性，但弱于相應(yīng)的母藥(MIC: 1～2 μg/mL)。有趣的是，含有三氮唑的雜合體41的抗MRSA活性優(yōu)于相應(yīng)的不含三氮唑的雜合體42。

圖10 4-喹諾酮雜合體35～45的化學(xué)結(jié)構(gòu)

環(huán)丙沙星-葡萄糖雜合體43a和環(huán)丙沙星-半乳糖雜合體43b對(duì)環(huán)丙沙星敏感型MRSA的MIC為0.5～8 μg/mL，對(duì)耐環(huán)丙沙星MRSA無(wú)活性，提示這類雜合體的作用機(jī)制與環(huán)丙沙星相同。

1,2,4-三嗪-喹諾酮雜合體44 (MIC: 0.25～8.0 μg/mL)的體外抗MSRA不次于環(huán)丙沙星(MIC: 8.0 μg/mL)，SAR顯示向苯環(huán)上引入氨基或氟可提高活性，而強(qiáng)吸電子基硝基則對(duì)活性不利。其中，雜合體44a,b (MIC: 0.25 μg/mL)對(duì)MRSA的活性最高，是環(huán)丙沙星的32倍。

環(huán)丙沙星-脲雜合體45 (MIC: ＜0.016 μg/mL)的抗MRSA與諾氟沙星和環(huán)丙沙星(MIC: ＜0.016 μg/mL)相當(dāng)，但對(duì)MRSA的殺菌活性(最低殺菌濃度/MBC:≥128 μg/mL)弱于諾氟沙星和環(huán)丙沙星(MBC: 4和0.031 μg/mL)。

對(duì)環(huán)丙沙星-檸檬酸雜合體、氟喹諾酮-鐵載體雜合體、喹諾酮-腙雜合體、喹諾酮-環(huán)肽雜合體和喹諾酮-疊氮胸苷雜合體的體外抗MRSA活性測(cè)定結(jié)果表明，絕大多數(shù)所評(píng)價(jià)的雜合體無(wú)活性或活性較弱，無(wú)進(jìn)一步研究?jī)r(jià)值。

3.2 其它4-喹諾酮衍生物

N-?；沫h(huán)丙沙星6對(duì)臨床分離株MRSA USA 100和MRSA ATCC43300具有潛在的活性，MIC為1～100 μg/mL。其中，化合物46c,g,k,r (MIC: 6 μg/mL)對(duì)MRSA USA 100的活性與環(huán)丙沙星(MIC: 6 μg/mL)相當(dāng)，而化合物46d,l-n (MIC: 1 μg/mL，見圖11)對(duì)MRSA ATCC43300的活性是環(huán)丙沙星(MIC: 6 μg/mL)的6倍。不僅如此，自發(fā)突變頻率分析結(jié)果顯示，這類化合物對(duì)MRSA的耐藥突變頻率低于現(xiàn)有的氟喹諾酮。

環(huán)丙沙星羧酸酯47a～c (Kp: 2.87×10-5, 3.83×10-4和7.01×10-4cm/h)的真皮滲透系數(shù)(Kp)隨著酯基碳鏈的延長(zhǎng)極速增大，提示長(zhǎng)鏈酯基衍生物的生物利用度更高。所研究的3個(gè)羧酸酯衍生物均可在濃度為15.63 μg/mL時(shí)抑制80%以上的MRSA，具有治療MRSA嚴(yán)重感染的潛力。

對(duì)喹諾酮衍生物48抗MRSA的SAR研究結(jié)果顯示，喹諾酮N-1位的取代基對(duì)活性有顯著影響，且N-1位為乙基的衍生物活性優(yōu)于相應(yīng)的N-1位為4-三氟甲基苯基衍生物；C-7位為雜環(huán)胺優(yōu)于烷基胺；向烷基或苯基上引入雜環(huán)胺可提高這類化合物的抗MRSA活性。其中，衍生物48a～g (MIC: 0.022～0.78 μg/mL)對(duì)所測(cè)的2株MRSA具有良好的活性，與諾氟沙星(MIC: 0.78和1.56 μg/mL)相當(dāng)或更優(yōu)。其中，活性最高的化合物48a (MIC: 0.022和0.045 μg/mL)對(duì)所測(cè)的2株MRSA的活性是環(huán)丙沙星(MIC: 0.09和0.38 μg/mL)和諾氟沙星的≥4倍，值得深入研究。

7-(4,4-二甲基-3-氨甲基吡咯烷基)喹諾酮49對(duì)所測(cè)2株MRSA的 MIC為0.015～1 μg/mL，且R3無(wú)取代時(shí)優(yōu)于甲基取代?；衔?9c (MIC: 0.015和0.03 μg/mL)的活性最高，是環(huán)丙沙星和加替沙星(MIC:0.06～0.125 μg/mL)的≥4倍。含硫環(huán)丙沙星衍生物50的抗MRSA活性與環(huán)丙沙星相當(dāng)，而2-烯基/炔基-4-喹諾酮51的活性弱于對(duì)照藥。

7-氮雜環(huán)丁烷喹諾酮52對(duì)所測(cè)的4株臨床分離MRSA的MIC為0.016～＞64 μg/mL，其中的某些化合物活性甚至優(yōu)于左氧氟沙星(MIC: 0.5～＞128 μg/mL)。SAR顯示氮雜環(huán)丁烷胺基取代基上的氫為這類化合物具有高活性所必需，如化合物52a～e的活性優(yōu)于化合物52f；向苯基的C-4位引入供電子基如甲基或甲氧基對(duì)活性有利。其中，化合物52b (MIC: 0.16～16 μg/mL)的活性最高，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化。進(jìn)一步研究顯示，用2,4-二氟苯胺(化合物53)代替N-1位的環(huán)丙基時(shí)將導(dǎo)致抗MRSA活性的略微降低。氮雜環(huán)丁烷喹諾酮WQ-3810 (54)的抗耐藥菌包括CAMRSA (MIC90: 0.06 μg/mL)和HA-MRSA (MIC90: 4 μg/mL)活性優(yōu)于環(huán)丙沙星、左氧氟沙星、莫西沙星和吉米沙星，這可能由于該化合物對(duì)突變酶的抑制活性較高所致。

新氟喹諾酮DK-507k (55a)具有良好的體內(nèi)外抗菌活性和安全性，對(duì)MRSA臨床分離株的活性與西他沙星、左氧氟沙星、環(huán)丙沙星、加替沙星、莫西沙星和加雷沙星相當(dāng)或更優(yōu)。DK-507k的二甲基衍生物55b,c也具有潛在的抗MRSA活性，且S-構(gòu)型55b(DC-159a)的體外抗呼吸道病原體包括MRSA活性優(yōu)于R-構(gòu)型55c。不僅如此，DC-159a的體內(nèi)活性、毒理學(xué)與非臨床PK性質(zhì)良好，值得深入研究。

6-去氟喹諾酮56 (DX-619)和57 (BMS-284756)對(duì)包括MRSA和耐氟喹諾酮在內(nèi)的多種耐藥菌株也具有良好的活性。其中，DX-619在0.5 μg/mL時(shí)可抑制90%的所測(cè)菌株。

氟喹諾酮JNJ-Q2 (58)具有廣譜抗菌性，正處于治療急性細(xì)菌性皮膚及皮膚結(jié)構(gòu)感染的研究中。JNJ-Q2具有良好的體內(nèi)外抗MRSA活性，且在MRSA的生物膜中未發(fā)現(xiàn)JNJ-Q2-抗性突變體。在 MRSA引起的皮膚膿腫模型中，MRSA對(duì)JNJ-Q2并未發(fā)生耐藥性，這可能是由于其具有全新的作用機(jī)制所致。目前， JNJ-Q2正處于臨床研究階段，有希望于不久的將來(lái)用于治療細(xì)菌感染尤其由MRSA引起的感染。某些JNJ-Q2 的衍生物59也具有潛在的抗MRSA活性，如化合物59a～c (MIC: 0.25, 0.5和1.0 μg/mL)的抗MRSA活性是環(huán)丙沙星的16～64倍。

圖11 喹諾酮衍生物46～62的化學(xué)結(jié)構(gòu)

WCK 771 (60)是S-(-)-那氟沙星的精氨酸鹽，其對(duì)所測(cè)的6株MRSA的MIC均為1.0 μg/mL，其活性高于萬(wàn)古霉素、替考拉寧、莫西沙星、曲氟沙星、左氧氟沙星和環(huán)丙沙星，而與克林沙星相當(dāng)。特別值得一提的是，WCK 771對(duì)MRSA 和MSSA的MIC90相同，提示本品可能具有全新的作用機(jī)制。在小鼠蜂窩組織炎感染模型中，WCK 771對(duì)MSSA和MRSA的活性優(yōu)于莫西沙星、萬(wàn)古霉素和利奈唑胺。與萬(wàn)古霉素和利奈唑胺一樣，WCK 771可完全消除小鼠肝、脾、腎和肺組織的MRSA，極具進(jìn)一步開發(fā)前景。WCK 771的衍生物61對(duì)藥敏型和耐藥菌如MRSA、MRSE和耐氟喹諾酮致病菌均顯示出一定的活性，對(duì)MRSA的MIC為1～8 μg/mL，優(yōu)于環(huán)丙沙星、左氧氟沙星和莫西沙星。

DQ-113 (D61-1113, 62)對(duì)包括MRSA在內(nèi)的耐多藥致病菌具有優(yōu)秀的活性，對(duì)MRSA的活性(MIC:0.125 μg/mL)是萬(wàn)古霉素和替考拉寧(MIC: 1和0.5 μg/mL)的8和4倍。在MRSA感染的小鼠模型中，本品(6.33 log10CFU/lung)同樣優(yōu)于萬(wàn)古霉素、替考拉寧和安慰劑組(7.99, 7.36和8.47 log10CFU/lung)。在試驗(yàn)終點(diǎn)，DQ-113組免疫低下小鼠的存活率高達(dá)90%，而萬(wàn)古霉素、替考拉寧和安慰劑組的存活率僅為45%～55%。總之，DQ-113對(duì)MRSA引起的血源性肺部感染具有良好的療效，具備進(jìn)一步研究的潛質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

MRSA是最為常見的耐藥致病菌之一，可引起嚴(yán)重甚至致命性感染。喹諾酮類化合物具有良好的體內(nèi)外抗MRSA活性，其中的某些產(chǎn)品在臨床上治療MRSA引起的感染時(shí)發(fā)揮著重要作用。因此，研發(fā)對(duì)MRSA具有高活性的喹諾酮類藥物是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

本文綜述了近年來(lái)喹諾酮類化合物包括2-喹諾酮、4-喹諾酮雜合體和4-喹諾酮衍生物在抗MRSA領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并歸納了此類化合物的構(gòu)-效關(guān)系，希望能啟發(fā)研究人員設(shè)計(jì)活性更高、毒副作用更低和作用機(jī)制全新的喹諾酮類抗MRSA候選物。