摘要
亮点
• 一种新型硝基咪唑衍生物显示出强大的抗克鲁兹锥虫活性。
• MNPI降低了感染小鼠的血液寄生虫数量和心脏炎症。
• MNPI降低了TNF-α、IFN-γ和抗克鲁兹锥虫IgG水平。
• MNPI表现出低肝毒性和良好的选择性。
• MNPI与苯硝唑联合使用可预防死亡率。
摘要
查加斯病(ChD)是一种被忽视的寄生虫感染疾病，目前首选的抗锥虫药物苯硝唑(BZ)疗效有限且全身毒性明显。鉴于对更有效和安全药物的迫切需求，以及BZ耐药寄生虫的出现，我们整合了分子合成、物理化学建模、体外和体内策略，研究了一种新型基于硝基咪唑的分子1-(2-(2-甲氧基-5-硝基-4-丙基苯氧基)乙基)-2-甲基-5-硝基-1H-咪唑(MNPI)在查加斯病治疗中的抗寄生虫、抗炎和心脏保护相关性。在化学合成和分子表征后，使用克鲁兹锥虫(上皮鞭毛体和鞭毛体)、H9c2心肌细胞和克鲁兹锥虫感染小鼠来确定MNPI的选择性、肝毒性、抗寄生虫、抗炎和心脏保护潜力。BZ被用作参考抗寄生虫对照。
MNPI表现出与口服生物活性药物相容的理化特性、强效抗寄生虫活性、在H9c2细胞中的抗感染功效、对上皮鞭毛体和鞭毛体的高选择性指数(13.35 μM和72.28 μM)以及低细胞毒性(CC50 351.3 ± 20.0)，优于BZ的选择性(35.24 μM和149.20 μM)和细胞毒性(CC50 768.4 ± 86.4)。单独使用MNPI降低了感染小鼠的血液寄生虫数量、心脏炎症、细胞因子(TNF-α, IFN-γ)和抗克鲁兹锥虫抗体(IgG)水平，且未引起肝毒性。MNPI与BZ联合使用改善了体液免疫反应和血液寄生虫控制，并防止了克鲁兹锥虫感染小鼠的死亡。
我们的研究结果表明，MNPI结合了其前体分子的药理作用，在克鲁兹锥虫感染中表现为一种有前景的抗寄生虫、抗炎和心脏保护化合物。通过与BZ相互作用以诱导更强的抗炎和心脏保护效果，MNPI可能有助于开发查加斯病治疗的创新化学治疗策略。
引言
查加斯病(ChD)是一种被忽视的寄生虫感染疾病，是全球最严重感染性心肌病的原因，也是流行地区心脏移植的第三大原因。尽管苯硝唑(BZ)和硝呋莫司(NFX)已开发50多年，但这些硝基化合物仍然是唯一获批用于查加斯病特异性治疗的药物。然而，这些药物具有高毒性和有限的治疗效果。由于不良反应发生率较高，硝呋莫司在许多国家的供应和使用有限，使苯硝唑成为最广泛使用的治疗选择。苯硝唑的效果依赖于时间，在急性疾病中效果高，随着感染进展到慢性阶段，效果明显下降。此外，已识别出多种BZ耐药的克鲁兹锥虫菌株，这可能会降低现有参考抗寄生虫化疗的有效性。
尽管存在毒性和与频繁需要因副作用(如骨髓抑制、周围神经病变、皮炎、发热和呕吐)而中断治疗相关的治愈率低的问题，BZ仍被世界卫生组织列为基本药物。鉴于这些限制，开发更安全、更有效的药物以覆盖所有疾病阶段和由BZ耐药寄生虫菌株引起的感染的迫切性被强调。因此，现代化学合成方法因其构建创新抗寄生虫药物的潜力而突出，这些药物由不同分子或药效团组合而成，具有加性和/或协同的生物活性特性。通过作用于多靶点，杂交药物通常表现出广泛的药理谱，能够同时调节感染性疾病发病机制中涉及的不同代谢过程。杂交药物的这些特征非常有意义，因为它们表明通过减少剂量、治疗时间和与抗寄生虫化疗相关的不良反应，可以实现更好的治疗效果。
考虑到基于化学合成的策略，1-(β-氧乙基)-2-甲基-5-硝基咪唑(OMN)和4-丙基愈创木酚(PPG)作为前体分子，用于合理构建具有抗寄生虫和抗炎特性的创新药物而突出。这些分子的相关性基于证据：OMN对由肠道或泌尿生殖道原虫引起的寄生虫疾病具有强效作用，也对不同克鲁兹锥虫进化形式表现出抗锥虫活性，并且在体内表现出优异的有机耐受性。此外，天然化合物PPG表现出一致的抗菌、抗寄生虫、抗炎和抗氧化活性。尽管PPG也具有相关的抗克鲁兹锥虫活性，但其衍生物或类似物可能具有更大的抗菌和抗锥虫潜力的证据强化了利用这种化合物开发更有效的抗寄生虫药物的宝贵机会。
鉴于现有参考抗寄生虫化疗的严重限制和对更安全、更有效治疗方案的迫切需求，本研究整合了分子合成策略与体外和体内概念验证，研究了新型OMN/PPG基药物1-(2-(2-甲氧基-5-硝基-4-丙基苯氧基)乙基)-2-甲基-5-硝基-1H-咪唑(MNPI)在查加斯病治疗中的抗寄生虫、抗炎和心脏保护相关性。除了对MNPI和BZ的理化和ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性进行建模，并比较这些药物单药治疗的体外和体内寄生虫学、免疫学、生物化学和微观结构结果外，还探索了结合MNPI和BZ的新化学治疗策略的功效。
正文
分子合成
新型化合物MNPI是通过实验室内部开发的化学合成协议制备的，该协议此前已被我们的研究小组验证。如图1所示，4-丙基愈创木酚(PPG)(化合物3)在乙酸酐中进行乙酰化，随后进行区域选择性硝化形成化合物4。随后用氢氧化钠在甲醇中脱乙酰化产生中间化合物5。同时，1-(β-氧乙基)-2-甲基-5-硝基咪唑(OMN)(化合物1)通过与对甲苯磺酰氯反应转化为甲苯磺酰化衍生物2。
化学表征、理化、药代动力学和药效学估计表明MNPI具有作为口服活性药物的潜力
化学合成后，通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、质子核磁共振(¹H NMR)和¹³C NMR光谱以及质谱确认了MNPI的结构。光谱如图2、图3、图4所示，获得的结果总结如下：外观：棕色油状物。产率：85%。LCMS(ESI/Q-TOF)：m/z [M + 1] = 365.34(实测) 365.35(计算)和[M + 23] = 387.31(实测)，387.35(计算)。FTIR(ATR, cm⁻¹)：3138–2871(CH)，1645–1428(C)。
讨论
在本研究中，我们合成了一种创新化合物(MNPI)，它是由具有公认抗寄生虫和抗炎潜力的分子复合而成。有趣的是，我们的化学合成策略成功开发出一种化合物，其计算预测的理化特性与口服生物可利用药物的预期特性相容，这对查加斯病治疗更为有利，因为其给药更为方便。
作者贡献声明
Monique D. Benedetti：撰写原始稿件、验证、监督、项目管理、方法学、调查、正式分析。
Mônica F. Pelozo：方法学。
Elda G. Souza e Leite：监督、方法学、调查。
Tamires P. Camargo：方法学、调查。
Lívia F.D. Castro：监督、项目管理、方法学、调查。
Graziela D.A. Lima：方法学、调查。
Sérgio Caldas：方法学、调查、正式分析。
Jamie A. Hawkes：方法学、正式分析。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢以下巴西机构提供的支持：米纳斯吉拉斯州研究基金会(FAPEMIG)，项目APQ-01455-22；国家科学技术发展委员会(CNPq)，项目350877/2025-4；403194/2023-7，306733/2023-4，154209/2025-2，和351846/2025-5；高等教育人员改进协调委员会(CAPES)，项目RED-00110-23，88887.837841/2023-00(战略博士后公告16/2022)。
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