[发明专利]一种3-(2-异氰基苄基)吲哚衍生物群体感应抑制剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种3‑(2‑异氰基苄基)吲哚衍生物群体感应抑制剂及其制备方法和应用，所述制备方法高效便捷，所述3‑(2‑异氰基苄基)吲哚衍生物可应用作为紫色杆菌、铜绿假单胞菌和粘质沙雷氏菌的群体感应抑制剂，其中个别化合物对铜绿假单胞菌的被膜抑制率最高可达75%，进一步对粘质沙雷氏菌的被膜抑制率高达65%，对人源性粘质沙雷氏菌的被膜破坏高达62%。

技术领域

本发明涉及一种吲哚衍生物及其制备方法和应用，尤其涉及一种3-(2-异氰基苄基)吲哚衍生物群体感应抑制剂及其制备方法和非经典抗菌应用。

背景技术

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性菌，普遍存在于空气、水体、土壤、以及动物和植物等组织中，菌体长1.5～5.0μm，宽约为0.5～1.0μm，形状呈球杆状或线状，长短不一，在25～42℃范围内均能生长，其最适生长温度为25～30℃。因该菌在生长过程中能分泌铜绿色的水溶性的绿脓菌素(pyocyanin)和产荧光的水溶性荧光素(pyoverdin)而得名。菌体有鞭毛，端生，分布均匀，无荚膜和芽孢。铜绿假单胞菌适应能力强，能在各种环境中利用多种化合物作为营养物质供自己生长。铜绿假单胞菌是引起医院感染的最主要的病原菌之一，属于条件致病菌，该菌可以通过皮肤、口腔、粘膜、血液进行感染，能够引起人体各种组织和器官的感染，严重威胁人类健康。铜绿假单胞菌极易感染免疫力低下的患者，如烧伤病人、手术后的患者、有代谢病的患者等，能够引起伤口感染、脓肿，铜绿假单胞菌在感染部位可侵染到血液，通过血液进行扩散传播，引起败血症或菌血症，致死率非常高。铜绿假单胞菌的群体感应系统由las、rhl和pqs组成，las系统由LasI和LasR组成，rhl系统由RhlI和RhlR组成。三个系统中，las起主导作用，las系统能调控rhl和pqs。lasI基因能编码调控3-oxododecanoyl-homoserine lactone(3-oxo-C12-HSL)信号分子的合成，rhlI编码合成信号分子butryl-homoserine lactone(C4-HSL)，pqs编码合成信号分子Pseudomonas quinolone signal(PQS)，PQS的合成受到基因pqsABCDE和pqsH的调控，合成后的PQS与受体蛋白PqsR结合，激活一系列致病基因的表达。随着细菌生长的加速，细菌密度逐渐增加，由lasI合成的信号分子3-oxo-C12-HSL逐渐增加，信号分子3-oxo-C12-HSL与胞浆中的受体蛋白LasR结合，形成受体复合物，受体复合物进一步与靶基因DNA受体区域结合，从而激活一系列毒力基因的表达，如蛋白酶、弹性蛋白酶、溶血素、氢氰酸、绿脓菌素等。同时，该复合物也能与lasI的启动子结合，促进信号分子3-oxo-C12-HSL的分泌，如此循环，形成正反馈调节过程。在rhl系统中，rhlI编码合成的信号分子C4-HSL与胞浆内的受体蛋白RhlR结合，形成受体复合物，受体复合物一方面与靶基因DNA受体区域结合，激活相关毒力基因的表达，如鼠李糖脂、海藻酸盐、生物被膜等，另一方面与RhlI结合，促进C4-HSL的合成，如此循环，形成正反馈调节过程。PQS系统则是利用PQS作为信号分子，该系统能调控绿脓菌素、弹性蛋白酶lasB的合成，同时该系统也能对rhl系统进行调控。

铜绿假单胞菌能分泌多种胞外和胞内的毒力因子，包括蛋白酶、绿脓菌素、磷脂酶、溶血素、鼠李糖脂、β-内酰胺酶、青霉素结合蛋白、海藻酸盐等，这些毒力因子对于铜绿假单胞菌的粘附和侵染具有重要的作用。绿脓菌素是铜绿假单胞菌最重要的毒力因子之一，属于吩嗪类化合物，该化合物具有亲水和亲脂两重性质，因此很容易穿透细胞膜进入细胞内部。绿脓菌素在铜绿假单胞菌侵染宿主细胞过程中发挥着重要作用，一方面该化合物能够抑制其他细菌的生长，减少种间竞争，从而有利于自身的生长。另一方面，绿脓菌素很容易透过细胞膜进入宿主细胞，从而对宿主细胞产生毒性。此外，该化合物具有氧化还原两重性质，在细胞内部能作为电子传递体，提高宿主细胞的氧化压力，导致宿主细胞中毒死亡。研究表明，绿脓菌素的合成受群体感应的调控，其生物合成前体物质为分支酸，通过2个phzABCDEFG操纵子编码以及phzH、phzM和phzS等基因的调控将前体物质转化成三环化合物。