慢性炎症和很多重大疾病的发生发展密切相关并与这些疾病相互影响。例如脑内持续的炎症会造成神经细胞的损伤或坏死,导致神经功能障碍,进而引发神经退行性疾病。再如,慢性炎症还诱导细胞DNA损伤和促癌基因的转录,导致肿瘤的发生和恶性进展。因此,开发治疗慢性炎症或肿瘤炎性微环境的药物具有重要的临床应用价值。本文根据拼合原理,设计合成了一系列基于褪黑素衍生物的多功能COX-2抑制剂和COX-2/STAT3双抑制剂,并对其进行了以神经炎症、脑胶质瘤和炎症相关肿瘤为研究目标的体内外生物活性评价,主要内容如下:第一部分:设计、合成了23个N-水杨酰色胺类和N-邻氨基苯甲酰色胺类多功能COX抑制剂,并对其在抗神经炎症方面的新应用进行了探讨。体外COX抑制活性筛选发现,15个化合物对COX-2的抑制效果优于水杨酸,且具有弱的选择性,化合物16对COX-2的抑制作用最强。随后,在LPS诱导的C6和BV2细胞神经炎症模型中,化合物3、13、16降低了促炎介质NO、PGE2、TNF-α、i NOS、COX-2和ROS的产生,同时增加了抗炎介质IL-10的产生。此外,化合物3、13和16还可以抑制BV2和C6细胞的激活。在体内神经炎症模型中,化合物3和16降低了海马组织中GFAP和Iba-1水平,显著降低LPS诱导的神经元损伤。另外,化合物3和16展现出良好的安全性和药代动力学性质,小鼠口服LD50＞1000 mg/kg和血浆半衰期比褪黑素更长。第二部分:基于上述实验基础,我们对具有抑制胶质瘤活性的N-邻氨基苯甲酰色胺类修饰改造,设计、合成了34个能够同时抑制COX-2和阻断STAT3信号通路的新型多功能抑制剂。通过对U251、U87MG、C6细胞的增殖抑制试验筛选得出化合物NP16作用最优,且具有良好的COX-2抑制活性。随后,作用机制研究证明,NP16具有显著抑制U87MG和U251细胞STAT3核转位、下调p-JAK2水平和COX-2的表达、降低C6细胞诱导的BV2细胞高表达的MMP-9水平等作用。另外,NP16可以降低U87MG和U251细胞的克隆形成率、Ed U阳性率,阻滞细胞周期在G2/M期,诱导细胞ROS生成和凋亡,并且影响凋亡相关蛋白的表达,减弱癌细胞迁移和侵袭能力。在体内研究中,NP16表现出良好的药代动力学特征,包括较长的半衰期和良好的血脑屏障通透性。NP16能显著降低C6胶质瘤大鼠的肿瘤体积和重量,提高生存率,减少瘤组织中PGE2、VEGF-A、MMP-9和GFAP的表达和STAT3的磷酸化水平,升高E-cadherin,降低新生血管密度,并能改善胶质瘤大鼠的焦虑样行为。第三部分:为了探索上述N-邻氨基苯甲酰色胺衍生物更广泛的抗肿瘤作用。通过对13株不同类型的肿瘤细胞的抗癌活性筛选,发现大多数化合物对两种典型的炎症相关癌症细胞的增殖具有较强抑制活性。其中化合物1表现出广谱抗肿瘤作用。之后,选用COX-2低表达的细胞探讨化合物1抑制STAT3通路的作用,证明化合物1能够显著下调STAT3磷酸化和核转位,继而下调STAT3下游蛋白Bcl-2表达。分子对接研究验证了化合物1可以与STAT3的SH2结构域结合,发挥抑制STAT3的作用。另外,化合物1展现出较强的抗增殖能力和G0/G1期阻滞作用,并且可以明显改变细胞形态、诱导凋亡、促进ROS生成、抗肿瘤细胞侵袭和转移作用。综上,我们基于拼合原理设计合成了一系列具有抗癌和抗炎活性的新化合物,其具有靶向COX-2和STAT3作用,可以透过血脑屏障用于中枢神经系统的炎症和癌症,也可以显著抑制与炎症关系密切的消化系统恶性肿瘤。