2(5H)-Furanone (γ-Crotonolactone)   中文名称: γ-巴豆酰内酯

Human Endogenous Metabolite
2(5H)-Furanone has been identified as targeting the human endogenous metabolite pathways. However, its mechanism of action is best understood in two distinct biological contexts. In bacterial systems, 2(5H)-Furanone targets quorum sensing (QS) pathways by mimicking N-acyl homoserine lactone (AHL) signals. It occupies the binding site of LuxR homologs, which are transcription factors that regulate QS-mediated gene expression in Gram-negative bacteria. By competing with natural AHL signals, 2(5H)-Furanone interferes with QS-mediated gene regulation, including the expression of virulence factors and biofilm formation. The compound inhibits quorum sensing mediated by AHLs with different acyl chain lengths, demonstrating broad-spectrum activity. In the central nervous system, 2(5H)-Furanone suppresses spike-and-wave discharges in a rat model of generalized absence seizures, exhibiting selective activity against absence seizures. The molecular target in this context has not been fully elucidated, but the compound's activity suggests interaction with neuronal ion channels or neurotransmitter systems involved in the generation of spike-and-wave discharges. As an endogenous metabolite, it may also interact with various physiological pathways in mammals. The compound's ability to modulate both bacterial QS and neuronal excitability highlights its diverse pharmacological potential.

体外实验表明，2(5H)-呋喃酮在多种检测系统中均表现出显著的生物活性。作为一种群体感应抑制剂，它能抑制环境嗜水气单胞菌菌株在聚苯乙烯平板上的生物膜形成。该化合物能够抑制不同酰基链长度的酰基高丝氨酸内酯（AHL）介导的群体感应，表明其对多种革兰氏阴性菌具有广谱活性。研究人员已利用生物指示菌株对2(5H)-呋喃酮的群体感应抑制活性进行了研究。在神经科学应用中，该化合物能够抑制体外脑片制备或体内电生理记录中的棘慢波放电。此外，该化合物对失神发作具有选择性活性，这使其区别于其他抗癫痫药物。虽然已有报道指出相关化合物具有特定的细胞毒性IC₅₀值（例如，MAC 13细胞系为30-50 μM，MAC 16细胞系为40-50 μM），但这些数据并非直接归因于2(5H)-呋喃酮本身，而是归因于结构相关的丁烯内酯类化合物。该化合物分子量小（84.07），且在DMSO中溶解度高，因此适用于多种体外实验。其LogP值为-0.84，表明其具有中等亲水性，这可能会影响其在细胞实验中的膜渗透性和生物利用度。根据实验体系和靶标的不同，该化合物的测试浓度通常在微摩尔到毫摩尔范围内。

在体内，2(5H)-呋喃酮主要在大鼠全身性失神发作模型中进行研究。该化合物可抑制这些模型中的棘慢波放电，表现出对失神发作的选择性活性。这种抗惊厥活性已通过脑电图（EEG）监测在自由活动的大鼠中进行表征，给药途径为腹腔注射或口服。与其他类型的癫痫发作相比，其对失神发作的选择性活性提示其具有特定的作用机制，可能涉及丘脑皮质回路的调节。在细菌感染模型中，2(5H)-呋喃酮已被用于研究体内群体感应抑制，但关于其在动物感染模型中的详细药代动力学和疗效数据有限。该化合物是一种内源性代谢物，表明其天然存在于生物系统中，并可能通过内源性途径代谢。然而，目前尚未有大量关于其体内药代动力学和毒理学的全面研究报道。该化合物分子量小、亲水性适中（LogP -0.84），提示其具有良好的口服生物利用度和组织分布。需要进一步开展体内研究，以全面评估该化合物在感染性疾病和神经系统疾病模型中的治疗潜力和安全性。

2(5H)-呋喃酮的体外酶和受体结合试验取决于所研究的生物学背景。在群体感应抑制试验中，使用携带群体感应报告系统的生物指示菌株（例如根癌农杆菌或紫色色杆菌）对该化合物进行测试。这些试验测量化合物抑制群体感应介导的色素生成或报告基因表达的能力。在LuxR结合研究中，使用荧光偏振或表面等离子共振试验来测量化合物与纯化LuxR同源物的结合亲和力。在神经科学应用中，使用大鼠脑组织膜制备物和放射性标记配体进行受体结合试验，以评估化合物对各种神经递质受体和离子通道的亲和力。可以进行酶活性试验来评估化合物对参与神经递质代谢或信号传导的酶的影响。该化合物体积小、结构简单，使其适用于多种生化试验形式。典型的检测条件包括在合适的缓冲体系（pH 7.4）中于 25-37°C 下孵育，并通过分光光度法、荧光法或放射性检测法测定反应产物。化合物通常溶解于 DMSO 中配制成储备液，然后用检测缓冲液稀释至所需最终浓度，并设置适当的对照以消除溶剂效应的影响。

2(5H)-呋喃酮的体外细胞检测方法包括：使用细菌培养物进行群体感应研究，或使用神经元细胞系进行神经学研究。在群体感应抑制研究中，将细菌培养物（例如嗜水气单胞菌）培养于合适的培养基中，并用不同浓度的化合物处理。使用结晶紫染色法检测聚苯乙烯板的生物膜形成情况，并通过测量570 nm处的吸光度来量化化合物抑制生物膜形成的能力。在群体感应报告基因检测中，使用携带群体感应响应报告基因（例如lacZ或gfp）的细菌菌株，并通过酶活性或荧光检测来测量报告基因活性。在神经学研究中，用化合物处理原代神经元培养物或神经元细胞系（例如SH-SY5Y），并使用膜片钳电生理或钙成像技术评估神经元兴奋性。常规使用MTT或LDH检测法监测细胞活力，以确保观察到的效应并非由细胞毒性引起。该化合物通常以DMSO为溶剂配制成储备液，然后用培养基稀释至所需最终浓度，最终DMSO浓度保持在0.1%以下，以避免溶剂效应。每个实验均包含适当的对照（未处理对照、仅溶剂对照和阳性对照），并重复三次以确保统计学可靠性。该化合物在DMSO中的高溶解度（100 mg/mL）便于配制适用于各种实验应用的储备液。

2(5H)-呋喃酮的体内动物实验主要在全身性失神发作的大鼠模型中进行。标准实验方案包括将成年Wistar或Sprague-Dawley大鼠植入皮层和海马电极用于脑电图（EEG）记录。术后恢复后，通过腹腔注射（剂量范围通常为10-100 mg/kg）或灌胃给予动物2(5H)-呋喃酮。在给药前后进行脑电图记录，以评估棘慢波放电的频率和持续时间，棘慢波放电是失神发作的特征性表现。通过比较该化合物对棘慢波放电的影响与其他由电刺激或化学刺激诱发的癫痫发作类型的影响，来评估其对失神发作的选择性活性。对于体内群体感应抑制研究，则使用细菌感染的动物模型（例如，小鼠肺炎或伤口感染模型），并采用全身或局部给药的方式给药。通过菌落计数和感染组织的组织病理学检查来评估细菌负荷和生物膜形成。所有动物实验均按照机构动物护理和使用委员会的指导方针进行，并采用适当的样本量（通常每组 n=6-10）以确保统计效力。该化合物配制成注射剂，使用合适的溶剂，例如生理盐水、DMSO/PEG300/Tween-80 混合物或其他生物相容性溶剂。终点指标包括脑电图参数、细菌计数、组织病理学评分和存活率。

2(5H)-呋喃酮的药代动力学性质符合小型中等亲水性分子的特征。该化合物分子量为84.07 g/mol，LogP值为-0.84，预计具有良好的水溶性和中等的膜渗透性。给药后，该化合物可能被迅速吸收并分布至组织，血浆峰浓度通常在1-2小时内达到。作为一种内源性代谢物，预计其通过内源性途径代谢，可能包括酯酶水解内酯或肝脏代谢。该化合物在DMSO中的溶解度为100 mg/mL，可使用DMSO、PEG300、Tween-80和生理盐水的组合配制成体内给药制剂。由于该化合物分子量小且易受酶水解，预计其消除半衰期相对较短。肾脏清除可能是其代谢物的主要消除途径。该化合物的LogP值为-0.84，表明其具有中等亲水性，这可能限制其穿过血脑屏障的能力，尽管其在失神性癫痫大鼠模型中的活性表明其具有足够的脑渗透性。2(5H)-呋喃酮的药代动力学特征可能受其制剂的影响，不同的载体会影响其吸收率和生物利用度。该化合物在运输过程中于室温下可稳定保存数日，并可在-20°C下长期保存。进一步开展包括详细的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）表征在内的药代动力学研究，对于了解该化合物在体内的分布情况至关重要。

毒性概述
鉴定和用途：2(5H)-呋喃酮是一种内源性饱腹剂，可抑制食欲和/或食物摄入。动物模型表明，2-呋喃酮可能是一种有前景的肥胖症和自身免疫性疾病治疗方法。人体暴露和毒性：2-呋喃酮和2-吡喃酮可诱导细胞DNA损伤，并在细胞内形成拓扑异构酶I-DNA和拓扑异构酶II-DNA复合物。这两种内酯对人类细胞系均具有细胞毒性：它们在A549肺癌细胞中的毒性浓度低于在MRC5非恶性肺成纤维细胞中的毒性浓度。这些结果表明，2-呋喃酮和2-吡喃酮可能具有抗癌和DNA损伤活性。动物毒性研究：为了研究2-呋喃酮对食物摄入的影响，对Wistar大鼠进行了不同的给药处理。腹腔注射剂量为30至100 mg/kg的2-呋喃酮可剂量依赖性地降低食物摄入量，但对饮水模式或运动活性无显著影响。胃内灌注和脑室内注射2-呋喃酮也以剂量依赖的方式降低食物摄入量。在其他研究中，研究人员测试了2-呋喃酮对恒河猴摄食行为的影响。他们将导管植入三只成年雄性恒河猴的第三脑室。在不同的日期，于食物呈现前五分钟，向恒河猴脑室内注射不同剂量的2-呋喃酮。能产生显著饱腹感的有效剂量为20.0 mg，10.6 mg产生轻微饱腹感，而25.0 mg产生强烈的饱腹感。这项研究表明，2-呋喃酮可能在猴子和大鼠中具有饱腹机制。腹腔注射2-呋喃酮（5 mg/kg）可改善小鼠的空间认知能力。此外，2-呋喃酮还能抑制Lewis大鼠（一种由髓鞘碱性蛋白（MBP）免疫诱导的人类多发性硬化症模型）的实验性变应性脑脊髓炎的临床症状。MBP免疫后，接受2-呋喃酮治疗的大鼠对MBP的迟发型超敏反应降低。这些结果表明，2-呋喃酮不仅是一种有效的饱腹剂，还能有效促进记忆并调节免疫功能。

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相互作用
腹腔注射2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）可剂量依赖性地增加胃酸分泌，且该变化与胃胆碱乙酰转移酶（CAT）和乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的变化一致。对2-脱氧葡萄糖（2-DG）诱导的过氧化氢酶（CAT）和乙酰胆碱酯酶（AChE）活性增加进行双倒数作图分析表明，这些变化是由于最大反应速率（Vmax）的增加所致，而底物米氏常数（Km）保持不变。在前肠、胃体、胃窦和十二指肠中均观察到[³H]胆碱的摄取以及随后[³H]乙酰胆碱（ACh）的合成。2-脱氧葡萄糖以剂量依赖的方式显著增加所有胃部区域和十二指肠中[³H]胆碱的摄取和[³H]ACh的合成。2-DG诱导的胃酸分泌增加与[³H]胆碱的早期摄取和[³H]乙酰胆碱的合成同步发生。2-DG对摄取的[³H]胆碱转化为[³H]乙酰胆碱的影响很小。 2-DG给药后，乙酰胆碱和胆碱的水平以及乙酰胆碱的周转率均保持不变。2-丁烯-4-内酯（2-B4O）通过中枢神经系统抑制迷走神经活性，从而阻止2-DG诱导的[(3)H]胆碱摄取和随后的[(3)H]乙酰胆碱合成，以及胃酸分泌增加。这些结果表明，[(3)H]胆碱摄取和随后的[(3)H]乙酰胆碱合成与迷走神经元活性密切相关，并且胆碱能神经元活性依赖于胃十二指肠区域乙酰胆碱代谢的定量变化。

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2(5H)-呋喃酮的毒理学特征尚未在正式的毒理学研究中得到充分表征。作为一种内源性代谢物，它天然存在于生物系统中，预计会通过内源性途径代谢，这表明其具有一定的生物相容性。该化合物已在茶树（Camellia sinensis）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）中被发现，表明其天然存在于多种生物体中。动物研究表明，该化合物的给药剂量足以抑制大鼠的棘波放电，且未见明显的毒性反应。然而，目前尚未有包括急性、亚慢性、慢性毒性评估以及遗传毒性和生殖毒性评估在内的全面毒理学研究报道。该化合物被归类为研究用化学品，尚未获准用于人体。处理该化合物时应遵守标准安全预防措施，包括使用适当的个人防护装备。该化合物分子较小，且作为内酯具有反应活性，提示其可能与亲核试剂发生反应，这在毒性评估中应予以考虑。已发表的研究中未报告严重不良反应，表明该化合物具有合理的安全性，但临床开发仍需进行正式的毒理学表征。与所有研究用化学品一样，应谨慎处理该化合物，并在体内使用前进行适当的风险评估。

Buten-2-内酯是一种丁烯内酯。它是丁烯-3-内酯的互变异构体。2(5H)-呋喃酮已在茶（茶树）、镰刀菌和其他相关生物中被报道。另见：丁烯内酯（注意已移至）。

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2(5H)-呋喃酮（γ-克罗顿内酯）是一种多功能的研究工具，广泛应用于微生物学和神经科学。作为一种群体感应抑制剂，它用于研究细菌通信、生物膜形成和毒力调节。该化合物模拟N-酰基同型半胱氨酸内酯信号，并干扰LuxR介导的基因调控，使其在研究群体感应在细菌致病性中的作用时具有重要价值。在神经科学中，2(5H)-呋喃酮被用作工具化合物，以研究广泛性失神发作的机制。它对失神发作的选择性活性使其与其他抗癫痫药物区分开来，并使其在研究这种发作类型的病理生理学中具有实用性。该化合物是多种生物体中的内源性代谢物，包括茶树和镰刀菌。它作为丁-3-烯-4-内酯的互变异构体存在，并属于丁烯内酯类天然产物。该化合物未获批准用于任何临床适应症，仅限于研究用途。其小分子量（MW 84.07）和简单结构使其成为药物化学优化的理想框架。该化合物已在合成化学中的杂环-迈克尔加成反应中使用，展示了其在生物研究之外的实用性。未来的研究方向可能包括结构-活性关系研究，以识别更强效和选择性的类似物，以及进一步表征其在群体感应和神经学背景下的作用机制。该化合物的双重生物活性使其成为研究微生物与神经科学交叉领域的独特工具。

C4H4O2

84.07

84.021

497-23-4

10341

Colorless to light yellow liquid

1.2±0.1 g/cm3

203.7±0.0 °C at 760 mmHg

4-5 °C ; 4.5 °C

101.1±0.0 °C

0.3±0.4 mmHg at 25°C

1.481

-0.84

26.3

0

2

0

6

93.7

0

O1C(C([H])=C([H])C1([H])[H])=O

VIHAEDVKXSOUAT-UHFFFAOYSA-N

InChI=1S/C4H4O2/c5-4-2-1-3-6-4/h1-2H,3H2

2H-furan-5-one

2934.99.9001

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)

DMSO: 100 mg/mL (1189.48 mM)

配方 1 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (29.74 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 40% PEG300 + 5% Tween80 + 45% Saline (这些助溶剂从左到右依次添加，逐一添加), 澄清溶液。
例如，若需制备1 mL的工作液，可将100 μL 25.0 mg/mL澄清DMSO储备液加入到400 μL PEG300中，混匀；然后向上述溶液中加入50 μL Tween-80，混匀；加入450 μL生理盐水定容至1 mL。
*生理盐水的制备：将 0.9 g 氯化钠溶解在 100 mL ddH₂O中，得到澄清溶液。

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配方 2 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (29.74 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% (20% SBE-β-CD in Saline) (这些助溶剂从左到右依次添加，逐一添加), 澄清溶液。
例如，若需制备1 mL的工作液，可将 100 μL 25.0 mg/mL澄清DMSO储备液加入900 μL 20% SBE-β-CD生理盐水溶液中，混匀。
*20% SBE-β-CD 生理盐水溶液的制备（4°C，1 周）：将 2 g SBE-β-CD 溶解于 10 mL 生理盐水中，得到澄清溶液。

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配方 3 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (29.74 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% Corn Oil (这些助溶剂从左到右依次添加，逐一添加), 澄清溶液。
例如，若需制备1 mL的工作液，可将 100 μL 25.0 mg/mL 澄清 DMSO 储备液加入到 900 μL 玉米油中并混合均匀。

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请根据您的实验动物和给药方式选择适当的溶解配方/方案：
1、请先配制澄清的储备液(如：用DMSO配置50 或 100 mg/mL母液(储备液));
2、取适量母液，按从左到右的顺序依次添加助溶剂，澄清后再加入下一助溶剂。以 下列配方为例说明 (注意此配方只用于说明，并不一定代表此产品 的实际溶解配方):
10% DMSO → 40% PEG300 → 5% Tween-80 → 45% ddH2O (或 saline);
假设最终工作液的体积为 1 mL, 浓度为5 mg/mL: 取 100 μL 50 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中，混合均匀/澄清；向上述体系中加入50 μL Tween-80，混合均匀/澄清；然后继续加入450 μL ddH2O (或 saline)定容至 1 mL；
3、溶剂前显示的百分比是指该溶剂在最终溶液/工作液中的体积所占比例;
4、 如产品在配制过程中出现沉淀/析出，可通过加热(≤50℃)或超声的方式助溶;
5、为保证最佳实验结果，工作液请现配现用！
6、如不确定怎么将母液配置成体内动物实验的工作液，请查看说明书或联系我们;
7、 以上所有助溶剂都可在 Invivochem.cn网站购买。