对神经退行性疾病具有多靶点治疗作用的药物研究

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神经退行性疾病如老年痴呆(Alzheimers disease,AD)、帕金森病(Parkinsonsdisease,PD)、和中风(Stroke)等均是由多病因引起的,造成神经细胞死亡的过程也是多因素的。因此基于单个治疗靶点设计的药物并未在治疗中枢神经系统紊乱疾病上达到令人满意的疗效。随着中枢神经系统紊乱疾病的致病因素和发病机制不断的被发现和阐明,具有多靶点治疗作用的药物研究开始出现,为治疗神经退行性疾病药物的研究开辟了一个崭新的领域。   本文选择作用于AD不同致病环节的关键靶点,对其配体结构进行研究,利用药效团模型设计软件Catalyst中的HypoGen模块分别建立了Acetylcholinesterase(AChE)、Beta-site APP cleaving enzymes1(BACE-1)、Poly(ADP-ribose)polymerase-1(PARP-1)、与Cysteine Asp-specific proteases-3(Caspase-3)抑制剂的药效团模型。以已知的具有神经保护作用的2–氨基噻唑衍生物为先导化合物,结合药效团模型进行结构优化,设计出具有多功能神经保护作用的PARP-1抑制剂(1-7)。在所设计的单靶点神经保护剂的基础上,利用药效团模型叠合比对法,找到与PARP-1具有最大配体结构相似性的作用靶点AChE,设计出符合PARP-1抑制剂药效团模型和AChE抑制剂药效团模型的多靶点配体化合物(8-10)。经药效团预测化合物1-10具有较好的PARP-1抑制活性和AChE抑制活性。目标化合物经过合成后将进行相关生物活性筛选试验,以验证所提出的基于药效团的多靶点配体药物设计方法的可靠性,为进一步设计多靶点神经保护剂提供理论指导与实验数据。   目标化合物的合成过程中,首先采用微波辐射方法合成4,5取代-2-氨基噻唑化合物,将其作为母体结构进行进一步的合成,得到10个4,5取代-2-氨基噻唑酰胺和Schiff碱衍生物。化合物的结构经过UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、EI-MS、与HPLC等方法得到了确证。   将得到的目标化合物进行相关的生物活性筛选,结果如下:   1.酶抑制活性筛选   PARP-1抑制活性实验结果显示化合物1-3和7在1μM时对PARP-1均产生大于50%的抑制活性,IC50值分别为240,753,224,和682 nM。   AChE抑制活性实验结果显示化合物10具有较好的抑制活性作用,IC50值为2511nM。   Caspase-3抑制活性初筛实验结果表明化合物3在65.3μM时对Caspase-3具有54.99±2.42%的抑制活性。蛋白酪氨酸磷酸酯酶(PTP-SIGMA)抑制活性初筛实验结果表明化合物4在272.9μM浓度下能抑制93.22±3.08%的PTP-SIGMA活性。   2.PC12细胞保护活性筛选   H2O2诱导的PC12细胞损伤模型:采用MTT法检测细胞存活率,结果表明化合物3和7对H2O2诱导的PC12细胞损伤具有较高细胞保护作用,EC50值分别为129和324 nM。氧糖剥夺(OGD)诱导的PC12细胞损伤模型:首先采用MTT法检测细胞存活率,化合物1、2和7表现出较好的细胞保护作用,EC50值分别为143、191和361 nM。然后利用另一种细胞活性检测方法LDH法进行验证,实验结果显示化合物1-4和7在3μM浓度下能分别减少34.6%,20.1%,33.1%,24.0%,和28.4%OGD损伤导致的细胞LDH释放。最后考察了化合物1-3对OGD导致的PC12细胞凋亡的抑制作用,在浓度3μM下它们分别产生了70.7%,45.1%,和64.4%的抑制细胞凋亡作用。   3.SH-SY5Y细胞保护活性初筛   β-淀粉样蛋白(Aβ)诱导神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y细胞)损伤的保护作用的初筛结果表明化合物1在32.9μM浓度下能减少45.54%的细胞死亡,具有明显的抗Aβ细胞毒性作用。   目标化合物的生物活性筛选结果验证了基于药效团的单靶点与多靶点化合物的设计方法的可靠性,筛选得到了对H2O2,OGD与Aβ毒性均具有较好神经细胞保护作用的PARP-1抑制剂(化合物1-3),以及潜在的具有PARP-1与AChE双重抑制活性的多靶点配体化合物(化合物10)。   本论文的研究特点和创新之处:   1.本文的多靶点配体药物设计思路合理,以AD各个致病环节的关键靶点为研究对象,选择具有配体结构相似性的靶点进行多靶点配体药物的设计,得到具有潜在PARP-1和AChE双重抑制活性的多靶点配体化合物。   2.本文利用药效团模型叠合比对进行多靶点配体药物设计的方法具有创新性。   3.所设计合成的目标化合物经过生物活性筛选,实验结果验证了化合物设计思路的可行性与设计方法的可靠性。
其他文献
近年来,肽类药物的研发成为新药开发中最引人瞩目的领域之一。许多功能多肽的结构类似物被合成出来作为新的备选药物。促性腺激素分泌激素(GnRH)结构类似物(GnRH受体激动剂和拮抗剂)是最具代表性的例子,主要用于雄激素依赖性前列腺癌的治疗。此类多肽药物,易在消化道灭活,半衰期短,故宜设计为可注射缓释制剂。多囊脂质体(MVL)作为一种水溶性药物的优良载体,具有包封率高、缓释效果明显的特点。本文以新型Gn