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对神经退行性疾病具有多靶点治疗作用的药物研究

作　者: 张文婷
导　师: 阮金兰；姜凤超
学　校: 华中科技大学
专　业: 药理学
关键词: 神经退行性疾病 神经保护 多靶点 药效团模型 PARP-1 AChE BACE-1 Caspase-3
分类号: R741
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


神经退行性疾病如老年痴呆(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, 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 enzymes 1 (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324nM。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,EC5o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。

全文目录


摘要  5-8
Abstract  8-11
绪论  11-12
第一章 具有多靶点治疗作用的神经保护剂的设计  12-60
  第一节 治疗神经退行性疾病的多靶点药物的研究进展  12-18
  第二节 与AD相关的治疗靶点的选择  18-20
  第三节 药效团模型的建立  20-50
  第四节 多靶点神经保护剂的设计及相关活性的预测  50-60
第二章 目标化合物的合成与结构解析  60-80
  第一节 目标化合物的合成  60-69
  第二节 目标化合物的结构解析  69-80
第三章 药理实验  80-104
  第一节 酶抑制活性筛选  80-91
  第二节 细胞保护作用研究  91-104
第四章 总结  104-107
  一、基于药效团的单靶点配体药物的设计  104-105
  二、基于药效团的多靶点配体药物设计  105-107
参考文献  107-117
综述  117-135
  参考文献  129-135
附录1 攻读学位期间论文发表目录  135-136
附录2 图谱  136-158
致谢  158

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中图分类: > 医药、卫生 > 神经病学与精神病学 > 神经病学
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