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天然产物Sarcodonin A和Trienomycin A 的抗神经炎机制探索

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2022-12-15
  • 来源:上海论文网

药学论文哪里有?本论文从细微调节小胶质细胞表型M1/M2极化的角度揭示了Sarcodonin A的抗神经炎机制。

第一章  文献综述

1.1 AD和神经炎症的关系

随着老龄化社会的深入发展,与衰老密切相关的神经退行性疾病(Neurodegenerative Diseases,ND)已成为全球性的公共健康问题和社会问题。神经退行性疾病通过毁坏维持正常脑功能的神经元,引发脑损伤或躯体功能障碍,主要包括阿尔茨海默病(Alzheimer's Disease,AD)、肌萎缩侧索硬化症 (Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS)、亨廷顿病(Huntington's Disease,HD)和帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)等。其中发病率最高的AD已被世界卫生组织列为 21 世纪严重危害人类健康的五大疾病之一。每3秒钟全球就有1人被确诊罹患AD。国际阿尔茨海默病协会预估2050年全球AD患者数目将激增到1.52亿。在我国,AD患者数量已超过千万,居世界首位。目前全球社会AD相关成本为1万亿美元,到2030年这一数字将翻一倍。这极大地降低相关人群的生活质量,并增加患者家庭乃至整个社会的负担。因此研发安全有效的AD防治药物,已成为我国乃至全球医药领域的研究热点之一(Mitra et al 2019)。

一直以来,人类对抗AD新药都有着极其强烈的临床需求。目前已批准的治疗AD的临床药物包括胆碱酯酶抑制剂(如多奈哌齐、利瓦斯汀和加兰他敏)和N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂(如美金刚)两种类型。但遗憾的是,这些药物仅对AD症状有所缓解,但难以阻止疾病的进展。这主要是因为:AD是一种多因素导致的神经退行性疾病(图1-1),主要病理学特征有β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)斑块沉积、胞内神经元纤维缠结(Neurofibrillary tangles,NFTs)、氧化应激(Oxidative Stress,OS)、神经炎症(Neuroinflammation)及神经递质缺乏(Neurotransmitter deficiency)等(Fish et al 2019, Revi 2020)。AD的发病机制十分复杂且目前尚未研究清晰,科学家们提出了许多相关的病理假说, 包括β-淀粉样蛋白假说、Tau 蛋白过度磷酸化假说、胆碱能假说以及神经炎症假说等。其中,β-淀粉样蛋白假说的提出距今已超过25年,该假说认为具有神经毒性的Aβ的聚集和清除障碍是推动AD病症发生和发展的源动力。然而,众多AD药物研发试图通过降低Aβ的合成或加速清除异常聚集的Aβ以降低Aβ水平的临床试验屡战屡败(Selkoe & Hardy 2016)。事实上,随着研究的深入,Aβ假说被证明只是AD发生中后期的一种病理表现,并不能全面清楚地阐述 AD 发生的原因和内在机制。由此引发了人们对寻找抗AD新靶点的探索 (De Strooper & Karran 2016, Makin 2018)。

第二章 鸟巢烷二萜Sarcodonin A及其衍生物的抗神经炎活性及机制研究

2.1 引言

Sarcodonin A是一种从鳞盖肉齿菌Sarcodon scabrosus(Fr.)Karst.的子实体中分离出来的典型的cyathane型二萜,对NGF诱导的大鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞中的神经突起生长具有显著的促进作用(Shi et al 2011)。Sarcodonin A及其19-O-亚油酸基、19-O-油酰基、19-O-硬脂酰和19-O-酰基衍生物通过局部应用对12-O-十四烷基佛波醇-13-乙酸酯(TPA)诱导的小鼠耳炎症具有抑制活性(Kamo et al 2004)。此外,与Sarcodonin A结构类性的neosarcodonin O可有效抑制LPS激活的巨噬细胞Raw264.7中NO的生成(Han et al 2013)。这些报道提示了Sarcodonin A可能具有潜在的抗神经炎活性。因此,我们围绕Sarcodonin A(1)及其六种衍生物(图2-1),即19-O-苯甲酰衍生物(2-6)和14,19-O-乙酰衍生物(7),以LPS诱导的BV-2小鼠小胶质细胞和HMC3人小胶质细胞为体外模型测试其抗神经炎症活性。进一步,从调控小胶质细胞M1/M2极化的角度阐释其抗神经炎的作用机理。最后探讨参与其中的细胞信号通路。以此初步揭示Sarcodonin A及其衍生物抗神经炎的分子机制。这些研究将为抗AD药物的开发提供有益的参考。

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第三章 三烯霉素Trienomycin A抗神经炎机制的初步探索

3.1 引言

天然先导化合物是创新药物研究的重要基础。目前超过50%的临床药物都直接或间接来源于天然产物或其衍生物。安莎霉素(ansamycins)类化合物是一类主要由放线菌产生、结构较复杂的大环内酰胺类化合物。安莎霉素类化合物大都有较强的抗癌、抗病毒及抗真菌生物活性。例如格尔德霉素(geldanamycin)和美登木素(maytansine)衍生物用于肿瘤治疗,利福霉素(rifamycins)的衍生物用于治疗结核等(孟庆国 & 刘浚 2000)。这类抗生素由于其复杂的结构、较强的生物活性以及较好的成药性,引起国内外的广泛关注(Skrzypczak & Przybylski 2022)。

我们通过靶向神经炎症筛选体系,从本实验室化合物库中筛选到天然小分子化合物三烯霉素A(Trienomycin A,HQ4),属于安莎霉素类化合物(图3-1)。2015 年《Nat. Prod.Rep.》报道了代表性化合物 HQ4 的研究现状,对白血病、神经炎具有很强的抑制活性,但仅报道了有限的构效关系,作用机制尚不清晰,临床潜力有待进一步挖掘(Larsen et al 2015)。因此,深入探讨 HQ4 抗神经炎的功能和机理具有重要的科学意义和临床应用前景。

在本研究中,我们以LPS诱导的BV-2小胶质细胞为体外模型测试其抗神经炎症活性。进一步观察了HQ4作用下小胶质细胞M1/M2标志性蛋白的含量变化情况,最后探讨参与其中的细胞信号通路,以初步探索HQ4抗神经炎症相关的作用机制。

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3.2实验方法

3.2.13.3.1一氧化氮(NO)检测

同第二章2.3.4

3.2.2 Western blotting

1)提取细胞总蛋白

在6 cm培养皿中培养的BV-2细胞(5×105个细胞/mL)经HQ4(0.01、0.02、0.04 μM)和阳性对照坦螺旋霉素(17-AAG,0.6 μM)、槲皮素(QU,20 μM)预处理30 min,然后加入LPS(1 μg/mL)诱导1 h(用于检测ERK1/2、p38 MAPK和JNK的磷酸化水平、Nrf2、HO-1和TLR4的蛋白表达),6 h(用于检测STAT3的磷酸化和HO-1的表达)或24 h(2×105个细胞/mL)(用于检测COX-2、iNOS、COX-1和ARG-1的蛋白表达)。为了确定不同时间蛋白的表达量差异,分别在0、3、6、12 h时收集蛋白。

2)分离核质蛋白

为了检测NF-κB p65的核质转移情况,在9 cm培养皿中培养的BV-2细胞(5×105个细胞/mL)分别经HQ4(0.01、0.02、0.04 μM)和阳性对照17-AAG(0.6 μM)预处理30 min,然后加入LPS(1 μg/mL)1 h。为了检测STAT3的核质转移,培养的BV-2细胞分别经HQ4(0.01、0.02、0.04 μM)和阳性对照槲皮素QU(20 μM)预处理30 min,然后加入LPS(1 μg/mL)5.5 h。

其他内容同第二章2.3.7 

第四章 研究结果与创新

4.3 展望

4.3.1 鸟巢烷二萜Sarcodonin A及其衍生物的抗神经炎作用及机制研究

上述前期研究表明,通过体外神经炎细胞模型发掘了活性显著优于母体(1)的溴代19-O-苯甲酰基衍生物(6)。继而从多个层面阐明了1和6是通过调节小胶质细胞BV-2 M1/M2表型的动态平衡,逆转LPS引发的M1极化来发挥抗神经炎活性,并对其作用的细胞通路进行了初步探索。然而,为了阐明其作用的具体靶点及机制,还需要提供更多体内外抗炎特性的证据,后续将从以下方面开展进一步的研究:

(1)相比于细胞系,原代细胞离体时间短,更多保留了体内原始组织的生物学特征,能更好的反映细胞在体内的生长状态,因此可通过建立原代细胞炎症模型,从而获得与体内生理功能更接近的数据。

(2)寻找靶标,对衍生物的化学结构与靶标间的作用机制进行探讨。

(3)建立科学合理的神经炎症动物模型,进行体内抗神经炎活性评价。

4.3.2 三烯霉素A 的抗神经炎机制研究

上述前期研究基础表明,筛选到的天然小分子化合物 HQ4 能够安全有效地抑制 LPS 诱导的 BV-2 细胞 NO 的产生,可显著抑制促炎酶 iNOS 和 COX-2 的表达水平,在细胞水平表现出优越的抗炎活性。其极低的 IC50说明其极具后续深入研究和开发的价值。后续将从以下方面展开研究:

(1)在HQ4 结构基础上进行结构修饰和SAR研究以获得活性更高且易透过BBB的衍生物。

2)建立科学合理的神经炎症动物模型,并进行体内活性评价和机制。

参考文献(略)

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