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研究目的神经退行性疾病是因各种原因引起神经元发生进行性损害,导致结构和功能障碍的一类疾病的总称,包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),帕金森病(Parkinson’s disease)、亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)、肌萎缩性侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)等。目前,针对各种神经退行性疾病还没有广谱的治疗策略和制剂;除了用于增加或减少神经递质水平的药物外,现用临床药物往往治标不治本。神经退行性疾病的病理学与氧化应激、线粒体机能障碍、兴奋性毒性、Ca2+内流、免疫炎症、自噬及金属离子等联系紧密。由于其发生受诸多因素影响,因此仅针对单个途径或者单个靶标给药难以得到满意的疗效,当前“一个药物一个靶点”的主流模式无法从根本上治疗此类疾病,今后药物化学的研究必然向“多功能、多靶点”(MFDs、MTDs)的模式转变。在此背景下,本课题采用药物合成化学中的“前药”、“拼合”及“电子等排”等原理,以具有多功能、多靶点效应的天然中草药川芎的主要成分川芎嗪为结构母核,设计并合成了一系列新型川芎嗪衍生物。其中,化合物CT-011及化合物CT-006因具有较好的综合效应,有望成为治疗神经退行性疾病如AD、PD的候选药物分子。研究方法化学合成,波谱解析(ESI-MS、1H NMR、14C NMR及EA),体外非细胞体系自由基清除筛选,体外IAA氧化损伤模型筛选,MTT检测细胞存活率、LDH细胞毒性测试及Hoechst/TUNEL凋亡实验,荧光探针检测各种自由基、线粒体膜电位(?Ψm)及Ca2+内流实验,荧光报告基因实验,Western blot,免疫荧光,实时荧光定量PCR,APP/PS1双转基因小鼠实验,MPTP小鼠实验。研究结果本课题共设计并合成了14个新型川芎嗪衍生物,其中,大部分川芎嗪衍生物都具有良好的自由基清除及细胞保护作用,且呈现出一定的浓度依赖性;而CT-011和CT-006在体外非细胞体系自由基清除及IAA氧化损伤实验中显示出更好的自由基清除能力及神经保护活性,故本课题确定CT-011及CT-006作为目标化合物进行了深入的活性及其作用机理研究。本课题研究发现:1)CT-011对多种因素(IAA/t-BHP/glutamate)诱导的细胞损伤均具有很强的保护活性。这得益于其独特的多功能作用机理:(1)能直接清除和抑制神经细胞内自由基的过量生成;(2)通过激活PI3K-Akt、抑制GSK3β通路保护glutamate诱导的神经细胞损伤;(3)可激活glutamate损伤小脑颗粒细胞PGC1α-Nrf2-ARE信号通路,上调其编码的内源性抗氧化蛋白HO-1的表达。2)CT-006对多种因素(IAA/t-BHP/glutamate/MPP+)诱导的神经细胞损伤均具有很强的保护活性。其独特的多功能作用机理表现为:(1)能直接清除和抑制神经细胞内自由基的过量生成;(2)能抑制Ca2+内流;(3)通过激活PI3K-Akt、抑制GSK3β信号通路保护MPP+诱导的神经细胞损伤;(4)在i PS诱导分化的多巴胺能神经元可激活MEF2D-PGC1α和Nrf2-ARE信号通路。3)CT-006能显著改善APP/PS1小鼠的认知功能及MPTP诱导PD小鼠的运动行为学受损。CT-006在PD小鼠模型能显著提高纹状体内多巴胺及其代谢产物含量,增加黑质区多巴胺神经元数目,CT-006作用明显强于临床药物Rasagline。初步作用机理研究显示CT-006可在小鼠体内能抑制CDK5、激活MEF2D-PGC1α信号通路保护多巴胺神经元。结论激活MEF2-PGC1α及Nrf2-ARE信号通路可能是与多种神经退行性疾病神经保护治疗的新靶点。合成的化合物CT-011及CT-006因具有多功能、多靶点效应,有望成为治疗神经退行性疾病如抗AD、PD多靶点的候选药物分子。