白藜芦醇对朊病毒抑制作用的体内药效评价及作用机理研究

Prion diseases are composed of a group of fatal neurodegenerative disorders, represented by Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) in human and bovine spongiform encephalopathy (BSE) in cattle. To date, hunting for efficacious prophylactic and therapeutic tools still puzzles scientists in the area for prion research. It has been proposed that the natural phytoalexin resveratrol plays important roles in neuroprotection in various neurodegenerative diseases including ALzheimer`s disease, Parkinson`s disease, and so on. Our recent study has also shown that resveratrol could eliminate PrPSc in a scrapie agent Chandler strain stably infected cell line SMB-S15. Moreover, infectivity of SMB-S15 cells on the sensitive rodent CD1 mice has thoroughly eradicated after exposing to resveratrol for one-week. However, it remains to be settled whether the effect of resveratrol could be mimicked in vivo. In the present study, the function of resveratrol in prion infected animal models will be evaluated by comparing disease progression, experimental scrapie symptoms and neuropathological characteristics. The mechanisms underlying the PrPSc eliminating effects of resveratrol will also be characterized, which will surely bring new insights into prion pathogenesis research and provide new drug targets in disease treatment study.

以疯牛病和人类克雅氏病为代表的高度致死性朊病毒病，对社会危害极大。寻找潜在的治疗靶点，开发有效的抗朊病毒药物已成为目前朊病毒病研究的重点和难点。已有研究证实非黄酮类多酚化合物白藜芦醇具有显著的神经元保护功能，其治疗神经退行性疾病的潜在药用价值逐渐被人们所重视。我们研究发现，白藜芦醇可清除染毒细胞SMB-S15中的朊病毒，并消除该细胞在动物接种试验中的感染性，提示白藜芦醇对朊病毒感染引起的神经退行性改变具有保护作用，但机理不详，仍缺乏系统的体内试验证据。本项目拟在以朊病毒毒株263K感染的仓鼠为研究对象，通过比较白藜芦醇处理组与对照组对朊病毒的易感性以及神经病理改变，评价其对朊病毒病的治疗效果；并且通过体外分子细胞生物学实验，系统研究白藜芦醇治疗朊病毒诱导神经退行性改变的分子机制，综合评价白藜芦醇对朊病毒病的治疗作用，同时明确其作用靶点，为研制有效的预防和治疗朊病毒病的相关药物奠定理论基础。

寻找潜在的治疗靶点，开发有效的抗朊病毒药物是目前朊病毒病研究的重点和难点。已有研究证实白藜芦醇Res能够消除稳定感染羊瘙痒因子Chandler株的SMB-S15细胞中朊病毒（PrPSc），使其失去对实验动物的致病性。本研究通过朊病毒感染的细胞模型，朊病毒体外扩增体系（蛋白质体外错误折叠循环扩增，PMCA和实时震动诱导蛋白扩增，RT-QuIC）和生物分子相互作用分析(Biacore)系统，从细胞水平和分子水平充分研究了白藜芦醇(Res)及其类似物，紫檀茋(Pte)和白皮杉醇(Pic)与PrPSc复制增殖的关系。结果显示三种芷类均能有效抑制SMB-S15细胞中PrPSc的复制，在相同工作浓度下Res的抑制效果最强，其次分别是Pic 和Pte。使用细胞朊病毒(SMB-S15细胞裂解液)和脑朊病毒(S15、139A或ME7感染小鼠的脑组织匀浆)为种子的小鼠PMCA结果显示，三种药物均对朊病毒扩增有抑制活性，其中Res的抑制活性最高，其次分别为Pic和Pte。小鼠RT-QuIC结果也证明了这三种芷类化合物均能有效抑制体系中朊蛋白纤维的形成，但作用效果最强的是Pic，其次是Res，Pte作用效果最弱。此外，以另一种啮齿动物（仓鼠）脑源性朊病毒为种子的PMCA和RT-QuIC结果均显示，Pic作用效果最强，其次是Res、Pte。另外，Biacore的结果显示，Res对小鼠和仓鼠重组PrP的亲和力强于Pte；小鼠重组PrP与这两种化合物的亲和力比仓鼠重组PrP强。这些数据表明，芷类化合物具有抑制不同种类PrPSc体外复制的能力，抑制作用可能跟化合物与PrPs的分子结合活性有关, 这必将为研制有效的预防和治疗朊病毒病的相关药物奠定理论基础。