基于双靶点策略的异甘草素衍生物的设计、合成与抗阿尔茨海默病活性研究

. Due to the multi-pathogenesis of AD, there are many attractive targets for the development of anti-AD drugs, and the multi-factor nature of this disease calls for multi-target-directed compounds which can be beneficial for AD treatment. One of the current strategies is to develop novel anti-Alzheimer agents with multiple potencies, and the strategy of combining these properties in one structure was confirmed to be successful. On the basis of Aβ and 5-LO in the pathogenesis of AD may be a mechanism-based contact, We suggest that molecules with 5-LO and Aβ aggregation inhibition have many advantiages. it is thought to be more therapeutic potent than classical inhibitors and potentially responsible for fewer side effects. In this project, a series of novel Isoliquiritigenin derivatives are designed, synthesized and evaluated as potential dual inhibitors for Aβ aggregation and 5-LO for the treatment of AD. Molecular docking study with MOE is also carried out to understand the binding mode of compounds with targets, and SAR analysis by binding mode. In order to evaluate the efficacy of the derivatives, further investigations of the most active compound in vivo experiments are carried out. This study provide potentially important information for further development of ISL derivatives as multifunctional agents for AD treatment.

阿尔茨海默尔病(AD)病因复杂，发展过程涉及多个发病机理，针对AD发病机理中涉及的多个靶点来设计小分子化合物，使其具有同时作用于两个或以上的靶点的能力，这些多靶点的设计策略经初步活性研究证明是可行的。 本课题基于Aβ和5-LO在AD发病机制的联系，提出新的双靶点抗AD药物研究策略，研究既能以大脑中的5-LO和Aβ为靶点，又能显著减少淀粉样蛋白斑块形成的抗AD药物。 在前期工作基础上，以天然产物异甘草素为母体，基于异甘草素和靶点的结构，设计并合成结构新颖的异甘草素衍生物。分别对化合物抑制5-LO和Aβ自聚集的活性，抑制由5-LO诱导的Aβ聚集作用，神经细胞毒性进行测试，总结初步的结构效关系。计算机模拟分子对接技术研究化合物与靶点的结合模式和分析构效关系。通过初步动物实验印证所获得化合物的药效，为发展高效、低毒副作用的具有靶向性的异甘草素类抗AD新药提供物质基础和理论依据。

本课题基于Aβ和5-LO在AD发病机制的联系，提出双靶点抗AD药物研究策略。分别对异甘草素(ISL)、染料木素和甘草碱进行结构修饰合成了80多个衍生物。对这些化合物进行了系统的体外活性评价，成药性研究,动物实验验证化合物的药效。.1)设计和合成ISL的类似物50个。进行多靶点抗AD活性研究，包括对5-LO和Aβ靶点抑制作用及神经细胞毒性研究。SAR研究表明，它们对5-LO和Aβ靶点抑制作用的活顺序一致：(酰胺类，R=环状胺) > (酰胺类，R=芳基胺)≈醚类 > (酰胺类,R=烷基胺)≈酸 > 酯。不同类型的胺基，活性大小表现出一定的规律，活性高低顺序为:脂环胺 > 芳香胺 > 烷基胺。分别连接有六元脂环胺甲基哌嗪、吗啉、哌啶的化合物4b、4c和 4d的IC50值分别达到2.2μM, 5.9μM和3.2μM。运用CD和EM技术，初步研究了化合物抑制Aβ(1-42)自聚集的机制。结果表明：化合物能减少Aβ自聚集过程中的β-折叠的形成和纤维形态的变化。.2)以染料木素为母核共合成了20多个化合物，进行了多靶点抗 AD 的活性测试：具有一定的抑制A自聚集活性抗氧化、金属螯合作用。.构效关系研究表明：取代基R是影响化合物AChE/BuChE的抑制活性的重要因素,活性顺序是吡咯烷取代>咪唑取代的化合物，其中化合物5a显示较强的抗氧化活性，ORAC值为1.21 。采用酶动力学表明5a与AChE的作用是典型的混合型抑制，化合物5 a-d显示出有效的铜离子螯合能力，并且低毒。可作为先导物进行深入的活性评价。.3)以甘草碱为母核合成了新的甘草碱衍生物14个，进行了抗AD活性评价。这些衍生物具有较强的抑制Aβ自聚集作用。化合物5f对AChE的抑制活性最好，对BuChE也显示很好的抑制活性，其IC50值分别为0.72μM和0.16μM,从Lineweaver-Burkplot和Molecularmodeling的研究结果表明，5f是AChE的非竞争性抑制剂。此外,5f在50μM时对PC12和HepG2细胞无明显毒性。.4)初步成药性评价：使用ACD/Labs工作站计算预测和实验研究5f溶解度和对细胞膜的穿透性，符合成药性五原则。最后通过动物体内实验证实化合物5能显著改善东莨菪碱诱导的ICR小鼠认知功能。因此建议全面、系统地对甘草碱衍生物进行抗AD研究。