基于秀丽隐杆线虫体内筛选法的两种云实属药用植物中抗AD活性化合物发现及作用机制研究

Alzheimer's disease (AD) is neurodegenerative diseases among aging people which leads to memory loss and cognitive dysfunction and is difficult to heal after the onset. The main method of treatment is limited to short-term relief of symptoms onset. Our previous study found that two extracts of Caesalpinia plants C. minax and C. minax can delay paralysis in Aβ transgenic Caenorhabditis elegans CL4176, suggesting that two plants have a certain role in the anti-AD. From active fractions we isolated 32 compounds including 6 new compounds. This project will use Aβ transgenic C. elegans as pathological model for discovering anti-AD activity candidates. By tracking the activity, compounds are isolated and their structures are identified. Further, it is validated by their protective effects on PC12 from cytotoxicity induced by amyloid β and their promotion on its neurite outgrowth in vitro, their alleviation of AD symptoms in vivo in APP/PS1 transgenic mouse. By means of a chemical transformation, we will get a series of derivative compounds, showing a possible role of treatment of AD. Finally, the mechanisms of compounds for anti-AD will be revealed by paralysis phenotype assay, Aβ gene expression and Aβ aggregation analysis, oxidative stress capacity detection and acetylcholine esterase expression analysis and acetylcholine level measurement, and inflamation like TNFA α homolog gene expression analysis. Our results will provide important theoretical basis for discovering new anti-AD lead compounds.

阿尔茨海默病(AD)是一种以记忆和认知功能障碍为主要症状，多发于老年群体的神经退行性疾病，发病后较难治愈，目前主要的治疗方法仅限于短期缓解发病症状。项目前期研究发现两种云实属植物刺果苏木和喙荚云实提取物具有减缓Aβ转基因秀丽隐杆线虫AD表型，提示这两种云实属植物具有一定的抗AD活性。从活性部位已分离得到32个化合物，其中6个为新化合物。在此基础上，本项目拟采用AD线虫为筛选工具，通过抗AD活性跟踪分离得到单体化合物，并鉴定其结构。采用PC12细胞和APP/PS1双转基因小鼠分别进行体外和体内水平抗AD活性验证。通过化学转化手段，对其结构进行修饰和改造，得到一系列衍生化合物，从中筛选出抗AD活性化合物。最后，检测受试化合物对Aβ表达和聚集、AChE表达和ACh水平，体内氧化胁迫状态和类炎症因子表达的影响，探讨研究活性化合物抗AD作用的可能机制，为寻找新的抗AD先导化合物提供重要的理论依据。

阿尔茨海默症(Alzheimer's disease, AD)是一种多发于老年群体的病程缓慢的神经退行性疾病，主要临床表现为认知和记忆能力的损伤，伴随而来的是行为、情绪、人际交往等日常生活能力减退。目前，已经开发出一些治疗AD的药物，但这些药物仅限于短期缓解发病症状且具有一定的副作用。天然产物一直以来都是新药发现的源泉，天然产物的药效学研究是开发新药分子实体的有效途径。项目研究发现两种云实属植物刺果苏木和喙荚云实提取物具有减缓Aβ转基因秀丽隐杆线虫AD样病理特征的作用，提示这两种云实属植物具有一定的抗AD活性。我们对这两种云实属植物的植物化学成分开展了详细的研究，从中共分离鉴定出化合物40个，其中包含6个新的二萜和1个新颖结构骨架的二萜。利用秀丽隐杆线虫AD病理模型快速评价了项目所分离获得化合物的抗AD活性，结果发现部分化合物能显著延缓AD线虫的麻痹，提示这些化合物在一定程度上具有预防或治疗AD的潜在活性，是潜在的抗AD先导化合物。我们选择活性好且量丰的化合物caesalmin C开展了抗AD作用机制研究。研究结果发现caesalmin C能够降低AD线虫对外源性5-HT的超敏感性，减缓AD线虫神经系统中过量表达的Aβ蛋白所产生的毒性；caesalmin C对线虫体内Aβ蛋白水平的抑制作用具有特异性，能在不影响正常蛋白表达的情况下降低Aβ蛋白水平；通过qRT-PCR进一步发现，caesalmin C通过下调ace-1和上调sod-3、gst-4的表达发挥其抗AD作用。项目研究结果不仅丰富了天然产物结构库，更为新型抗AD先导化合物的发展提供了重要的理论依据。