具有神经保护和降低体温双重功效抗脑缺血再灌注损伤药物先导化合物的发现研究

Cerabral stroke is an acute cerebrovascular disease that causes the largest number of disabled people and ranks the second most fatal disease in the world in recent years, and ischemic stroke (IS) accounts for 80% of all cerebral stroke cases. Ischemia-reperfusion injury after thrombolytic therapy or surgical treatment is an important pathological mechanism for the damage of brain tissue in IS patients. Edaravone, a free radical scavenger, and several other drugs have been used to reduce neuropathy in patients with IS, but there is still a severe lack of effective therapeutic agents for cerebral ischemia-reperfusion injury. The pharmaceutical development of neuroprotective agents focused on the key pathological injuries in acute phase of IS is a hot research area at present. Our previous investigation revealed that 28-O-caffeoyl betulin possesses significant neuroprotective activity against cerebral ischemia-reperfusion injury in rat model by inhibition of both neuronal death and inflammatory reaction of glial cells, and has also the beneficial efficacy of hypothermia against IS neurological damage. Based on the previous findings and the structure of 28-O-caffeoyl betulin, this project intends to explore leading compound with potent dual efficacies of neuroprotection and hypothermia for the treatment of cerebral ischemia-reperfusion injury, and to explore the binding proteins relevant to the neuroprotective activity by designing and synthesizing biotin-labeled molecular probes.

脑卒中是近年来全球致残人数排名第一、致死人数排名第二的急性脑血管疾病，其中缺血性脑卒中（Ischemic Stroke，IS）占全部脑卒中发病病例的80%。经过溶栓药物或手术治疗疏通血管后发生的缺血再灌注损伤是造成IS患者脑组织损伤的重要病理机制。自由基清除剂依达拉奉等药物被用于减轻IS患者的神经病变，但临床目前仍严重缺乏有效的脑缺血再灌注损伤治疗药物。研发针对IS急性期疾病发展关键病理环节的神经保护剂是当前热点研究领域。我们前期研究发现28-O-咖啡酰基白桦脂醇对大鼠脑缺血再灌注损伤模型具有显著的神经保护活性，可抑制神经元死亡和胶质细胞炎症反应，并具有降低体温这一对减轻IS神经损伤有益的作用。本项目拟在已有工作基础上，发现基于28-O-咖啡酰基白桦脂醇结构的具有更好神经保护和降低体温功效的抗IS缺血再灌注损伤神经保护剂先导化合物，并通过设计合成分子探针分析其与神经保护活性相关的结合蛋白。

脑卒中是近年来全球致残人数排名第一、致死人数排名第二的急性脑血管疾病，其中缺血性脑卒中（Ischemic Stroke，IS）占全部脑卒中发病病例的80%。经过溶栓药物或手术治疗疏通血管后发生的缺血再灌注损伤是造成IS患者脑组织损伤的重要病理机制。自由基清除剂依达拉奉等药物被用于减轻IS患者的神经病变，但临床目前仍严重缺乏有效的脑缺血再灌注损伤治疗药物。研发针对IS急性期疾病发展关键病理环节的神经保护剂是当前热点研究领域。我们前期研究发现28-O-咖啡酰基白桦脂醇（B-CA）对大鼠脑缺血再灌注损伤模型具有显著的神经保护活性，可抑制神经元死亡和胶质细胞炎症反应，并具有降低体温这一对减轻IS神经损伤有益的作用。.在化合物B-CA已被证明可减少MCAO损伤引起的脑梗死体积的基础上，为进一步了解其作用机制，我们使用基于1H-NMR的代谢组学方法研究了B-CA对大鼠MCAO后脑代谢的影响。结果显示，使用B-CA进行治疗可改善缺血性中风途径中的能量代谢功能障碍、氧化应激和神经递质代谢紊乱，三个磷脂相关代谢产物（O-磷酸胆碱、O-磷酸乙醇胺、sn-甘油-3-磷酸胆碱）和 N-乙酰基天门冬氨酸（NAA）显著改善。结果表明，B-CA可能通过增强大鼠MCAO后皮质中观察到的代谢变化来提供神经保护作用。.此外，我们在已有工作基础上合成了一系列B-CA的结构类似物。生物活性测试表明B-CA的3位羟基结构变化对降低体温作用的影响不大；含有咖啡酰基结构类似片段的4-(3,4-二羟基苯基)-4-羰基丁酸正戊酯（PDPOB）等化合物对氧糖剥夺/复氧（OGD/R）诱导的神经细胞损伤具有显著的保护作用，且PDPOB对大鼠短暂性大脑中动脉栓塞（MCAO）模型具有显著的神经保护作用。研究发现PDPOB具有减轻LPS诱发小胶质细胞炎症和降低MCAO大鼠脑内促炎因子的药理作用；揭示了PDPOB可下调炎症条件小胶质细胞的ERK、p38、JNK和Akt磷酸化水平，上调炎症条件小胶质细胞的AMPK-alpha的磷酸化水平。.另外，我们还对民间用于脑卒中治疗的中药竹沥进行了化学成分和生物活性研究，发现了数个具有神经细胞保护、清除自由基和抗氧化功效的天然化合物。.本项目研究结果为研发新型抗缺血性脑卒中药物提供了重要科学依据和有价值的先导化合物结构信息。