靶向雌激素受体特异性超激动活性化学探针分子的构建及用于雌激素受体介导的神经保护作用研究

Recent studies have shown that estradiol is a brain-derived neuroprotective factor in males and females and that it is proposed to be a preventive and protective factor in Alzheimer’s disease (AD). However, the underlying mechanism remains unknown, and there is an urgent need to verify whether estrogen receptors (ERα and ERβ) can be used as a clinical therapeutic target for AD. Therefore, understanding the mechanisms of estrogen action will be crucial for early intervention to delay or prevent Alzheimer’s disease. In previous study, thiophene-core ER ligand was known for its high-affinity, subtype-selectivity and distinct superagonist activity to ER. Herein, novel specific fluorescent probes with superagonist activity will be designed for ERα/β imaging, which are based on the structure of the thiophene-core ER ligand and followed the principle of intermolecular charge transfer (ICT) and structure-activity relationship (SAR) of ER ligands. Thus, we will investigate the mechanism of estrogen receptor-mediated neuroprotective signaling in in vitro and in vivo models of AD by combining molecular imaging techniques, which aimed to observe the role of ERα and ERβ in the brain and open the possibility of using specific superagonist ER ligands to promote neuroprotection. These specific probes will offer a powerful method for the analyses of ERα/β expression and localization, and it will be an attractive tool for verifying the role of ER in the activation of neuroprotective mechanisms, which may greatly contribute to the development of new drugs for the treatment of AD in the future.

雌激素作为一种脑神经保护因子，对阿尔茨海默病（AD）的预防和治疗具有积极作用，但作用机制尚不甚清楚，雌激素受体（ER，包括ERα和ERβ）能否作为AD的临床治疗靶标也亟待研究。于此，深入开展ER介导的神经保护作用研究，对实现AD的早期干预，延缓或阻止AD的发展进程具有意义。本课题基于前期发现的噻吩母核ER配体具有高亲和力、超激动活性及ERα/β亚型可选择性调控等特点，结合分子内电荷转移机理及ER配体的构效关系，拟构建一类靶向ER特异性超激动活性小分子荧光探针用于ERα/β特异性显影；同时结合分子影像技术，在AD细胞和动物模型中开展ER介导的神经保护作用机制研究，以期探讨不同ER亚型在介导神经保护过程中的作用及ERα/β特异性超激动剂用于AD治疗的有效性。本项目的实施将为研究ERα/β在神经靶细胞中表达、定位及激活后的下游事件提供理论依据和研究工具，对AD的临床治疗和创新药物研制具有意义。

近年来，雌激素类药物在防治阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病中的作用受到极大关注，但对其治疗地位和作用机制尚存在较大争议，雌激素类药物对AD的治疗地位与价值也远未获得临床认可。目前尚不能确定是否两种雌激素受体亚型（ERα和ERβ）都参与了神经元退化过程中的神经保护作用，但已有研究结果显示，ERα和ERβ所起的作用并不一致。本课题在前期工作基础上，以噻吩为母核，分别制备了ERα和ERβ两类亚型选择性超激动活性配体，利用Aβ25-35诱导神经母细胞瘤SH-SY5Y损伤和通过慢病毒载体技术构建APP751swe过表达载体，感染SH-SY5Y，构建了稳定、高表达的APP751swe 神经细胞株，成功得到两种AD细胞模型，用于药物活性筛选及作用机制研究。通过细胞活性CCK8检测，我们发现ERβ选择配体较ERα选择性配体对两种AD细胞模型均具有较好神经保护作用。后续实验中我们发现Aβ25-35诱导的AD细胞模型不稳定、重复性不好，因此后期实验我们选择APP751swe SH-SY5Y作为AD细胞模型。神经保护机制研究发现，ERβ选择配体处理AD细胞后，细胞活力较对照组有明显提高，乳酸脱氢酶（LDH）检测发现ERβ选择配体保护作用与诱导LDH释放量降低相关，另外ATP检测发现药物处理后ATP显著升高，揭示保护作用也可能与减少线粒体损伤相关。最后我们开展了AD相关基因检测，发现经ERβ选择配体处理后APP751swe SH-SY5Y细胞中4种AD相关基因：粒体转录因子A （Mitochondria transcription factor A, TFAM）、自噬蛋白5（Autophagy protein 5, ATG5）、线粒体融合基因2 （mitofusin-2, MFN2）、突触小泡蛋白（Synaptophysin, SYP）的mRNA表达水平均有显著提高，动物水平的实验结果我们正在进行中。本课题在研期间发表SCI论文4篇，协助培养研究生两名。