海洋甾体系列化合物的合成及其对神经元的保护作用与机制

摘要

随着社会的老龄化，神经退行性疾病，如阿尔滋海默氏疾病(Alzheimer'sDisease，AD)、帕金森氏病(Parkinson's Disease，PD)脑缺血等已经成为致残的主要原因。抑制或者延缓此类疾病的发生发展成为当前医学研究的一大课题。甾体类化合物在中枢神经系统中发挥着重要的作用，已有证据表明中枢神经系统和外周神经系统都可以合成甾体，这些甾体在调节神经递质的传递、促进神经元的存活、髓鞘的再生、以及学习记忆等方面起着重要的作用。甾体类化合物有望为神经退行性疾病的治疗提供有趣的线索。
　　 海洋拥有丰富的物种资源，含有种类繁多的化合物，这些化合物具有多种多种多样的生物活性尤其是神经活性。近些年由于陆生药用动植物资源的相对匮乏以及过度开发，使得开发海洋、向海洋索取药物变得尤为重要。目前已有几种海洋来源的化合物进入临床研究或正应用于神经性疼痛、精神病以及老年痴呆等疾病的治疗。
　　 我们实验室近年来发现了以YC-1为代表的一系列甾体化合物具有神经保护作用。本文以YC-4、内源性氧代固醇YC-5为代表，用局灶性脑缺血动物模型，缺氧、谷氨酸引起的原代培养的皮层、小脑颗粒神经元损伤的细胞模型作为评价体系，对其进行了体内外神经保护作用的研究；并进一步对此类化合物的神经保护机制进行了初步探讨。希望本文的研究能为脑缺血等神经退行性疾病的新药开发提供线索和帮助。
　　 第一章海洋甾体YC-1系列化合物的合成以及初步构效关系分析
　　 本章首先以猪去氧胆酸为原料通过一系列化学反应进行了YC-1的合成，接着又进行了以YC-4、YC-5为代表的系列衍生物的合成以及初步构效关系分析。
　　 方法:
　　 1.YC-1的合成
　　 1.1甾核的A/B环的构筑：
　　 以猪去氧胆酸为原料，通过5步反应将猪氧胆酸A、B环的顺式构型转变为反式构型得3β羟基产物；通过与NBS反应立体专一地生产5α溴、6β羟基产物，经过DIB氧化得环醚化合物，再用锌粉还原环醚化合物得5，6位双键和19位羟基；用MCPBA氧化5，6位双键得环氧化合物，最后在酸性条件下开环得四羟基产物。1.2侧链的改造：
　　 首先侧链末端的羧基通过与SOCl2生成活泼的酰氯，然后将酰氯与制备好的Cd[CH(CH3)2]反应得到侧链末端的异丙基；最后通过witting反应将24位羰基转换成亚甲基。
　　 2.YC-4、YC-5的合成
　　 首先对岩藻甾醇进行乙酰化保护3位羟基，然后分别通过臭氧氧化以及锌粉还原得到24位酮基，通过与NBS、DIB、锌粉反应最终得YC-4；YC-5的合成是以胆固醇为原料，通过MCPBA作用下的环氧化、以及酸性条件下的开环这两步反应得到的。
　　 3.初步构效关系分析
　　 以谷氨酸引起的小脑颗粒神经元的损伤这一模型对合成的系列化合物的神经保护活性进行评价，评价指标是LDH的释放，并结合化合物的结构进行了初步构效关系的分析。
　　 结果:
　　 通过12步反应合成了YC-1,产率10.4％；通过6步反应合成了YC-4产率26.8％；通过2步反应得到YC-5，收率95％；同时合成了一系列类似物。
　　 第二章 YC-4对缺氧、谷氨酸引起的小脑颗粒神经元损伤的保护作用
　　 本章以缺氧、谷氨酸引起的小脑颗粒神经元兴奋毒性损伤的细胞模型作为评价体系，进行了体外部分的实验，研究化合物YC-4对神经元的保护作用。
　　 方法:
　　 小脑颗粒神经元的原代培养；二乙酸荧光素(fluorescein diacetate，FDA)活细胞染色测定神经元存活率；碘化丙锭(propidium iodide，PI)死细胞染色测定神经元死亡率；LDH释放测定细胞损伤程度；Hoechst33258荧光素核染色观察神经元核形态。
　　 结果:
　　 体外培养了8d的小脑颗粒神经元，给予不同的药物，24h后相差显微镜以及FDA活细胞染色、PI死细胞染色的观察结果表明：200μmol·L-1的谷氨酸以及缺氧可以使85％左右的小脑颗粒神经元呈现死亡的表现，而YC-4可以浓度依赖性地抑制谷氨酸以及缺氧引起的神经元死亡；Hoechst33258核染色结果显示：200μmol·L-1的谷氨酸以及缺氧导致小脑颗粒神经元细胞核明显固缩，而YC-4组细胞核染色质均匀分布；LDH释放实验进一步表明：YC-4可以浓度依赖性地减轻谷氨酸以及缺氧引起的神经元的损伤。
　　 结论:
　　 YC-4能够抑制缺氧以及谷氨酸引起的神经元损伤。
　　 第三章 YC-4对小鼠局灶性脑缺血的保护作用
　　 本章以大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery obstruction，MCAO)法制作的小鼠局灶性脑缺血的动物模型作为评价体系，进行了体内部分的实验，研究了YC-4对局灶性脑缺血的保护作用。
　　 方法:
　　 大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery obstruction，MCAO)法制作局灶性脑缺血动物模型；用激光多普勒检测脑血流的方法判断模型是否建立成功；通过行为学评分、TTC染色等观察YC-4对神经元的保护作用。
　　 结果:
　　 YC-4能够改善MCAO小鼠的神经功能；YC-4能够减少MCAO引起的大脑局灶性脑缺血的体积。缺血前1h静脉注射6mg.kg-1 YC-4组缺血体积较溶剂对照组明显减少(p<0.01)，神经功能也有明显的改善(P<0.05)；缺血后1h给药组缺血体积以及神经功能评分较溶剂对照组仍有差异(p<0.05)，但缺血后3h给药组缺血体积较溶剂对照组虽有所降低但没有统计学差异，神经功能评分也没有差异。
　　 结论:
　　 YC-4对MCAO所致小鼠局灶性脑缺血具有保护作用。
　　 第四章 YC-4对缺氧、谷氨酸引起的神经元损伤的保护机制
　　 在体内外药效学研究的基础上，本章进一步对YC-4的作用机制进行了探讨。利用钙离子的特异性荧光探针观察YC-4对谷氨酸引起的神经元胞浆钙升高的影响。
　　 方法:
　　 以钙离子的特异性荧光探针Fluo-3作为指示剂，用激光共聚焦显微镜观察YC-4对谷氨酸引起的皮质神经元胞浆钙升高的影响；将NMDA受体转入HEK-293细胞，并用RT-PCR和Western blot等手段从基因和蛋白质的水平对转染结果进行鉴定。然后用Fluo-3检测YC-4对NMDA引起的转染NMDA受体的HEK-293细胞胞浆钙升高影响。
　　 结果:
　　 200μM谷氨酸可以引起皮质神经元胞浆钙浓度的持续升高并最终维持在一定的水平，预孵不同浓度的YC-4可以剂量依赖性的降低谷氨酸引起的皮质神经元胞浆钙升高的峰值；RT-PCR的结果显示被转染的HEK-293细胞扩增出NMDA受体特有的基因条带，同时Western blot的结果也证明NMDA受体存在于被转染的HEK-293细胞中。虽然NMDA对野生型的HEK-293细胞的胞浆钙浓度的变化没有影响，但却可以引起转染了NMDA受体的HEK-293细胞的胞浆钙浓度的升高，预孵不同浓度的YC-4可以降低NMDA引起的这种胞浆钙浓度的升高。
　　 结论:
　　 YC-4对缺氧以及谷氨酸引起的神经元的保护作用是通过可以负性调节NMDA受体实现的。
　　 第五章内源性氧代固醇YC-5对皮质神经元的保护作用及机制
　　 本章以谷氨酸引起的皮质神经元损伤的模型对YC-5的神经保护作用进行了研究；并进一步对其神经保护机制进行了探讨。
　　 方法:
　　 以Fluo-3作为指示剂，用激光共聚焦显微镜观察YC-5对谷氨酸引起的皮质神经元胞浆钙浓度升高的影响；观察YC-5对NMDA引起的转染NMDA受体的HEK-293细胞胞浆钙浓度升高的影响。
　　 结果:
　　 200μM谷氨酸引起明显的皮质神经元的损伤：首先从形态上可以看到细胞数目减少、突起断裂；FDA、PI染色显示活细胞数目明显减少而死细胞数目明显增多；LDH释放也明显增多。给予不同浓度的YC-5可以抑制谷氨酸引起的皮质神经元的损伤；YC-5不仅可以浓度依赖性的降低谷氨酸引起的皮质神经元胞浆钙浓度的升高还可以浓度依赖性的降低NMDA引起的转染了NMDA受体的HEK-293细胞的胞浆钙浓度升高的峰值。
　　 结论:
　　 内源性氧代固醇YC-5通过负性调节NMDA受体实现其对神经元的保护.

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要英文缩略词表

声明

前 言

第一章 海洋甾体YC-1系列化合物的合成以及初步构效关系分析

引 言

材料与方法

实验结果

讨 论

小 结

附 图

参考文献

第二章 YC-4对缺氧以及谷氨酸引起的小脑颗粒神经元损伤的保护作用

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

附 图

参考文献

第三章 YC-4对局灶性脑缺血的保护作用

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

附 图

参考文献

第四章 YC-4对缺氧、谷氨酸引起的神经元损伤的保护机制

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

附 图

参考文献

第五章 氧代固醇YC-5对皮质神经元的保护作用及其机制的研究

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小 结

附 图

参考文献

结 论

附 录

致 谢