牛蒡根中作用于GluN2B-NMDA受体的咖啡酰奎尼酸类成分的活性与机制研究

To find out a new structural neuroprotective agent which could selectively antagonize the GluN2B-NMDA receptors and scavenge the free radicals has been one of the hottest topics in searching medication to treat ischemic stroke. It has been reported the caffeoylquinic acids is effective on neuroprotection, but the studies only refer to limited number of compounds with inconsistent results, unclear mechanisms, undefined drug targets and unestablished structure-activity relationships. In our previous studies, 18 caffeoylquinic acids were isolated from Arctium lappa L. Roots, and the neuroprotective property and the action mechanisms have been investigated. As a result, it was the first time that we found the compounds potentially targeted on GluN2B-NMDA receptor and the influence of maloyl group to the neuroprotective effect of caffeoylquinic acids. On the basis of the above studies, sufficient amount of caffeoylquinic acids from Arctium lappa L. Roots will be isolated and identified. The neuroprotective effect will be evaluated systematically to reveal the structure-activity relationships, the mechanisms and drug targets. Furthermore, the neuroprotective effect on ischemic brain damage in vivo will be confirmed by tMCAO method. The study results will lay theoretical foundations for neuroprotection research and structural modification in caffeoylquinic acids.

发现新结构类型的具有选择性GluN2B-NMDA受体拮抗作用及自由基清除能力的神经保护剂，已成为解决临床上缺血性脑卒中药物缺乏的研究热点。已有文献报道咖啡酰奎尼酸类化合物的神经保护作用，但相关研究仅限研究者分离得到的有限数量的化合物，且存在指标结果不统一、作用机制不深入、作用靶点和构效关系未明确等问题。前期工作中，申请者从牛蒡根中分离得到18个咖啡酰奎尼酸类化合物并进行了初步活性测试与机制探讨；首次揭示此类化合物可能通过作用于GluN2B-NMDA受体发挥神经保护作用；首次发现苹果酰基取代对其神经保护活性有重要影响。本项目拟在此基础上，进一步分离鉴定咖啡酰奎尼酸类化合物，得到更多及足量的样品；系统评价其神经保护活性，获得确切的构效关系；明确其作用机制和作用靶点；并在体内验证其抗缺血性脑损伤神经保护作用。为咖啡酰奎尼酸类化合物神经保护作用研究及结构修饰提供理论依据。

缺血性脑卒中占脑卒中总数的80%，发病率呈逐年增长趋势，严重危害生命健康和生活质量。发现新结构类型的具有选择性GluN2B-NMDA受体拮抗作用及自由基清除能力的神经保护剂，已成为解决临床上缺血性脑卒中药物缺乏的研究热点。已有文献报道咖啡酰奎尼酸类化合物（CQAs）的神经保护作用，但相关研究仅限研究者分离得到的有限数量的化合物，且存在指标结果不统一、作用机制不深入、作用靶点和构效关系未明确等问题。前期研究中，我们从牛蒡根中分离得到CQAs，首次揭示该类化合物可能通过作用于GluN2B-NMDA受体发挥神经保护作用；首次发现苹果酰基取代对其神经保护活性有重要影响。因此，本研究通过对牛蒡根进一步系统地提取分离，发现具有抗缺血性脑卒中活性的先导化合物。本研究主要开展以下研究内容并取得了重要结果：1.通过建立中动脉阻塞模型（MCAO），发现牛蒡根乙酸乙酯层提取物（EAE）具有抗缺血性脑损伤的神经保护作用；2.采用活性导向与化学导向相结合的方法，对牛蒡根中作用于GluN2B-NMDA受体的神经保护活性成分进行快速分离和结构鉴定，得到41个CQAs；3.通过建立NMDA诱导的兴奋性神经毒性模型，对该类化合物进行活性评价，获得确切的构效关系，发现含有苹果酰基的咖啡酰基奎尼酸类先导化合物；4.系统评价4,5-O-二咖啡酰-1-O-(4-苹果酸甲酯)-奎尼酸（DCMQA）基于GluN2B-NMDA受体的神经保护作用机制，及体外抗缺氧缺糖再灌注损伤的神经保护作用及相关的作用机制，发现先导化合物具有抗缺血性脑卒中的神经保护活性；5.基于药物化学设计理念，以先导化合物为导向，通过精准对接、合理设计得到25个肉桂酸-苄基哌啶杂合体和肉桂酸-苹果酸杂合体两系列的衍生物，并探讨了构效关系。本研究通过计算机辅助药物设计及活性评价和机制研究，发现基于GluN2B-NMDA受体的具有神经保护活性的咖啡酰奎尼酸类先导化合物，为该类化合物作为神经保护剂的开发和研究提供理论依据。