一叶萩型生物碱类成分抑制神经炎症的作用机制和构效关系研究

Neuroinflammation caused by microglial over-activation plays a significant role in Alzheimer's disease (AD). Neuroinflammation inhibitors could reduce the neuronal apoptosis and synapse dysfunction via the suppression on secretion of proinflammatory cytokines. Thus, targeting neuroinflammation has become an important therapeutic intervening strategy for treating AD. Our previous phytochemical study on the roots of Fluggea suffruticosa had led to the isolation of a series of Securinega alkaloids with diverse structures, including three new classes of Securinega alkaloids with unprecedented skeletons. Preliminary study had shown that some A ring modified Securinega alkaloids possessed significant neuroinflammation inhibition effects on LPS-induced BV2 cells. Besides, we found that the total alkaloids extracts could significantly improve the learning and memory deficits of AD model mice, and effectively suppress the over-activation of microglia in the cortex. Based on our previous study, we are planning to carry out further phytochemical and structure modification studies on the novel A ring modified Securinega alkaloids from Flueggea suffruticosa, and establishing a compound library of A ring modified Securinega alkaloids with diverse structures and various stereochemistry. Furthermore, the inhibition abilities of those alkaloids on neuroinflammation, as well as their structure-activity relationship (SAR) and action mechanism will also be studied. Our findings could be used as scientific evidence and foundations for the new drug development for the treatment of AD.

神经胶质细胞过度活化导致的神经炎症反应是加剧阿尔茨海默症(AD)患者神经元凋亡和突触功能异常的重要原因之一。神经炎症抑制剂可通过抑制小胶质细胞中炎症细胞因子的释放，特异性地降低神经元损伤和突触功能异常，已成为抗AD药物研发的一个重要方向。我们前期从一叶萩总碱部位分离鉴定了一系列结构多样的生物碱(包括3类新骨架化合物)，其中部分A环取代的新型一叶萩型生物碱对LPS诱导的小胶质细胞显示出良好的神经炎症抑制活性，且毒性较低。初步的体内实验结果显示，一叶萩总碱可显著改善AD小鼠的学习记忆及认知功能障碍，并降低大脑皮层区小胶质细胞的过度激活。本项目拟在前期工作基础上，对一叶萩中A环取代的新型一叶萩型生物碱类成分进行针对性分离，结合结构修饰手段构建该类型化合物样品库，并对其抑制神经炎症的活性进行评价及开展构效关系和作用机制研究，为研究和开发高效、低毒的神经炎症抑制剂类抗AD药物提供科学依据。

阿尔茨海默症(AD)病因复杂，目前临床尚无特效治疗药物。神经炎症是影响AD发生和发展的重要因素之一，以此为切入点寻找神经炎症抑制剂已成为抗AD药物研发的重要方向。我们前期从一叶萩总碱部位分离鉴定了结构新颖的A环取代一叶萩型生物碱，部分化合物对LPS诱导的小胶质细胞显示出良好的神经炎症抑制活性。本项目在前期工作基础上，首次建立了基于生源砌块的分子网络策略，并运用该策略对一叶萩枝叶和果实的总生物碱部位进行针对性分离，共分离鉴定了42个化合物，包括一系列具新颖骨架的A环取代一叶萩型生物碱。结合多种谱学技术、单晶X射线衍射和量子化学计算等方法，对上述化合物的立体构型及异构化机制进行了深入研究，并对分离富集得到的左旋一叶萩碱进行结构修饰，构建了A环多样取代的一叶萩型生物碱类化合物样品库。通过LPS诱导的小鼠小胶质细胞活化模型和Nigericin诱导巨噬细胞IL-1β分泌模型，测试了所得化合物的神经炎症抑制作用，其中A环C-4位取代的一叶萩型生物碱化合物16活性最佳，C-2和C-7位手性中心的立体构型对该活性无明显影响。作用机制研究结果表明，左旋一叶萩碱可通过激活AKT/mTOR/S6K信号通路发挥抗神经炎症抑制活性。本项目的实施发展了新颖骨架化合物的靶向发现策略，丰富了天然活性化合物的结构类型，为开发具神经炎症抑制作用的抗AD药物提供科学依据。项目执行期间共发表SCI收录论文9篇，其中Angew Chem Int Ed (JCR 1区，TOP期刊，IF:15.3)1篇，Org Lett (JCR 1区，TOP期刊)2篇；申请发明专利2项，获授权1项；依托本项目培养博士研究生1名，硕士研究生2名。