一、课题背景
阿尔兹海默症（Alzheimerrsquo; s disease，AD）是一种神经退行性疾病，它的主要特征是认知功能障碍和记忆损害，及全面持久的智力衰退。其病因至今未明，但病理学机制有许多假说，主要包括：胆碱能神经损伤假说、兴奋性氨基酸毒性假说、beta;淀粉样蛋白级联假说、tau蛋白过度磷酸化假说。
目前主要的AD治疗药物是基于胆碱能神经损伤假说以及兴奋性神经氨酸毒性的假说。如胆碱酯酶抑制药：多奈哌齐、加兰他敏、石杉碱甲等，和治疗兴奋性神经氨酸的药物美金刚。但这些药物并不是针对病因治疗，因此并不能逆转AD患者的病理进程，只能改善患者的认知障碍，改善患者计算力、判断力、记忆力和行为异常等。但由于患者的病程长，病因不能根治，造成患者脑内神经元损伤严重，且损伤不可逆转。因此有必要去探索一些药物，既可以提高患者脑内的乙酰胆碱能递质水平又可以降低AD患者脑内的神经元损伤。
AD 患者尸检显示患者脑内细胞的氧化应激水平比较高，高水平的氧化应激反应造成了患者脑内自由基以及亲电性物质水平高于正常人，由于自由基能量高，脑部神经元中膜上含有大量的不饱和脂肪酸，而脑组织中抗氧化酶保护剂如过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等含量比较低,易于与细胞内的其他化合物反应，所以更加剧了AD患者脑内的神经损伤[1]。与线粒体功能障碍有关的氧化应激已被确证为促进AD发生发展的重要因素[2]。因此降低AD患者脑内的高氧化应激水平对保护神经细胞、治疗AD具有重要意义。核因子NF-E2相关因子（nuclear factor erythroid 2 related factor 2,Nrf2）是氧化应激反应的重要转录因子，可以通过识别顺式作用元件，引导RNA聚合酶对抗氧化基因的转录，诱导体内一系列抗氧化蛋白组成型和诱导型的表达，保护细胞，抵御炎症因子，减轻细胞内的活性氧（reactive oxygen species，ROS）带来的损伤[3]。维持细胞氧化还原稳态。因此激活Nrf2可以使AD患者在进行药物治疗时具有更好的疗效。
基于胆碱能神经损伤假说和Nrf2有利于维持细胞氧化还原动态平衡的原理，我们开始探讨设计一个同时具有乙酰胆碱酯酶抑制作用和Nrf2样转录激活作用的多靶点药物的可能性[4]。
- 要解决的问题
多靶点药物的设计分为药物不同靶点结构片段的拼接和单一靶点活性的筛选优化两步[5]。药物靶点结构片段的拼接可分为两类：链接拼合物和融合拼合物，其中融合拼接物又分为部分融合和完全融合。首先将两个具有不同靶点活性的作用基团整合到一个分子中，其次在确定分子具有两个靶点活性后，将靶点活性优化至同一水平。最后我们需要降低药物对其他非靶点部位的作用，将药物选择性提高，降低药物的副作用[6]。
- 可行性分析
首先前期通过调研大量文献发现，AD患者中后期脑内乙酰胆碱水平下降，抑制乙酰胆碱酯酶从而提高患者脑内乙酰胆碱含量有利于缓解症状[7]；而且发现AD患者体内炎症标志物水平升高，炎症已成为至关重要的AD驱动因素，Nrf2作为一个体内氧化应激的重要转录因子，可以激活其下游相关抗炎因子及蛋白的表达，有利于对抗炎症反应，缓解患者的痛苦，改善生活质量，这为开展此项双靶点课题奠定重要的理论基础[8]；其次乙酰胆碱酯酶抑制剂和Nrf2激活剂各具潜力，尤其是目前多种乙酰胆碱酯酶抑制剂已成功上市用于疾病的治疗；最后，本课题组一直致力于AD治疗的相关化合物的设计合成及活性评价，发表了大量的相关文章，具备开展此项课题所必需的理论和实践基础，而且课题组之前也已经研究发现3,5二芳基-1,2,4-噁二唑类化合物结构可以激活Nrf2，并且具有高活性、低毒性的特点，且该基团分子量低，小分子体积有利于与其他靶向基团融合，设计多靶点药物[9]。而通过分析传统的乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐的结构特征，发现它具备进行分子融合的可能性，综上所述该课题可行[10]。
- 研究方法和内容
本课题计划进行靶点分析，确定设计出的产物具有胆碱酯酶的抑制性和Nrf2的激活性。除此之外，本课题将通过细胞实验测定该化合物的安全性，用蛋白质印记法检测相关信号通路的基因表达水平以及蛋白质的胞内浓度。判断该化合物的氧化应激以及抗炎作用。若通过实验测定出Nrf2及相关RNA和蛋白质表达显著提升，则表明该化合物具有激活Nrf2的作用。此外也可以通过酶活性实验测定化合物对胆碱酯酶的抑制作用。最后，如果时间允许本课题将会进行一些动物实验，进一步判断该化合物的疗效。
- 工作计划
2月28日—3月25日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。
3月25日—5月10日：完成5个以上乙酰胆碱酯酶-Nrf2双靶点调控剂的设计合成与活性评价工作。
