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药用植物作为药物先导化合物的来源一直发挥着举足轻重的作用。然而一些制药企业等在经济利益的驱使下对其进行掠夺式采集,造成一些药用植物资源濒临枯竭,进而导致生物多样性减少。近年来,一些从药用植物中分离得到的活性成分在阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)的治疗中展现出良好的治疗效果,如石杉碱甲等。由于AD的发病周期较长,药物依赖性较高,导致药物市场的供给不足,进而加大了药物原生植物的采伐量。因此,研究开发更为安全有效的抗AD新药,不仅能够减轻AD患者的痛苦,同时还有利于缓解现有抗AD药物原生植物被过度采集的现状。进而减小对生物多样性的影响,促进药用植物的可持续发展。AD起病隐匿,症状呈进行性加重。AD患者的临床表现主要为智力减退和日常行为能力的日渐丧失。但是由于AD的发病原因复杂,尚无有效的治疗方法,因此研发安全有效的抗AD新药极为迫切。突触可塑性在学习和记忆中发挥着重要作用,所以研究突触及其可塑性作用机制,可为治疗AD提供新的研究方向与思路。因此本研究前期通过文献挖掘和数据库检索,收集整理得到与突触可塑性相关的22个蛋白和44个天然活性化合物,并以此为实验材料进行后续研究。通过网络药理学和分子对接技术等,分析抗AD的药用植物活性成分及其作用机制,并最终确定具有抗AD潜力的先导化合物。主要研究方法与结果如下:(1)运用STRING数据库获得蛋白相互作用数据,借助Cytoscape 3.6.1构建蛋白相互作用网络(protein-protein internet,PPI)并分析,根据拓扑参数筛选抗AD关键靶标蛋白。同时,通过STRING数据库对其进行基因功能(Gene Ontology,GO)分析和通路富集(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析。结果得到 7 个关键靶标蛋白,分别是 BDNF,GRIN2B,GRIA1,NGF,DLG4,APP,CREB1,它们主要参与了化学突触的传递、突触可塑性的调节等生物过程和神经营养因子信号通路、PI3K-Akt等信号通路。(2)应用Discovery Studio 2019对关键靶标蛋白与44个活性化合物进行分子对接,筛选具有抗AD潜力的活性化合物。进而对活性化合物进行药代动力学计算,预测其成药潜力。结果得到12个活性化合物,其中姜黄素、WithaferinA和WithanolideA与关键靶标蛋白之间结合稳定性较好,同时具有良好的药代动力学性质以及多靶点作用潜力。(3)选择姜黄素、Withaferin A和Withanolide A进行细胞活性实验,验证其抗AD潜力,并对其作用机制进行初步探究:a)通过MTT法分别检测以上化合物在不同浓度下对海马神经元细胞作用24h的细胞存活率。结果表明实验组细胞存活率与对照组相比均无统计学差异(0.05<P),说明这三个化合物在实验浓度范围内均不具有细胞毒性。b)利用H2O2损伤海马神经元细胞制备损伤模型,并通过MTT法检测不同浓度的姜黄素、WithaferinA和WithanolideA对损伤模型细胞存活率的影响。实验结果显示,H2O2浓度为150μM时,细胞存活率在50%~60%之间,模型效果最佳。MTT法检测结果显示,姜黄素浓度为1 μM、5 μM、10 μM时的细胞存活率与模型组相比均显著升高(P<0.001),其中浓度为5 μM时抗氧化应激效果最佳。Withaferin A浓度为0.1μM、0.5μM、1μM时细胞存活率与模型组相比均显著升高(P<0.05或P<0.001),其中浓度为0.5 μM时,细胞的存活率最高。不同浓度的Withanolide A(0.1μg/ml、1μg/ml、5μg/ml、10μg/ml)对细胞存活率的影响与模型组相比无显著性差异(0.05<P),对神经元细胞的保护作用不明显。c)过实时荧光定量聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)来检测活性化合物对关键靶标蛋白GRIA1、GRIN2B下游基因BDNF、TrkB、CREB、ERK表达量的影响,进一步探究其发挥抗AD作用机制。实验发现,模型组海马神经元细胞内BDNF、TrkB、CREB、ERK基因表达量均显著降低(P<0.01)。姜黄素预处理24h后,细胞内CREB、ERK基因表达量与模型组相比无统计学差异(0.05<P),而BDNF、TrkB基因的表达量显著上升(P<0.001),表明姜黄素可通过上调BDNF、TrkB基因的表达,减小H2O2对海马神经元细胞的损伤。WithaferinA预处理24h后,细胞内BDNF、TrkB、ERK基因表达量与模型组相比无统计学差异(0.05<P),然而CREB基因的表达量显著上升(P<0.05),表明Withaferin A可通过上调CREB,发挥对神经元细胞的保护作用。本研究基于突触可塑性,筛选抗AD潜力的先导化合物。并最终获得先导化合物姜黄素和Withaferin A,可为抗AD新药的研发提供参考。其中姜黄素在我国大量分布,且已形成相当的种植规模,这为缓解现有抗AD药物原生植物过度开采的现状提供了可能,对维护生物多样性和药用植物的可持续利用等具有重要意义。