Caliphruria subedentata 生物碱对阿尔茨海默病关键蛋白的调节作用:体外与计算机模拟研究

【字体: 时间:2025年03月17日 来源:Neurochemical Research 3.7

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  为探究治疗阿尔茨海默病(AD)新策略,研究人员研究 Caliphruria subedentata 生物碱,发现其有神经保护作用。

  

阿尔茨海默病研究新突破:Caliphruria subedentata 生物碱的潜在作用

在全球老龄化加剧的当下,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)已成为严重威胁老年人健康的 “隐形杀手”。这种毁灭性的神经退行性疾病,如同大脑中的 “橡皮擦”,无情地抹去患者的记忆,使其逐渐丧失日常生活能力,还会引发语言障碍、思维混乱、抑郁等一系列症状,给患者、家庭和社会带来沉重负担。目前,全球约有 5000 万人深受其害,且随着人口老龄化的加速,这一数字还在不断攀升。
尽管科学家们对 AD 的研究已持续了一个多世纪,但至今仍未找到能改变疾病进程的有效疗法。现有的治疗药物,如胆碱能抑制剂多奈哌齐、卡巴拉汀和加兰他敏,虽能缓解部分症状,却无法阻止疾病的恶化,且还伴有胃肠道紊乱、呕吐、腹泻等诸多副作用。此外,谷氨酸能系统功能障碍、糖原合酶激酶 - 3(glycogen synthase kinase - 3,GSK3)异常等因素也在 AD 的发病机制中扮演着重要角色,使得 AD 的治疗面临着巨大挑战。
在这样的背景下,寻找新的治疗策略迫在眉睫。植物,作为大自然的 “药房”,蕴含着丰富的药用成分。近年来,石蒜科植物及其生物碱因其广泛的生物活性,尤其是在抗 AD 方面的潜力,受到了科研人员的高度关注。Caliphruria subedentata,一种哥伦比亚特有的石蒜科濒危植物,其提取物已被证明具有一定的神经保护作用,但其中起关键作用的代谢物尚不清楚。基于此,来自哥伦比亚考卡大学(Universidad del Cauca)和巴西圣保罗大学(University of S?o Paulo)的研究人员,对 Caliphruria subedentata 生物碱调节 AD 关键蛋白的潜力展开了深入研究,相关成果发表在《Neurochemical Research》上。
研究人员采用了体外实验和计算机模拟相结合的研究方法。在体外实验中,他们培养了人神经母细胞瘤 SH - SY5Y 细胞,通过中性红摄取实验评估 Caliphruria subedentata 提取物对 Aβ(1 - 42)肽和冈田酸(Okadaic acid,OA)诱导的神经毒性的保护作用。计算机模拟方面,运用分子对接、分子动力学模拟等技术,研究生物碱与 AD 关键蛋白(乙酰胆碱酯酶 AChE、丁酰胆碱酯酶 BuChE、N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体 NMDA 和 GSK3)的相互作用,并利用相关软件预测生物碱的药代动力学性质和毒性。
研究结果令人振奋。首先,Caliphruria subedentata 提取物展现出强大的神经保护能力。无论是预先处理还是与神经毒性刺激同时处理 SH - SY5Y 细胞,提取物都能显著提高细胞存活率。这表明它可以有效对抗 Aβ(1 - 42)肽和 OA 诱导的神经毒性,为 AD 的治疗带来了新的希望。
分子对接结果显示,所测试的生物碱与目标蛋白均能形成稳定的复合物。其中,脱水石蒜碱(anhydrolycorine)、马利替定(maritidine)和加兰他敏吲哚(galanthindole)的平均对接得分较高,超过了阳性对照加兰他敏。不同生物碱与蛋白的相互作用模式各异,如 GSK3 与柯金碱(kirkine)的复合物具有较多的疏水相互作用和氢键,而 AChE 与脱水石蒜碱的复合物则有较多的 π - 堆积相互作用。这些不同的相互作用模式暗示了各复合物可能具有不同的作用机制。
在药代动力学和毒性评估方面,研究人员发现多数配体符合 Lipinski 规则,具有中等的溶解度和脂溶性,有较高的口服生物利用度潜力。不过,部分化合物存在一定的毒性风险,如柯金碱被预测有中等毒性。同时,通过对血脑屏障通透性的评估发现,一些分子能够较好地穿透血脑屏障,这为药物开发提供了重要参考。
分子动力学模拟进一步揭示了复合物的稳定性和动态行为。结果表明,多数复合物在模拟过程中能够达到稳定状态,但 AChE 与脱水石蒜碱、NMDA 与部分配体的复合物存在解离现象。此外,通过计算结合能等参数,发现加兰他敏与 AChE 的结合能较强,加兰他敏吲哚与 BuChE 的结合表现出潜在优势,柯金碱与 GSK3 的结合也有其独特之处,这些都为后续药物设计提供了关键信息。
综上所述,本研究通过体外和计算机模拟实验,揭示了 Caliphruria subedentata 生物碱对 AD 关键蛋白的调节作用,为 AD 的治疗提供了新的潜在药物靶点和作用机制。然而,研究也指出,Caliphruria subedentata 提取物的神经保护机制可能涉及其他非生物碱化合物,未来还需要进一步研究这些非生物碱代谢物的作用。同时,在体内实验、联合治疗以及临床试验等方面也有待深入探索,以充分挖掘 Caliphruria subedentata 提取物的治疗潜力,为 AD 患者带来真正有效的治疗方案。相信随着研究的不断深入,这些发现将为攻克阿尔茨海默病这一难题奠定坚实基础,为全球数百万患者带来新的曙光。
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