技术领域
[0001] 本发明属于生物医药技术领域,具体涉及一种防治神经退行性疾病的药物及其应用。
相关背景技术
[0002] 神经退行性疾病(neurodegenerative diseases,NDs)是一类慢性、进行性发展的神经疾病,以特异性神经元的大量丢失为主要特征,主要包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(Parkinson’s disease,PD)、亨廷顿病(Huntington’s disease,HD)及肌萎缩性脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)等。
[0003] 帕金森病(Parkinson’s disease PD)是以临床表现为静止性震颤、运动迟缓和肌强直等运动症状,感觉障碍、精神障碍和自主神经功能障碍等非运动症状为主要特征的进行性发展的神经系统退行性疾病,病理特征主要表现为中脑黑质纹状体多巴胺能(dopaminergic,DA)神经元变性缺失和α‑突触核蛋白(α‑synuclein,α‑Syn)组成的路易小体(Lewybodies,LBs)形成。PD的确切病因至今未明,就目前所知,氧化应激、线粒体功能障碍、α‑突触核蛋白积累、程序性细胞死亡、蛋白水解系统受损、神经炎症和神经营养因子下降都是PD的致病因素。目前还没有治愈PD或阻止PD进展的方法,临床上常用左旋多巴胺或多巴胺受体激动剂治疗PD,这些药物可以缓解运动症状,但无法预防神经细胞变性,且不良反应较多。
[0004] 阿尔茨海默病(AD)是一种发病机制复杂,临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征的进行性神经退化疾病,其病理特征主要是β淀粉样蛋白沉积和tau蛋白过度磷酸化。AD治疗的机制目前有神经炎症、氧化应激、线粒体功能障碍、金属离子稳态以及调节胃肠道稳态等。但针对与AD病理标志物β淀粉样蛋白聚集体的单克隆抗体以及旨在修饰淀粉样蛋白前体蛋白加工的酶抑制剂在临床试验中未能有效改善认知。临床上常用治疗药物主要是乙酰胆碱酯酶抑制剂(多奈哌齐、卡巴拉汀、加兰他敏等),这些药虽然能在早期对患者的记忆和认知起到一定的保护作用,但是并不能阻止疾病进展,且随着时间的延长会出现明显的不良反应。因此,开发能够治疗神经退行性疾病,同时避免该疾病涉及的多种致病因素的药物具有重要意义。
具体实施方式
[0059] 下面结合实施例和附图来进一步描述本发明的技术方案,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解,实施例仅是示例性的,不对本发明的范围构成限制。
[0060] 需要说明的是,下述实施例中所用实验方法如无特别说明,均为本领域常规方法。除非另有定义,本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
[0061] 实施例1MCR的形貌分析和结构表征
[0062] 1.1从广西越城岭地区二长石花岗岩矿脉中提取含铷长石,然后经破碎、研磨、过320目筛,得到白色的MCR粉末。
[0063] 1.2采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、热重分析、红外光谱分析对MCR粉末的表观形貌和结构进行定性分析,具体过程如下:
[0064] 1.2.1光学显微特征分析:取少许粉末,置载玻片上,滴加蒸馏水或水合氯醛试液1~2滴,盖上盖玻片,置显微镜(×100)下观察。
[0065] 如图1A所示,MCR粉末呈不规则碎片或碎块状晶体,有的呈白色透明,有的微带黄色或褐色,表面不平坦,断面呈层状分布,多为不规则碎片状。
[0066] 1.2.2扫描电子显微镜分析:取适量粉末,撒于贴有双面胶的样品台,置离子溅射仪高效镀膜平台喷金,将喷金后的样品置扫描电镜下(×1600,×4000,×8000)进行观察并拍照。
[0067] 如图1B所示,MCR粉末的形貌呈不规则的碎片或碎块晶体,白色或乳白色粉末,边缘棱角清晰,表面较光滑,散有不规则小碎片。
[0068] 1.2.3主要含量成分分析:将MCR样品进行化学全分析检测,结果见表1。
[0069] 表1MCR化学成分检测报告
[0070]
[0071] 由表1数据可以看出,MCR富含多种微量元素,其主要成分为SiO2、Al2O3、K2O和Na2O,分别占比66.37%、19.28%、6.78%和6.31%,其余的大部分微量元素(Fe、Ti、Ba、Rb、Cu、Li等)占比1%左右,种类丰富。说明MCR成分复杂,含有多种化合物。这与图1中不规则碎块较多的结论一致。
[0072] 1.2.4X射线衍射分析:取少量MCR粉末,用玻璃板压平于样品板的凹槽中,按照仪器操作程序采集样品粉末的XRD原始图谱。测定参数条件为:入射光源为Cu靶Kα辐射,Ni片滤波,X光管工作电压为40kV,电流为40mA;光阑系统为DS=SS=1°;RS=0.3mm。使用连续扫描方式,扫描速度为5°/min,2θ分辨率为0.02°,扫描范围为5~90°,平行测定两次。
[0073] 如图2A所示,MCR由多种混合物质构成的多晶体复杂结构,富含多种微量元素,其中主要包括Si、Al、O、K、Na、Ca等元素。
[0074] 对MCR粉末的指纹图谱进行标定和寻峰处理。分析比较后,选取强度较大的共有特征峰18个,绘制成MCR的XRD Fourier指纹图谱。
[0075] 如图2B所示,通过软件JADE 6.0计算得到各峰的2θ、峰强I/I0和晶格间距d,数据见表2。
[0076] 表2MCR样品XRD Fourier分析结果
[0077]
[0078] 由图2B和表2可以看出,在MCR的18个特征峰里强度最大、最明显的是9号峰(2θ=27.35、d=3.26、I/I0=67.8)和10号峰(2θ=27.85、d=3.20、I/I0=100),这是属于硅酸盐类和铝、钾、钠元素的混合化合物特征峰。
[0079] 1.2.5热重分析:精确称量11.12mg的MCR粉末置于氧化铝坩埚中,使用同步热重热分析仪进行分析试验。实验条件为:氮气气体流量为20mL/min,温度从室温逐渐升至800℃,每分钟升温10℃。
[0080] 如图2C所示,在整个实验过程中失重量变化明显的阶段集中在25~150℃,在这个温度范围内样品的失重量约为10%,特别是在温度上升到100℃左右时,MCR在这期间失重率明显升高,原因在于样品表面物理吸附的水分或者含有的结晶水挥发所致。但从总体来看,MCR在高温下性质稳定,化合物组成的结构在高温下不易被分解。
[0081] 1.2.6红外光谱分析:精密称量1.5mg的MCR粉末,用KBr压片法测定其红外光谱。采‑1用日本岛津公司IR Prestige‑21型傅立叶变换红外光谱仪,在波长范围为4000~400cm ,‑1
扫描次数16次,分辨率4cm 的条件下进行扫描分析。
[0082] 如图2D所示,MCR的红外吸收光谱在特征区的吸收波长分别为3672cm‑1和‑13293.8cm 附近,这部分属于OH伸缩振动吸收,在这两个波长左右处的吸收谱带可归属为试样中层间水OH伸缩振动吸收,吸收强度与试样中的含水量有关,这与热重分析结果一致,说明MCR含有一定的结晶水。
[0083] 在指纹区的特征吸收波长1143.9cm‑1和1006.7cm‑1左右分别归属于Si‑O和Si‑1 ‑1(Al)‑O的伸缩振动;在770.51cm 和727.4cm 左右处是Si‑Si、Si‑Al(Si)的伸缩振动;在‑1 ‑1 ‑1
650cm 、594.1cm 和529cm 左右处分别归属于Na‑O的伸缩振动峰以及O‑Si(Al)‑O和Si‑O‑‑1
Si的弯曲振动;427cm 左右处归属于K‑O的伸缩振动。
[0084] 因此,MCR各官能团红外吸收波长分析的结果与XRD物相分析的结果一致,说明MCR主要由硅酸盐类化合物Na[AlSi3O8]、K[AlSi3]O8和[Na0.98Ca0.02][Al1.02Si2.98O8]等化合物组成。
[0085] 实施例2MCR对斑马鱼幼鱼的安全性
[0086] 随机选取受精后4天的健康斑马鱼幼鱼置于6孔板中,每孔20条,每孔10mL,每组三个平行,暴露于不同浓度梯度(250、500、1000、2000、4000、6000、10000μg/mL)MCR条件下处理72h,每隔24h进行观察,记录死亡数。
[0087] 由图3可以看出,随着MCR剂量的增加,斑马鱼幼鱼的生长发育受到了轻微的影响,在最高浓度10000μg/mL下斑马鱼的死亡率仅有3.3%,说明MCR对斑马鱼幼鱼仅具有轻微的毒性。因此,选择250、500、1000μg/mL进行后续斑马鱼动物实验。
[0088] 实施例3MCR对斑马鱼AD模型的改善作用
[0089] 随机选取4dpf野生型AB品系斑马鱼于6孔板中,每孔30尾。分别设为空白对照组(养鱼水)、阳性对照组(盐酸多奈哌齐DPZ,3.33μg/mL)、模型组(六水氯化铝,38.6μg/mL)、低剂量组(MCR‑L,六水氯化铝38.6μg/mL+MCR250μg/mL)、中剂量组(MCR‑M,水氯化铝38.6μg/mL+MCR500μg/mL)和高剂量组(MCR‑H,六水氯化铝38.6μg/mL+MCR1000μg/mL)。阳性对照组采用0.1%DMSO和养鱼水溶解,模型组与给药组药物采用水溶给药,每孔容量为3mL。
[0090] 28℃处理1天后,每个实验组随机选取10尾斑马鱼,利用行为分析仪测定光暗刺激下斑马鱼的每分钟光暗速度差值,剩下的斑马鱼继续培养。28℃处理2天后,采用乙酰胆碱酯酶测定试剂盒,利用多功能酶标仪采集数据,分析斑马鱼体内乙酰胆碱酯酶荧光值,以该指标的统计学分析结果评价药物改善阿尔兹海默症功效。
[0091] 反应能力下降是AD患者典型的临床表现之一,通过明暗交替行为学实验可检测样品改善AD斑马鱼对应激刺激的恢复能力。由图4A可知,经六水氯化铝处理后的斑马鱼游泳速度显著降低,反应能力下降,特别是在光暗交替的时候,反应迟钝的现象较正常对照组明显不同,这表明使用六水氯化铝对斑马鱼AD模型的成功。用不同浓度的MCR处理AD斑马鱼时,AD斑马鱼的活跃程度提升,较模型组的反应速度明显提升,这表明MCR对AD斑马鱼模型的反应能力有积极的改善作用,在不同的光暗条件下经药物处理后的斑马鱼的反应能力与模型组显著不同。这表明MCR对于斑马鱼AD模型的行为学反应能力有积极的改善作用,可以用于治疗AD。
[0092] 由图4B可知,与正常对照组相比,模型组的斑马鱼反应能力呈显著下降,表示斑马鱼AD模型建模成功,数据具有统计学意义(P<0.001);与模型组相比,250μg/mL的MCR能够改善斑马鱼AD模型的反应能力(P<0.05),500μg/mL、1000μg/mL的MCR能够明显提高AD斑马鱼的反应速度,差异具有统计学意义(P<0.001)。这表明MCR在不同的光暗条件下能有效改善斑马鱼AD模型的反应速度。
[0093] 乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE),是生物神经传导中的一种关键性酶,参与着细胞的发育和成熟,能促进神经元发育和神经再生。由图4C可知,模型组与对照组相比,斑马鱼的乙酰胆碱酯酶荧光值显著升高(P<0.001);与模型组相比,1000μg/mL的MCR能明显降低斑马鱼AD模型的乙酰胆碱酯酶荧光值(P<0.001),说明1000μg/mL的MCR能有效抑制乙酰胆碱酯酶的活性。
[0094] 实施例4MCR对斑马鱼PD模型的改善作用
[0095] 将受精后1dpf的野生型AB品系的斑马胚胎和黑色素等位基因突变型Albino品系斑马鱼胚胎用新鲜养鱼水清洗3遍后放于6孔板中,每孔30条幼鱼。
[0096] 野生型斑马鱼AB胚胎分别设置:空白对照组(养鱼水)、模型组(6‑OHDA200μM))、阳性对照(诺米芬新4.00μg/mL)组、低剂量组(MCR‑L,6‑OHDA(200μM)+MCR250μg/mL)、中剂量组(MCR‑M,6‑OHDA(200μM)+MCR500μg/mL)和高剂量组(MCR‑H,6‑OHDA(200μM)+MCR1000μg/mL)。分别水溶给予样品,每孔3mL。给药后,将6孔板置于28℃培养箱中培养,每隔24h补充胚胎培养基并更换药物。4dpf时,在不同实验组野生型斑马鱼AB随机吸取10尾斑马鱼转移置于96孔板中,1尾/孔,200μL/孔,置于斑马鱼行为分析仪的暗箱中适应约15min,然后进行行为跟踪。采用Zebra lab(Viewpoint,Lyon,France)记录各浓度组斑马鱼30min内每60s一次的行为轨迹,分析各浓度组斑马鱼总移动距离。
[0097] 黑色素等位基因突变型Albino品系斑马鱼胚胎分别设置:空白对照组(养鱼水)、模型组(6‑OHDA400μM))、阳性对照(诺米芬新12.00μg/mL)组低剂量组(MCR‑L,6‑OHDA400μM+MCR250μg/mL)、中剂量组(MCR‑M,6‑OHDA400μM+MCR500μg/mL)和高剂量组(MCR‑H,6‑OHDA400μM+MCR1000μg/mL)。分别水溶给予样品,每孔3mL。给药后,将6孔板置于28℃培养箱中培养,每隔24h补充胚胎培养基并更换药物。28℃处理2天后,对不同实验组黑色素等位基因突变型Albino品系斑马鱼多巴胺神经元进行免疫组化染色,染色结束后从每个实验组随机选取10尾斑马鱼置于荧光显微镜下拍照,用Image J软件分析并采集数据,分析斑马鱼多巴胺神经元面积。
[0098] 斑马鱼PD模型行为上会产生与PD患者相似的行为迟缓等现象。如图5A和图5B所示,与空白对照组相比,模型组斑马鱼游动轨迹明显减少,游动总距离明显降低,存在显著性差异(p<0.001);与模型组相比,250μg/mL和500μg/mL的MCR处理组斑马鱼的游动轨迹无明显变化,运动距离无明显增加;1000μg/mL的MCR处理组斑马鱼的游动总距离和游动轨迹都略微增加,但差异不具有统计学意义。说明高浓度的MCR可以增加斑马鱼的游动轨迹和游动总距离,但是对斑马鱼PD状行为改善效果不太明显。
[0099] DA神经元损伤是PD患者出现认知功能障碍时最常见的脑部病变,通过观察斑马鱼脑内DA神经元损伤情况可以检验MCR抗PD的作用效果。斑马鱼脑部组织的免疫组化结果如图5C和图5D所示,与空白对照组相比,模型组斑马鱼脑内DA神经元面积明显减少,存在显著性差异(p<0.001);与模型组相比,250、500μg/mL的MCR处理组斑马鱼的神经元面积无明显变化,1000μg/mL的MCR处理组斑马鱼的神经元面积显著增加,存在显著性差异(p<0.001)。说明高浓度的MCR对多巴胺神经元具有保护作用。
[0100] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。