Natūralių alkaloidų, kaip daugiafunkcinių terapinių agentų, skirtų neurodegeneracinėms ligoms gydyti, potencialas

Kontaktas:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Santrauka:Alkaloidaiyra antrinių metabolitų klasė, kurią galima gauti iš augalų, grybų ir jūrų kempinių. Jie yra plačiai žinomi kaip nuolatinis vaistų šaltinis lėtinėms ligoms, įskaitant vėžį, diabetą ir neurodegeneracines ligas, gydyti. Pavyzdžiui, galantaminas ir huperzinas A yraalkaloidasDariniai, šiuo metu naudojami simptominiam neurodegeneracinės ligos gydymui. Neurodegeneracinių ligų etiologija yra poligeninė ir daugiafaktorinė, įskaitant, bet neapsiribojant, uždegimą, oksidacinį stresą ir baltymų agregaciją. Todėl natūralių produktų alkaloidai, turintys polifarmakologijos moduliavimo savybių, gali būti naudingi tolesniam vaistų kūrimui arba, kiek mažesniu mastu, kaip maistinės medžiagos neurodegeneracijai valdyti. Šios apžvalgos tikslas – aptarti ir apibendrinti naujausius pokyčius, susijusius su natūraliai gautais alkaloidais neurodegeneracinėms ligoms gydyti.

Raktiniai žodžiai:alkaloidai; daugiafunkcinis agentas; cholinesterazė; neuroprotekcinis; neurouždegimas; neurogenezė; amiloidas-beta; tau baltymas; panašumas į narkotikus

Užkirsti keliąAlzheimerio ligaliga sucistanche

Yew Rong Kong 1,†, Kai Ching Tay 1,†, Yi Xiang Su 1, Choon Kwang Wong 1, Wen Nee Tan 2,* ir Kooi Yeong Khaw

1 Biofunkcinių molekulių tyrimo grupė (BMEX), Farmacijos mokykla, Monash universitetas, Malaizija, Jalan Lagoon Selatan, Bandar Sunway 47500, Malaizija

2 Chemijos skyrius, Nuotolinio mokymo mokykla, Universiti Sains Malaysia, Penang 11800, Malaizija

1. Įvadas

Neurodegeneracinėligųyra klasifikuojamos kaip lėtinių ligų, kurios dažniausiai yra nepagydomos ir kurioms būdingas progresuojantis atminties praradimas ir (arba) neuronų ląstelių mirtis centrinėje nervų sistemoje, grupei. Kai kurie pavyzdžiai yra Alzheimerio liga (AD) ir Parkinsono liga (PD), o šių ligų valdymo planai yra tik simptominis gydymas, kuris nesustabdo ligos progresavimo [1, 2]. Dauguma šių ligų yra glaudžiai susijusios su amžiumi. Kiekviena neurodegeneracinė liga yra susijusi su įvairiomis klinikinėmis apraiškomis, tokiomis kaip pažinimo disfunkcija ir sutrikusi kasdienė veikla [3]. 2016 m. apie 43,8 milijono žmonių sirgo demencija ir 6,1 milijono žmonių sirgo Parkinsono liga, o jų skaičius kasmet didėja [4,5]. AD sudaro apie 75 procentus visų demencijos atvejų, todėl ji laikoma labiausiai paplitusia demencijos forma [6,7].

AD simptomai yra atminties praradimas ir jis gali progresuoti iki pažengusios stadijos, kuri pasireiškia susijaudinimu, apatija, agresija, haliucinacijomis, klaidingais įsitikinimais ir pažinimo sutrikimais; galiausiai sunkūs AD pacientai miršta dėl pagrindinių fiziologinių funkcijų praradimo ir infekcijų komplikacijų [8–10]. AD gydymo galimybės apsiriboja cholinesterazės inhibitoriais, įskaitant donepezilą, rivastigminą ir galantaminą, ir N-metil-D-aspartato receptorių (NMDA) antagonistą, pavadintą memantinu. Nors cholinesterazės inhibitoriai slopina acetilcholino skilimą, kad padidintų cholinerginį neuronų aktyvumą centrinėje nervų sistemoje, memantinas slopina neurotoksiškumą, kurį sukelia glutamato perteklius [11]. PD būdingas judėjimo lėtumas ir bent vienas iš šių simptomų, įskaitant tremorą ramybėje, laikysenos nestabilumą arba raumenų rigidiškumą. PD paprastai gydoma vaistais, kurie didina dopaminerginį nervų aktyvumą, įskaitant levodopą ir dopamino agonistus, taip pat vaistais, kurie slopina dopamino metabolizmą, įskaitant katechol-O-metiltransferazės (COMT) inhibitorius ir monoaminooksidazės B (MAO-B) inhibitorius [12]. Abi sąlygos neturi gydymo, kuris sustabdytų ligos progresavimą arba pakeistų žalą. AD yra daugiafaktorinė liga, nes jos etiologija siejama su beta amiloido kaupimu, tau baltymo hiperfosforilinimu, eksitotoksiškumu, oksidaciniu stresu ir neurouždegimu [7,13]. Nors PD yra susijęs su intraląstelinių agregatų turinčių baltymų, tokių kaip ubikvitinas ir alfa-sinukleinas (-Syn), kurie sudaro Lewy kūnus, kaupimu, dopaminergine neurodegeneracija substantia nigra pars compacta (SNpc) ir neurouždegimu [12,14].

Cistanche žolė gali pagerinti atmintį

Kitas AD ir PD panašumas yra tas, kad abi ligos yra susijusios su neurouždegimu. Neurouždegimas, sukeltas amiloido-beta plokštelių sergant AD ir alfa-sinukleino agregatais sergant PD, iš esmės pablogina atitinkamai cholinerginių ir dopaminerginių neuronų praradimą [11,14]. Kadangi dabartinės gydymo galimybės suteikia tik simptominį palengvėjimą, vykstantys tyrimai buvo skirti įvairioms neurodegeneracinių ligų gydymo galimybėms nustatyti. Natūralūs produktai yra vaisingas terapijos šaltinis. Pavyzdžiui, natūraliai gautasalkaloidaiįskaitant huperziną A ir galantaminą iš vaistinių augalų, buvo atrastos ir ištirtos jų galimybės gydant AD [15]. Iki šiol paradigmos pokytis link daugiafunkcinio moduliavimo metodo gydant neurodegeneracines ligas atitinka vyraujančius būdingus natūralių produktų išvestinius produktus, turinčius daugiafunkcinių savybių. Šioje apžvalgoje pateikiama naujausia literatūra apie alkaloidų pagrindu pagamintus cholinesterazės inhibitorius ir jų veiksmingumą in vivo gyvūnų modeliuose, pabrėžiant jų mechanizmus su neurodegeneraciniais sutrikimais susijusiuose eksperimentiniuose modeliuose, įskaitant neuroprotekciją, neurouždegimą, neurogenezę, tau patologiją ir amiloidą. beta kaupimasis. Viena iš kliūčių kuriant vaistus apima į vaistus panašias savybes. Todėl taip pat atliekama alkaloidinių junginių fizikinių ir cheminių savybių analizė.

2. Iš natūralių produktų gautų alkaloidų cholinesterazės slopinimo potencialas

Acetylcholinesterase enzyme (AChE) is predominantly found in the cholinergic synapses while butyrylcholinesterase enzyme (BuChE) is a non-substrate-specific enzyme that can be found throughout the body including in glial cells. Low levels of AChE and high levels of BuChE have been reported as AD progress [16]. Acetylcholinesterase enzyme inhibitors (AChEi) including galanthamine (1) and donepezil are drugs that have been approved by the Food and Drug Agency (FDA) to manage AD. Archie is used to enhance acetylcholine (ACh), a neurotransmitter responsible for cognition at a homeostatic level in the brain [17–19]. Therefore, chemical compounds able to inhibit the AChE enzyme or both AChE and BuChE enzymes (dual inhibitor) are considered essential in the management of the progression of AD. In this review, all naturally occurring alkaloids are categorized by their inhibitory activities in IC50. By definition, IC50 is a measure of the potency that one chemical substance has to inhibit a specific biological or biochemical function [11]. The inhibition in three categories (IC50 ≤ 10 µM, 10–50 µM, and >50 µM) parodyta 1 paveiksle.

Indolo alkaloidai yra viena didžiausių heterogeninių antrinių metabolitų grupių, susidedančių iš šešių narių aromatinio žiedo, susiliejusio su penkių narių azoto turinčiu pirolio žiedu [36]. Buvo pranešta, kad rescinaminas (3) iš Rauvolfifia reflekso veikia kaip dvigubas cholinesterazės inhibitorius (IC50 AChE 11,01 µM; BuChE 8,06 µM) [20]. Monoterpeno indolo alkaloidai yra pripažįstami kaip molekulės, turinčios monoterpenoidinį vienetą, susiliejusį su indolo dalimi. Monoterpeno indolo alkaloidai (4–6), išskirti iš Nauclea Officinalis, turi selektyvų BuChE slopinamąjį poveikį. Įrodyta, kad Augustinas (4), nukleinas (5) ir Augustinas (6) slopina BuChE, kai IC50 yra nuo 1,03 iki 7,70 µM. Kinetinis tyrimas parodė, kad 4 buvo mišraus režimo inhibitorius, kurio Ki vertė buvo 6,12 µM [21].

-karbolino alkaloidai sudaro indolo fragmentą, susiliejusią su piridino C-3 ir C-4 orto padėtyje [37]. Buvo pranešta, kad dešimt Peganum harmala karbolino alkaloidų (7–16) slopina cholinesterazę, kurių IC50 vertės<10 µm.="" harmol="" (8),="" harmalol="" (13),="" deoxyvasicine="" (15),="" and="" vaccine="" (16)="" were="" potent="" inhibitors="" of="" buche="" with="" ic50="" values="" in="" the="" range="" of="" 0.04="" to="" 0.66="" µm.="" however,="" harmine="" was="" the="" most="" potent="" ache="" inhibitor="" with="" an="" ic50="" of="" 1.21="" µm="" among="" the="" indole="" alkaloids.="" a="" preliminary="" structure-activity="" relationship="" study="" showed="" that="" multiple="" substitutions="" at="" the="" indole="" ring="" and="" saturation="" of="" the="" pyridine="" ring="" were="" essential="" for="" the="" cholinesterase="" inhibition="" effects="" [22].="" 3-ethyl-12-methoxy-β-="" carboline="" (17)="" and="" 6,12-dimethoxy-3-ethyl-β-carboline="" (18)="" from="" picrasma="" quassinoids="" were="" reported="" as="" possessing="" ache="" inhibitory="" properties="">

2 paveiksle parodyta, kad iš viso 55 alkaloidai buvo identifikuoti kaip AChEi, o 24 alkaloidai buvo nustatyti kaip BuChEi. Iš esmės buvo įrodyta, kad 16 alkaloidų slopina abu fermentus, kai IC50 vertė yra lygi arba mažesnė nei 10 µM. 1 lentelėje išvardyti iš augalų išskirti bioaktyvūs alkaloidai ir jų cholinesterazę slopinantis aktyvumas, o 3 ir 4 paveiksluose pavaizduotos 1–61 alkaloidų cheminės struktūros.

Izochinolino alkaloidai yra viena iš įvairių alkaloidų klasių, gaunamų iš natūralių šaltinių. Jie susideda iš izochinolino arba tetrahidroizochinolino žiedo kaip pagrindinio skeleto [38]. Patarimas (19) buvo stipriausias dvigubos cholinesterazės inhibitorius, kurio IC50 reikšmės buvo 0,15 ir 0,88 µM tiek AChE, tiek BuChE. Ranitidinas (20) turėjo silpnesnį slopinamąjį aktyvumą tiek AChE, tiek BuChE nei 19, kai IC50 vertės buvo atitinkamai 0,65 µM ir 5,73 µM [24]. Palyginus molekulines struktūras, tretinis aminas yra 7 pozicijose iš 19 ir 20 ir yra atsakingas už didelį surišimo afinitetą tiek AChE, tiek BuChE atžvilgiu. Berberino chloridas (21) ir 13-alkilberberinas (22) yra dar du izochinolino alkaloidai, gauti iš Coptis Chinensis šakniastiebių, kurių molekulinės struktūros šiek tiek skiriasi nuo 19 ir 20. Nors ir 21, ir 22 IC50 buvo > 10 µM, link BuChE 21 parodė stipresnį AChE slopinamąjį aktyvumą, kai IC50 buvo 1,1 µM, nei 22, kai IC50 buvo 5,6 µM [25]. Palyginus abiejų alkaloidų molekulines struktūras, matyti, kad metilo grupės buvimas 13 padėtyje 22 struktūroje yra atsakingas už sumažėjusį slopinamąjį aktyvumą tiek AChE, tiek BuChE atžvilgiu.

Aporfino ir proaporfino alkaloidai yra natūraliai gaunami iš izochinolino. Paprastai jie paplitę Annonaceae, Lauraceae, Magnoliaceae ir Menispermaceae šeimose [39]. Stephania Epigaea [26], Illigera aromatic [40], Beilschmiedia sp. [27], Monimiaceae ir Magnoliaceae [41], dėl kurių buvo išskirta aporfino ir proaporfino tipo alkaloidų serija. Tarp jų: ​​epinastinas B (23), dehidrodicentrinas (24), romaninas (25), doktrina (26), 2-hidroksi-9-metoksiaporfinas (27), laurotetaninas (28), liriodeninas (29), Buvo pranešta, kad oreobeilinas (30), boldinas (31), sekoboldinas (32), asimilobinas (33), (S)-3-metoksinordomesticinas (34) ir izoboldinas (35) pasižymi reikšmingu AChE slopinimu [26, 27]. .

Likorino tipo alkaloidai, dar žinomi kaip Amaryllidaceae alkaloidai, priklauso didelei izochinolino alkaloidų grupei. Jų galima rasti Amaryllidaceae šeimos augaluose. Išskirta daug likorino tipo alkaloidų, daugiausia koncentruotų svogūnėliuose ir lapuose [42]. Likorino tipo alkaloidai, įskaitant galantiną (36) ir 1 iš Zephyranthes carinata, parodė AChE slopinamąjį aktyvumą prieš AChE [28].

Steroidiniai alkaloidai yra viena iš svarbių iš augalų gaunamų alkaloidų klasių. Jie turi pagrindinį steroidinį pagrindą su azoto atomu, esančiu žiede arba šoninėje grandinėje [43]. Buvo pranešta, kad trys nauji Holarrhena pubescens steroidiniai alkaloidai Mokluangins A–C (37–39) pasižymi AChE slopinamuoju aktyvumu nuo 1,44 iki 4,09 µM, o pakeitimas C-3 yra pagrindinis AChE moduliavimo veiksnys. slopinantis aktyvumas [29]. Izosteroidiniai alkaloidai yra vienas iš tipiškų steroidinių alkaloidų, priklausančių C-27 skeleto tipui [43]. Buvo pranešta, kad septyni Fritillaria walujewii izosteroidiniai alkaloidai (40–46) gali slopinti cholinesterazę. Tortifolinas (40), Walujewine C (41), Sinpeinine A (42), Walujewine A (46) ir Walujewine E (44) slopina AChE, kai IC50 vertės yra 5,8–9,8 µM, o visi junginiai slopina BuChE mažesnis nei 10 µM, išskyrus 46. Galima daryti išvadą, kad visi junginiai yra dvigubi cholinesterazės inhibitoriai, išskyrus 43, 45 ir 46 [30].

Parduodu cistanką

Pirolioiminochinono alkaloidai daugiausia išskiriami iš jūrų organizmų. Svarbūs pirolioiminochinono alkaloidai yra diskohabdinai, prognozės, bazilijonai, wakayins ir Camarones [44]. Discorhabdinas G (47) ir B (48) iš Antarkties Latrunculia sp. kempinės pasižymėjo AChE slopinamuoju aktyvumu, kai IC50 vertės buvo atitinkamai 1,3 ir 5,7 µM [31]. Likopodijos alkaloidai yra įdomi alkaloidų klasė, dažniausiai randama Lycopodiaceae augaluose. Jie susideda iš chinolizino, piridino ir -piridono tipo alkaloidų [45]. Paprastai likopodžio alkaloidai susideda iš C16 skeletų ir kartais turi C32 skeletus, kai jie egzistuoja kaip dimerai [46]. Tarp išskirtų likopodžio alkaloidų huperzinas A (2) pasirodė kaip gerai žinomas AChE inhibitorius gydant AD [45]. Squarrose A (49) ir pirolhuperzinas A (50) buvo išskirti kaip nauji Lycopodium alkaloidai iš Huperzia squarrosa kartu su žinomu 2 ir 12-epilikodolino N-oksidu (51). Remiantis išvadomis, huperzinas A buvo stipriausias AChE slopinimui, po to sekė 49, 50 ir 51 [32]. Tęstiniame tyrime su tuo pačiu augalu H. squarrosa davė 52, kaip naujas likopodžio alkaloidas, turintis AChE slopinimo potencialą [33].

Likodino tipo alkaloidai priklauso likopodžio alkaloidų klasei. Paprastai jie susideda iš keturių žiedų, įskaitant vieną piridino arba piridino žiedą. Buvo žinoma, kad likodino tipo alkaloidai pasižymi AChE slopinimu [46]. Tyrime, atliktame su likodino tipo alkaloidais, įskaitant Lycocasuarinine D (53), Lycocasuarinine A (54), N-demetilhuperzininą (55) ir huperziną C (56) iš Lycopodiastrum casuarinoides, buvo pranešta, kad jie gali slopinti cholinesterazę. 50 ir 51 parodė AChE slopinimą, kai IC50 vertės buvo 0,22 ir 4,74 µM, o 55 ir 56 buvo dvigubi cholinesterazės inhibitoriai [34].

Flavoalkaloidai yra unikalus alkaloidų poklasis, susidedantis iš pagrindinio flavonoidų skeleto, susiliejusio su azoto turinčiais žiedais, tokiais kaip pirolidinonas, pirolidinas, indolas, piperidinas, piperidinas ir aminoglikozidas [47]. Iki šiol buvo pranešta apie mažiau nei 100 natūraliai pasitaikančių kvapiųjų keloidų, nors buvo nustatyta, kad jie turi platų biologinio aktyvumo spektrą [35, 47]. Neseniai atliktame tyrime iš Camellia sinensis buvo išskirti penki nauji cinamoilinti skonio keloidai. Junginiai buvo žinomi kaip 3-O-cinamolepikatechinas (57), (−)-6-(5"' S)

N-etil-2-pirolidinonas-3-O-cinamoilepicatechinas (58), (-)-6-(5"'R)-N-etil-2-pirolidinonas{{1{{ 30}}}} O-cinamolepikatechinas (59), (-)-8-(5"'S)-N-etil-2-pirolidinonas-3-O-cinamoilepikatechinas (60) ir (- )-8-(5"'R)-N-etil-2-pirolidinonas-3-O-cinamolepikatechinas (61). Visi skonio keloidai parodė reikšmingą AChE slopinamąjį aktyvumą, o IC50 svyravo nuo 0,126 iki 1,040 µM Tyrimas atskleidė, kad C-6 padėtis buvo labai svarbi AChE slopinančiai veiklai [35].

3. Daugiaplanis alkaloidų moduliavimo potencialas sergant neurodegeneracinėmis ligomis

Dešimtmečius mokslininkai daug dėmesio skyrė vaistų, galinčių pakeisti neurodegeneracinių ligų progresavimą, atradimui, pavyzdžiui, atrado sekretazės inhibitorius, pagrįstus Alzheimerio ligos amiloido hipoteze. Deja, nė vienas iš kandidatų neparodė daug žadančių rezultatų, pagerinančių ligos progresavimą paskutinėje klinikinių tyrimų fazėje. Cholinesterazės inhibitoriai išliko vaistais ligai gydyti, todėl reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant ištirti alkaloidų galimybes gydyti neurodegeneracines ligas, be jų cholinesterazės aktyvumo [48]. Nepaisant stiprių anticholinesterazės savybių, kurios padeda pagerinti pažinimo funkciją, 1 lentelėje atlikome alkaloidų, galinčių slopinti cholinesterazę, paiešką ir sudarėme keletą tyrimų, kuriuose buvo pranešta apie šių alkaloidų potencialą veikti daugeliui kitų taikinių. pateikti šių junginių daugiafunkcinio moduliavimo potencialo apžvalgą. Tačiau negalima atmesti galimybės, kad junginiai, turintys mažesnį cholinesterazės slopinimo aktyvumą, nėra potencialiai naudingi kai kuriems kitiems neurodegeneracinių ligų taikiniams. Šiame skyriuje daugiausia dėmesio skiriama Alzheimerio ligai (AD) ir Parkinsono ligai (PD). Mechanizmų, kuriuos veikia šie alkaloidai, rinkinys apima neuroprotekciją, neurouždegimą, neurogenezę, amiloido-beta agregaciją (A ) ir tau hiperfosforilinimą.

3.1. Neuroprotekcija

Neuroprotekcija lėtina neuronų nykimą ir vėlesnį neurodegeneracinių ligų progresavimą įvairiais būdais, įskaitant oksidacinio streso, mitochondrijų disfunkcijos, baltymų agregacijos, uždegimo, eksitotoksiškumo ir ląstelių apoptozės mažinimą [49].

Keletas tyrimų parodė, kad harmanas (7), harmolis (8), harminas (9), harmalinas (12) ir harmalolis (13) priklauso indolo-karbolino klasei (1 lentelė), turi neuroprotekcinį potencialą nuo neuronų pažeidimo. In vitro atliktas tyrimas parodė, kad 7 apsaugo nuo H2O2-sukeliamo toksiškumo neuroblastomos ląstelėse, nes sumažina ląstelių gyvybingumą [50]. Šis modelis yra susijęs su neuronų pažeidimais, kuriuos sukelia oksidacinis stresas, kuris yra susijęs su neurodegeneracinių ligų vystymusi.

12 plačiai naudojamas graužikams sukelti tremorą, neigiamo poveikio vien dopaminerginėms PC12 ląstelėms nenustatyta, kai koncentracija yra 50 µM, tokia pati kaip jo metabolitas harmalolis 13 [51]. Rezultatas sutampa su kitais dviem tyrimais, kurie neparodė jokio toksiškumo PC12 ląstelėms vien 12 ir 13 [52, 53]. MPP plus yra neurotoksinas dopaminerginiams neuronams, kurie yra susiję su Parkinsono liga (PD). 7 vaidmuo slopinant 1-metil-4- fenilpiridinio (MPP plius ) poveikį pasiekiamas slopinant mitochondrijų transmembraninį potencialą (MMP), citochromo c išsiskyrimą, kaspazės-3 aktyvavimą, reaktyviąsias deguonies rūšis ( ROS) ir GSH lygiai In vitro [51–53]. Dopamino oksidacija inicijuoja skirtingas kaskadas, kad susidarytų endogeniniai neurotoksinai, kurie prisideda prie neurodegeneracijos [54, 55]. 12 atveju buvo įrodyta, kad jis kompensuoja toksinį dopamino oksidacijos poveikį smegenų mitochondrijoms Ex Vivo. Tai siejama su antioksidacinėmis 12 savybėmis, nes palaiko tioredoksino reduktazės aktyvumą ir slopina tiolio oksidaciją, taigi ir dopamino oksidacijos produktų susidarymą [56]. Be to, 9 ir 12 padidino antioksidacinių fermentų, tokių kaip superoksido dismutazė [57] ir glutationo peroksidazė (GPx) reguliavimą in vitro, o kituose tyrimuose jie sumažino ROS padidėjimą ir tiolio oksidaciją, todėl sustiprintas antioksidacinis gynybos mechanizmas, sukuriantis neuroprotekcinį poveikį. [52,53,58,59].

Be to, 9 padarė neuroprotekcinį poveikį, padidindami glutamato transporterio-1 (GLT-1) baltymų kiekį ir nuo GLT-1 bei glutamato aspartato transporterio (GLAST) priklausomą glutamato įsisavinimą astroglijos ląstelėse ir SOD1G93A pelių žievės audinys, transgeninis amiotrofinės šoninės sklerozės modelis [60]. Šie glutamato transporteriai palaiko žemą ekstraląstelinę glutamato, kuris yra sužadinantis neuromediatorius, koncentraciją, todėl jo kaupimasis prisideda prie eksitotoksiškumo [61]. Be to, neseniai atlikta sisteminė apžvalga parodė, kad 9 pagerino atmintį ir mokymąsi bei parodė neuroprotekcinį poveikį hipokampui ikiklinikiniuose eksperimentiniuose modeliuose [62]. Tariamai jis buvo susijęs su GLT{11}} padidinimu, ROS sumažėjimu, smegenų kilmės neurotrofinio faktoriaus (BDNF) padidėjimu ir turėjo priešuždegiminį poveikį. PD kontekste neseniai buvo ištirtas 9 dėl jo skilimo poveikio -sinukleinui in vitro. Ubikvitino-proteasomų sistema (UPS) yra viena iš sistemų, kuri pašalina sinukleiną per proteasomų proteolitinį aktyvumą, ir buvo įrodyta, kad 9 padidino proteolitinį aktyvumą per baltymų kinazės A (PKA) fosforilinimą ir dėl to sustiprino UPS, skirtą -sinukleino klirensui [63, 64].

13, 9 metabolitas, buvo įtrauktas į anksčiau paminėtų tyrimų rezultatus kaip dominantis junginys ir buvo nustatyta, kad 13 suteikė neuroprotekciją moduliuodamas oksidacinį stresą, MMP ir apoptozę in vitro [51–53]. Šie radiniai parodė, kad sumažėjo ROS ir tiolio oksidacija, padidėjo GSH lygis ir sumažėjo MMP praradimas [51–53, 65]. Taip pat buvo ištirtas 13 poveikis dviem procesams, susijusiems su ląstelių mirtimi, ty citochromo c išsiskyrimu ir kaspazės -3 aktyvacija, o 13 sumažėjo abu [51, 66].

Pastaraisiais metais populiarėja berberino chlorido (21), kuris yra izochinolino alkaloidas (1 lentelė), apsauginio poveikio neurodegeneracijai tyrimai. In vivo atliktame tyrime 21 pradinis apdorojimas 6-hidroksidopamino (6-OHDA) stimuliuojamu neurotoksiškumu, kuris modeliuoja PD žiurkėms, žymiai sumažino apomorfino sukeltus sukimus ir Nissl dažytos substantia nigra pars compacta ( SNpc) neuronus ir susilpnino tirozino hidroksilazės imunoreaktyvumo sumažėjimą SNpc dopaminerginiuose neuronuose [67]. In vitro atliktas tyrimas parodė, kad 21 turi neuroprotekcinių savybių nuo oksidacinio streso sukeltos neurodegeneracijos aktyvindamas Akt/GSK, Akt/GSK3 /Nrf-2 ir PI3K/Akt/Nrf2 signalizacijos kaskadas, padidindamas p-CREB, stimuliuodamas NGF ir BDNF išsiskyrimas, NF-κB branduolio translokacijos mažinimas, TNF, COX-2, IL-1B, NF-κB slopinimas ir kaspazės-1, kaspazės-3, Bax slopinimas, Bcl-2 padidėjimas, ciklinas D1 ir p53 [68]. Be ankstesnių tyrimų rezultatų, Dengas ir komanda pranešė apie 21 sumažintą ROS gamybą ir atvirkštinį MMP sumažėjimą in vitro, ir pasiūlė 21 neuroprotekcinį poveikį, aktyvuojant PI3K/Akt kelią rotenono sukeltam neurotoksiškumui [69]. Taip pat buvo įrodyta, kad 21 apsaugo PC-12 ląsteles nuo oksidacinės pažaidos per PI3K/AKT/mTOR sukeltą mitofagiją [70]. Valerio tipo degeneracija (WLD) yra aksonų degeneracija, besitęsianti nuo distalinio aksono iki pažeidimo vietos ir pasireiškianti sergant neurodegeneracinėmis ligomis [71]. Įdomu tai, kad buvo nustatyta, kad 21 yra nekonkurencinis sterilaus alfa ir toll interleukino receptorių motyvų turinčio baltymo 1 (SARM1), kuris yra pagrindinis WLD tarpininkas, inhibitorius, todėl pirminio ekrano procentinis slopinimas yra 70 procentų [72]. . Tame pačiame tyrime toliau buvo tiriamas jo slopinamasis aktyvumas bakterijų ir Expi293 ląstelių SAM1-2TIR domene, kad patvirtintų išvadas ir gautos atitinkamai 110 ± 10 µM ir 77 ± 5 µM IC50 vertės. Be to, 21 padidino CYP2J2, baltymo, kuris, kaip nustatyta, apsaugo nuo PD modelio, stimuliuodamas peroksisomų proliferatoriaus aktyvuotą receptorių alfa (PPAR-) in vitro [73]. In vivo atliktas tyrimas parodė, kad 21 užkirto kelią aminolevulino rūgšties dehidratazės (δ-ALA-D) slopinimui ir apsaugo nuo purinerginės transmisijos pažeidimo, nes susilpnino NTPDazės, ADP, 50 -nukleotidazės ir ADA aktyvumo praradimą sergant streptozotocino sukelta demencija. šio perdavimo reguliavimas vaidina svarbų vaidmenį apdorojant atmintį [74,75]. Tačiau δ-ALA-D aktyvumas specifinėse neuronų ląstelėse reikalauja tolesnio tyrimo dėl ribotų turimų tyrimų.

Parduodu cistanką

Glijos puskanalio aktyvumo stimuliavimas padidina ATP ir glutamato išsiskyrimą, kuris vėliau sukelia neuronų mirtį, o retikulonas -3 (RTN3) agreguojasi AD smegenyse ir palengvina distrofinių neuritų vystymąsi [76,77]. Buvo pranešta, kad Boldinas (31), aporfino alkaloidas (1 lentelė), sumažina astroglijos puskanalio aktyvumą, nepaveikdamas tarpo jungties ryšio, sumažindamas ATP ir glutamato išsiskyrimą. Tyrimas in vivo parodė, kad 31 yra apsaugotas nuo neuronų oksidacinio streso ir neuritinių distrofijų, supančių amiloido-beta (A) plokšteles, kur APP/PS1 pelėse buvo pastebėta vis mažiau RTN3 imunoreaktyvių distrofinių neuritų (RIDN) [78]. Kitame tyrime 31 suskaidė H2O2, sumažino geležies ir EDTA sukeltą dezoksiribozės skaidymą ir melanino susidarymą dėl dopamino oksidacijos, susilpnino MMP praradimą, citochromo C padidėjimą, prarado tioredoksino reduktazės aktyvumą, slopino tiolio oksidaciją ir {{15}sukelia dopaminą. }OHDA ir PC{16}} ląstelių gyvybingumo praradimas ir dopamino sukeltas kaspazės-3 aktyvavimas [79].

In vivo atliktas tyrimas parodė, kad deoksivazicinas (15), kuris yra -karbolino alkaloidas (1 lentelė), apsaugojo neuronus nuo oksidacinio streso sukeltos žalos, vartojant 15 mg kg-1 dozę. Tyrimas parodė, kad glutationo peroksidazės (GPx) kiekis buvo žymiai padidintas pavartojus 15, o tai vėliau sustiprino antioksidacinį gynybos mechanizmą smegenyse. Be to, 15 galėjo pagerinti nervų išgyvenimą, padidindami smegenų kilmės neurotrofinį faktorių (BDNF) 45 mg kg-1 [80].

3.2. Neurouždegimas

Bėgant metams buvo atlikti tyrimai, skirti ištirti neurodegeneracinių būklių patologiją, o neurouždegimas buvo vienas iš pagrindinių mechanizmų. Imuninių ląstelių funkcijos sutrikimas gali sukelti centrinės nervų sistemos (CNS) uždegimą ir galiausiai sukelti nervų pažeidimą. Visų pirma, ūmus uždegimas gali būti naudingas smegenims. Priešingai, lėtinis uždegimas gali pakenkti smegenims, skatindamas tau baltymo hiperfosforilinimą ir amiloido-beta (A) agregaciją. Šiuos mechanizmus gali suaktyvinti priešuždegiminiai mediatoriai, tokie kaip interleukinas 1 (IL-1) ir interleukinas 6 (IL-6). Kadangi uždegimas yra glaudžiai susijęs su neurodegeneracinių būklių, tokių kaip AD ir PD, patologija, alkaloidai, galintys užkirsti kelią neurouždegimui, gali palengvinti neurouždegimą ir padėti valdyti sąlygas [81–83].

9 ir 12 buvo paryškinti kaip galintys neutralizuoti neurouždegimą. Buvo pasiūlyta, kad jie galėjo sumažinti uždegiminių citokinų, tokių kaip naviko nekrozės faktoriaus alfa (TNF-) ir mieloperoksidazės (MPO), ir mediatorių, tokių kaip azoto oksidas (NO), gamybą. Konkrečiai, 7 ir 12 IC50 buvo atitinkamai 0,08 µM ir 0,26 µM MPO atžvilgiu, todėl įrodo, kad jie gali būti naudojami kaip agentas, stabdantis nervų uždegimą [58, 59]. Be to, in vivo atliktas tyrimas parodė, kad 9 reikšmingai pagerino pažinimo sutrikimus chemiškai sukeltoms diabetinėms žiurkėms, vartojusioms 20 mg kg-1. Tyrimas parodė, kad cukrinis diabetas buvo glaudžiai susijęs su pažinimo disfunkcija ir abu buvo susiję su uždegimu. Kai 9 buvo skiriama diabetu sergančioms žiurkėms, NLRP3 uždegiminis aktyvumas buvo slopinamas, todėl padidėjo smegenų kilmės neurotrofinio faktoriaus (BDNF) ekspresija, o vėliau pagerėjo pažinimo gebėjimai [84]. Be to, in vivo atliktas tyrimas parodė, kad 9 taip pat sugebėjo peržengti kraujo ir smegenų barjerą (BBB) ​​netrukus po išgėrimo [85].

Kitas karbolino alkaloidas 15 galėjo slopinti neurouždegimą keliais būdais. In vivo tyrimas parodė, kad 15 gali padidinti -GABA kiekį ir sumažinti glutamato kiekį smegenyse, kai koncentracija yra 5 1, 15 ir 45 mg kg-1. -GABA yra gyvybiškai svarbus neuromediatorius, kuris slopina astrocitų ir mikroglijų inicijuotą neurouždegimą, trukdydamas išsiskirti TNF-. Be to, TNF-, kuris yra citokinas, skatinantis uždegimą, gamyba taip pat buvo žymiai sumažinta priklausomai nuo koncentracijos, kai buvo gydoma 15, kai koncentracija yra 5–45 mg kg-1 [80].

21 veikia kelis taikinius, kad pagerintų AD sąlygas. Vienas iš 21 veikimo mechanizmų yra susilpninti neurouždegimą [86]. Pavyzdžiui, in vivo atliktas tyrimas parodė, kad sumažėjo priešuždegiminių mediatorių, įskaitant COX-2, IL-12, IL-6, IL-1, ir TNF, atsirandančių dėl 21 skyrimas AD žiurkės smegenims [87]. Be to, in vivo atliktas tyrimas parodė, kad 21 trukdė p65 poskyrio ekspresijai ir fosforilinimui esant 50 mg kg-1. p65 yra NF-κB heterodimero dalis, kuri yra gyvybiškai svarbi moduliuojant uždegiminių baltymų gamybą [88]. Be to, in vivo atliktas tyrimas taip pat pranešė, kad 21 galėjo neutralizuoti neurouždegimą, slopindamas IL-6, TNF ir p38 MAPK signalizacijos kaskadas [89].

3.3. Neurogenezė

Suaugusiųjų neurogenezė yra procesas, vykstantis hipokampo subgranulinėje zonoje (SGZ) ir subventrikulinėje zonoje (SVZ), kad susidarytų neuronai per visą žmogaus gyvenimą. Suaugusiųjų neurogenezės defektas gali sukelti neurodegeneracines ligas, tokias kaip Alzheimerio liga (AD), Parkinsono liga (PD) ir Hantingtono liga (HD) [90]. Pavyzdžiui, in vivo atliktas tyrimas parodė, kad suaugusiųjų neurogenezės sutrikimas galėjo prasidėti ankstyvoje AD ligos stadijoje dar prieš susiformuojant neurotoksiniams neurofibriliniams raizginiams ir A plokštelėms [91, 92].

In vitro atliktas tyrimas parodė, kad 8, 9 ir 12 sėkmingai sukėlė neurogenezę, kai buvo tiriamos su progenitorinėmis ląstelėmis, išaugintomis iš SGZ ir SVZ. Be to, 9 metabolizmas žmogaus organizme pagamino 8 kaip pagrindinį produktą. Šie karbolino alkaloidai taip pat galėjo paskatinti neuronų ląstelių specializaciją ir tai įrodė MAP-2 ir Tuj-1 ekspresija. Tyrimas parodė, kad šių karbolino alkaloidų neurogenezės potencialas buvo siejamas su jų slopinamuoju aktyvumu prieš monoaminooksidazę [70] ir DYRK1A [93].

In vitro tyrimas, tiriantis aporfino alkaloidų neurogenezės potencialą PC-12 ląstelėse (1 lentelė), parodė, kad asimilobinas (33) reikšmingai stimuliavo neurito augimą PC-12 ląstelėse, tačiau akivaizdaus poveikio nepadarė. mRNR ekspresija, koduojanti baltymus, būtinus ląstelių dalijimuisi ir specializacijai. Be to, tyrime taip pat buvo pranešta, kad 33 buvo labai prasiskverbiantis per kraujo ir smegenų barjerą (BBB), todėl jis yra potencialus vaistas, skirtas neurodegeneracinėms ligoms gydyti [94].

3.4. Amiloido beta agregacija

Amiloidas beta (A ) yra produktas, susidarantis fermentiškai skaidant amiloido pirmtaką baltymą (APP), veikiant -sekretazei ir -sekretazei, ir manoma, kad A vaidina svarbų vaidmenį vystant AD. A yra peptidas, kurį daugiausia sudaro 40–42 aminorūgštys ir kuris yra jautrus agregacijai, sudarydamas neurotoksines A plokšteles. Kai smegenyse susikaupia A plokštelės, išsivystys nenormali sinapsinė ir neuronų veikla, sukeldama smegenų pažeidimą ir sukeldama tokius simptomus kaip pažinimo sutrikimai ir laipsniškas atminties praradimas [95, 96].

Todėl A agregacijos prevencija gali padėti sulėtinti AD progresavimą. Be anticholinesterazės aktyvumo, kurį rodo augalinės kilmės alkaloidai, kai kurie iš jų gali slopinti A agregaciją. Patarimas (19) ir nizatidinas (20) yra izochinolino alkaloidai (1 lentelė) ir turi savybę slopinti A oligomerizaciją.

In vitro tyrimas parodė, kad 19 ir 20 parodė vidutinio intensyvumo slopinimą link A agregacijos, kaip matyti iš jų IC50 verčių atitinkamai 5,56 ir 1,89 µM link A. Tiesą sakant, taip pat buvo pasiūlyta, kad tiek 19, tiek 20 turėjo didžiausią slopinimo aktyvumą daugeliui taikinių, susijusių su neurodegeneracinėmis sąlygomis, ir jų molekulinės struktūros buvo panašios, palyginti su kitais izochinolino alkaloidais, ekstrahuotais iš Zanthoxylum rigidum. Todėl raginama ištirti molekulinius pastolius, susijusius su jų daugiafunkcine veikla [24]. Be to, 21 buvo tiriamas daugelį metų, o apžvalgoje buvo pranešta, kad jis trukdo ERK1/2 ir mitogenu aktyvuotos proteinkinazės (MAPK) signalų perdavimo kaskadoms, todėl deaktyvavo -sekretazę-1 (BACE-1) ir mažėjanti A karta [86]. Tiesą sakant, 21 yra parduodamas kaip nereceptinis produktas, vartojamas per burną Kinijoje, nes tyrimai, tiriantys jo veiksmingumą ir saugą išgėrus, parodė priimtinus rezultatus. Be savo anticholinesterazės aktyvumo, kuris yra panašus į 1 ir 21, jis taip pat turėjo galimybę sumažinti A agregaciją mažindamas A susidarymą. In vivo atliktas tyrimas parodė, kad 21 galėjo reikšmingai slopinti -sekretazės aktyvumą AD smegenyse, todėl iki 40 procentų sumažino A susidarymą ir pagerino AD simptomus. Be slopinančio poveikio sekretazę, kitas tyrimas in vivo parodė, kad 21 sustiprino A 40 aktyvumą, kuris sumažino A 42 neurotoksinį potencialą, pakeisdamas A 42 stabilumą, morfologiją ir tirpumą, kad pablogėtų A 42 agregacija [87, 97]. Šį teiginį taip pat patvirtina in vivo atliktas tyrimas, kuriame teigiama, kad 21, esant 50 ir 100 mg/kg per parą koncentracijoms, galėjo sumažinti Pen-2, Aph-1 ir PS1 sekretazės dalis. ir -sekretazės, todėl slopina A gamybą. Be to, buvo įrodyta, kad 21 reikšmingai padidina -sekretazės aktyvumą esant identiškoms koncentracijoms [98]. In vitro tyrimas taip pat parodė, kad 21 galėjo slopinti A oligomerizaciją ir fibrilių susidarymą [99].

3.5. Tau Hiperfosforilinimas

Tau baltymas (τ) vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį stabilizuojant neuronų mikrotubulus, taigi palaiko neurono struktūrą ir maistinių medžiagų transportavimą į ląstelę. Kinazės, apimančios dvigubo specifiškumo tirozino fosforilinimo reguliuojamą kinazę 1A (DYRK1A), glikogeno sintazės kinazę-3 (GSK-3), Ca2 plius /kalmodulinu aktyvuotą baltymų kinazę II ir nuo ciklino priklausomą kinazę-5 (Cdk5) gali sukelti tau hiperfosforilinimą. Tau baltymo hiperfosforilinimas veda prie fosforilintų tau baltymų susikaupimo, kad susidarytų suporuoto spiralinio gijų tau neurofibriliniai raizginiai. Todėl jie nebepalaiko mikrovamzdelių neurone, galiausiai sukelia neuronų apoptozę, taigi ir neurodegeneraciją [100].

Nustatyta, kad 9 slopina DYRK1A, o tai savo ruožtu trukdė tau baltymų hiperfosforilinimui. In Vitro atliktas tyrimas buvo įrodytas, kad 9 buvo stiprus DYRK1A inhibitorius, kurio IC50 buvo maždaug 80 nM. 9 deaktyvavo DYRK1A, taigi slopindamas tau fosforilinimą serine 396, vėliau sumažindamas visų trijų tipų fosforilintas tau baltymo formas. Sumažinus fosforilinto tau kiekį, harmine (9) išsaugojo tau funkciją palaikyti mikrovamzdelius neurone, užkertant kelią neuronų mirčiai. Tačiau buvo pranešta, kad 9 gali būti neurotoksiškas, kai koncentracija viršija 8 µM dėl per didelio tau baltymų išeikvojimo [100].

Be 9, 21 taip pat galėjo trukdyti tau baltymo hiperfosforilinimui. Nors reikia atlikti daugiau tyrimų dėl tikrojo 21 mechanizmo, kad sumažintų tau hiperfosforilinimą, du in vitro tyrimai parodė, kad 21 gali užkirsti kelią tau baltymo hiperfosforilinimui, kurį stimuliuoja kalikulinas A, kai koncentracija yra 20 ir 25 µg mL-1. mažindamas GSK-3 aktyvumą ir padidindamas baltymo fosfatazės 2A aktyvumą. Be to, 21 sukėlė tau fosforilinimo pasikeitimą Ser262 [86,101,102]. In vivo tyrimas taip pat pranešė, kad 21 antioksidacinės savybės gali padėti slopinti per didelę tau baltymo ekspresiją ir tau hiperfosforilinimą AD smegenyse [87].

4. Fizikinė ir cheminė alkaloidų analizė

5 paveiksle parodyta į šią apžvalgą įtrauktų alkaloidų fizikinių ir cheminių savybių analizė. Daugumos junginių molekulinė masė buvo mažesnė nei 500 Da. Didesnės molekulinės masės junginiai buvo 44, 45 ir skonio alkaloidai (58–61). Tik vienas junginys pažeidžia Lipinskio taisyklę dėl vandenilio jungties donorystės, pasukamų ryšių ir topologinio polinio paviršiaus ploto (TPSA). Įdomu tai, kad visi į šią apžvalgą įtraukti junginiai laikėsi Lipinskio log P ir vandenilio jungties akceptoriaus (HBA) taisyklės. 32 junginiai buvo klasifikuojami kaip labai tirpūs, 15 junginių buvo vidutiniškai tirpūs ir 7 junginiai buvo mažai tirpūs.

5. Metodas

Į šį tyrimą buvo įtraukti visi natūraliai gauti alkaloidai, apie kuriuos literatūroje buvo pranešta apie cholinesterazę slopinantį aktyvumą nuo 2020 m. 2 011. Sintetiniai alkaloidai, alkaloidai, preliminariai identifikuoti dujų chromatografijos-masių spektrometrijos (GC-MS) ir skysčių chromatografijos-masių spektrometrijos būdu. 1 paveiksle parodyta, kad į šią apžvalgą buvo įtraukti 38 procentai ir 18,7 procentai AChE ir BuChE inhibitorių, kurių IC50 buvo mažesnis arba lygus 10 µM. Dėl to 61 junginys, kurio IC50 yra mažesnis arba lygus 10 µM, išskyrus 1 ir 2, buvo įtrauktas į tekstą ir apžvalgą dėl ligos modifikavimo potencialo, įskaitant amiloido beta slopinimą, tau hiperfosforilinimo slopinimą, neurouždegimą, neurogenezę ir neuroprotekcinį poveikį. efektai. Buvo numatytos 59 alkaloidų (išskyrus galantaminą ir huperziną A) fizikinės ir cheminės savybės (Instant JChem 17.10.0, 2020 ChemAxon Ltd.).

6. Išvados

Vis daugiau įrodymų parodė natūraliai gautų alkaloidų, kaip neurodegeneracinių ligų moduliatorių, svarbą. Nors alkaloidai yra pagrindinis AChE inhibitorių šaltinis, atrandama daug dvigubų cholinesterazės inhibitorių ir BuChE inhibitorių. Įdomu pastebėti, kad keli šioje apžvalgoje dokumentuoti alkaloidai apsaugo neuronus nuo žalingų mechanizmų, tokių kaip neurouždegimas, oksidacinis stresas, eksitotoksiškumas, apoptozė, A kaupimasis ir tau fosforilinimas, ir gali būti sukurti Alzheimerio ir Parkinsono ligoms gydyti. Konkrečiai, 9 ir 21 yra galimi šių ligų progresavimo moduliatoriai. Nepaisant to, šių alkaloidų dozės, skirtos neurodegeneracinėms ligoms gydyti, liko neaiškios. Fizikinė ir cheminė analizė parodė, kad dauguma alkaloidų laikosi Lipinskio narkotikų tikimybės taisyklių. Kraujo-smegenų barjeras yra svarbus veiksnys, apsaugantis junginių prasiskverbimą į smegenis, todėl jam reikia skirti daugiau dėmesio. Suprantama, natūraliai gautų junginių trūkumai, tokie kaip mažas ekstrahavimo išeiga, sustabdė potencialių kandidatų vystymąsi terapinėmis medžiagomis. Reikia toliau tobulinti, kad būtų pagerintas jų, kaip gyvybingų gydymo priemonių, naudingumas.