活性氧物种(ROS)在细胞代谢的许多方面都起着至关重要的作用,由于其本身具有很高的反应活性,必须利用多种酶和抗氧化剂通过生物清除机制对它们进行严格调节。由于O2代谢增强,金属离子含量高和抗氧化能力不足,大脑中会产生大量ROS。神经元特别容易受到氧化应激的影响,因而ROS被认为与阿尔茨海默病(AD),帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症中的神经退化有关。临床上通过天然的抗氧化剂来防止氧化损伤的努力是失败的,这表明仅降低氧化应激来治疗AD是不够的,需要更复杂的解决方案。一种潜在的策略是设计可同时与ROS,淀粉样β(Aβ)和金属离子结合的试剂,以调节氧化应激,影响淀粉样蛋白级联并控制金属离子的利用率。基于类似的考虑,多功能分子通过结构出发或者机理出发的方法被发展出来。这类分子考虑了靶标识别,氧化还原特性和对致病因子的的化学反应性之间的联系。
在本篇文章中,作者假设带有路易斯碱性官能团(例如羟基,胺和羧酸盐)的氧化还原活性芳族化合物可能与不含金属和与金属结合的Aβ物种发生足够强烈的相互作用,从而对其聚集行为产生显着影响。原则上Aβ可能为小分子提供许多相互作用点,使得其可能调节甚至破坏蛋白聚集,但是到目前为止,仅有非常有限的简单致密的芳香化合物被报道是有效的。作者通过调节苯基,亚苯基或吡啶基部分的电子分布选择了两组致密的芳香族分子(1-4相对富电子,5-10相对缺电子),以测试它们对AD多种致病因素的反应性。他们通过相关的生物化学和生物物理研究表明,小分子1-4对自由基,不结合金属的Aβ和结合金属(二价锌或铜)的Aβ具有着氧化还原依赖的多重反应性。进一步的光谱和质谱结果暗示了它们对无金属Aβ和金属Aβ的调节作用所涉及的机理:共价加合物形成和肽氧化。作为具有合适生物适用性(低细胞*性,中等代谢稳定性和潜在的BBB渗透性)的最有前途的候选分子1在体内实验中被发现能够显著减少脑和海马Aβ沉积物,并在5×FAD转基因小鼠的认知功能上产生统计学上的显著改善。综上,作者的研究表明小分子的氧化还原特性以及芳香族骨架是设计针对AD中致病因素具有多重反应性的小分子化合物时要考虑的关键参数,这有助于寻找有效的化学试剂来对抗包括AD在内的神经退行性疾病。本文作者:CYa
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