基于离子通道动力学的神经药物作用机制的研究

【摘要】：阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是老年性痴呆中的一个主要类型,发达国家对此疾病的发病机制及预后研究较深入。许多研究表明胆碱能神经的功能缺失在AD 发病机制中具有重要的作用。目前,AD 已经和心、脑血管疾病、恶性肿瘤并列为导致老年人死亡的四大杀手。乙酰胆碱酯酶抑制药AChEI 获许用于AD 治疗,且今后仍是主要治疗用药。华中科技大学、香港科技大学、美国、台湾和上海药物研究所的不同学科和专业背景的学者,探索神经退行性疾病的发病机制和药物开发,取得了阶段性成果,并推出了第二代新型的乙酰胆碱酯酶抑制剂药物Bis(7)-tacrine。 Bis(7)-tacrine [bis(7)-tetrahydroaminacrine] 是一种新型的二聚体乙酰胆碱酯酶抑制剂,两个tacrine 分子通过庚烯键连接而成。实验证明它的药理作用比tacrine 强150倍,对抑制乙酰胆碱酯酶的选择性是tacrine 的250 倍。Tacrine 是首先用于缓解治疗Alzheimer's disease 的乙酰胆碱酯酶抑制剂药物。Bis(7)-tacrine 可以有效逆转老鼠AF64A 诱导方向性记忆缺陷。Bis(7)-tacrine 是一种多功能/多靶点乙酰胆碱酯酶抑制剂,可以作用于酶、神经递质、受体和离子通道等靶点。除了乙酰胆碱酯酶抑制作用,Bis(7)-tacrine 对几种配体门控离子通道也有调制作用,如大鼠海马神经元的GABAAR 受体,大鼠三叉神经元的5-HT3R 受体,和大鼠海马神经元的NMDAR 受体等等。本文的研究旨在探索bis(7)-tacrine 是否象FDA(美国食品和药物管理局)批准的乙酰胆碱酯酶抑制剂tacrine 一样对多种神经元的通道和受体具有调制作用及其对离子通道的动力学参数的影响。为此,综合利用膜片钳、电压钳和基因表达技术,进行了相应实验工作,验证了bis(7)-tacrine 神经药理作用,并且比tacrine 强两个数量级左右。本文创新性的研究工作如下: (1) 充分利用电子技术和计算机技术的成就和进步,研制了国内首台基于USB(Universal Serial Bus)的卵母细胞双电极电压钳和数据采集分析系统。在广泛听取电生理科研人员的意见和建议的基础上,研制的仪器易于操作,软件界面友好,并在试验中验证其性能指标,具有高输入阻抗、低噪声、低漂移、精度高和跟随响应速度快且性价比高。由于采用USB 接口,使仪器便于安装和调试。卵母细胞双电极电压钳系统,国内一直依赖进口,如NPI 的一个电压钳放大器价格达到八千到一万美