论文总字数：17514字

摘 要

阿尔兹海默症（Alzheimer’s disease, AD）是一种主要影响老年人健康的病因尚不明确且逐渐导致神经混乱的疾病。目前，全球阿尔兹海默症的患者数千万，并且30年后，患者人数将增加一倍。20世纪初，德国科学家首次报道了该病的主要临床和组织病理改变，之后德国科学学家就将这种疾病正式命名为阿尔兹海默症。该病的发现为人类对AD有了全新的认识与了解，也对预防跟治疗痴呆有了崭新的研究方向。AD的主要病理特征在于大脑皮质中神经元的损失和外源性老年斑（SP）的存在AD的病理学特征主要是β-淀粉样蛋白（Aβ）的细胞外沉积，其聚集体的毒性被一致认为是造成AD的重要原因。所以，调控Aβ聚集体的形成，是AD诊疗药物开发的一个主要目标。光响应具有无创和时空二维可控的优势，本文拟设计、合成一类新型的光控抑制剂，以Pt(II)配合物作为光响应基团通过光控定点药物释放，使其既具有Aβ靶向功能、又能够抑制Aβ聚集，降低Aβ神经毒性。本论文为AD治疗提供了新思路。

关键词：阿尔兹海默症；Aβ聚集；光控抑制剂；Pt(II)配合物

Abstract

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder, which mainly effect the elderly population. Currently, tens of millions of patients have been recorded worldwide, which would be doubled 30 years later. At the beginning of the 20th century, German scientists first reported the main clinical and pathological changes of the disease, which was officially named as AD by the German scientist. The discovery of the disease not only make people have a new understanding of AD, but also provide new directions for the prevention and treatment of dementia. The pathological hallmarks of AD are mainly extracellular deposition of β-amyloid (Aβ), and the toxicity of aggregates have been considered as an important causative factor for AD. Therefore, the inhibition and regulation of Aβ aggregation has become a very effective way to develop diagnostic and therapeutic agents for AD. The photoresponsiveness is noninvasive and spatiotemporally controllable. In this thesis, we designed and synthesized a new type of light control inhibitorbased on Pt(II) complex as photoresponsive unit, which would target Aβ, inhibit Aβ aggregation, and reduce Aβ neurotoxicity by photo-controlled drug release. The thesis would provide a new idea and new method for AD therapy .

KEYWORD: Alzheimer's disease; Aβ aggregation; photo-controlled inhibitors; Pt(II) complex

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文 献 综 述 1

1.1 AD的基本情况 1

1.1.2 AD的特点 2

1.2 AD的发病机理 2

1.2.1 Tau蛋白假说 2

1.2.2 β-淀粉样蛋白假说 3

1.2.3 胆碱能神经元损失假说 4

1.3 AD的诊断 5

1.3.1 电生理检测 5

1.3.2 生化检测 5

1.3.3 荧光传感器 5

1.3.4 单分子荧光光谱法 6

1.3.5 电化学传感器 6

1.4 AD的治疗方法 8

1.4.1 抑制Aβ寡聚体的聚集 8

1.4.2 促进Aβ寡聚体的聚集 9

1.4.3 Aβ寡聚体的清除 9

1.4.4 减少Aβ寡聚体的过度产生 9

1.5本论文的研究目标 9

第二章 实验方法 11

2.1实验材料 11

2.2实验器材 11

2.3实验路线 12

2.4实验内容 12

2.4.1T-S的合成 12

2.4.2 BTA的合成 13

2.4.3 Pt（DMSO）₂Cl₂的合成 13

2.4.4 BTA-Pt的合成 14

第三章 结果与讨论 15

3.1产物T-S的表针与分析 15

3.2产物BTA的表针与分析 16

3.3产物Pt(DMSO)2Cl2的表针与分析: 17

3.4产物BTA-Pt的表针与分析 19

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

附录 22

参考文献： 23

致谢 26

第一章 文献综述

淀粉样蛋白的错误异常积聚和折叠通常被认为是阿尔兹海默症^[1-7]（Alzheimer’s disease,AD)。阿尔兹海默症是一种起病隐蔽的进性性发展的、不可治愈的的和致命的神经系统退行性疾病^[8]。以近记忆障碍为最早的症状和最突出的认知障碍。随着病情的加深，病人会出现各种神经精神问题，行为怪异，无法正常生活等。20世纪初，欧洲的专家在一次问诊中，详细记载了患者的临床表现和生理组织的改变，自那以后该专家就将这种症状命名为阿尔兹海默症。该病的发现为人类对AD有了全新的认识与了解，也对预防跟治疗痴呆有了崭新的研究方向^[9]。

1.1 AD的基本情况

AD是继心脏病、恶性肿瘤、中风之后的第四位致命的疾病^[10]。根据阿尔兹海默病国际协会（ADI）前几年公布的数据表明，目前全球约有4.5×10⁷例阿尔兹海默症患者，并且患者数量以每年77×10⁵例上升。虽然AD被确诊已经100多年，但是由于缺乏有效的治疗，如今却依旧普遍存在。根据相关的调查资料表明，截止2014年，全球约有61.7%的阿尔兹海默症患者集中在发展中国家（低收入和中等收入国家），尤其在老龄化严重的中国、印度，以及东南亚以为环西太平洋地区^[11]。在我国，AD患者数量高达七百多万，绝对数目高居世界榜首。ADI报告每年全球用于痴呆的治疗和护理的经费超过604×10⁹美元，然而目前却尚无完全治愈AD的药物与手段。如今，阿尔兹海默症严峻地危害着人们的生理健康和心理健康，给患者及其家庭蒙上了巨大压力。

1.1.2 AD的特点

阿尔兹海默病一种病源尚不明确的进行性神经退变性疾病，以近记忆障碍为最早的症状和最突出的认知障碍，时常会伴有语言失调、生活技术的丧失，情绪或人格改变，并阻碍其日常生活活动。由于尚无有效的治疗AD的药物和手段，随着老年痴呆的逐渐加剧，最后因躯体并发症而危害其生命安全。

1.2 AD的发病机理

大量研究表明，阿尔兹海默症是由于多种原因导致的神经病变，但主要病理特征包括：（1）β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集形成的淀粉样板或老年斑（SP）；（2）细胞内的tau蛋白磷酸化过度而异常积聚导致的神经原纤维缠结（NFTs）；（3）神经突触及神经元的丢失^[12]。目前对AD的发病机制的认识存在多种假说，在科学上被广泛认可的主要发病机制包括：β-淀粉样蛋白假说、Tau蛋白假说、胆碱能神经元损失假说、炎症和免疫假说、氧化应激假说^[13]、基因突变假说以及微管不平衡假说等。其中前面三个是影响较广、研究较多的假说。

1.2.1 Tau蛋白假说

AD的另一个标志是NFTs的沉积，主要由错误折叠的高度磷酸化的tau（ptau）聚集体组成，通过tau假说以描述ptau毒性和导致神经发生的伴随的生理变化^[2−5]。Tau是微管相关蛋白（MAP）家族的成员，其赋予微管结构完整性和稳定性。微管充当树突支架、维持神经元的形状、神经元之间的信号传导以及记忆处理和保留的接触。此外，tau协助顺行（核到外围）和逆行（外围到核）穿梭的必需营养，神经递质和细胞器沿轴突，这是神经元可塑性所必需的。Tau包含三个主要结构域：氨基末端突出结构域，微管结合（MTb）重复的羧基末端结构域和短尾序列。Tau以长度从352个残基变化到441个残基的六种同种型存在。这些同种型在高度保守的微管结合重复的数目上不同(R)，在微管结合结构域（靠近C - 末端的3或4）和酸性氨基酸序列（N）。此外，所有同种型在这两个区域之间含有脯氨酸的结构域。Tau由于其大量带电残基而是水溶性的。不同亚型的净等电点（pI）范围为6.5 - 9.5。N 端在生理pH下带负电荷，而富含脯氨酸的结构域和微管结合结构域在pH7.4下带正电荷（图1 - 2）。Tau和微管之间的结合模型表明相互结合的作用;微管结合重复的tau与ptau相互作用在微血管表面，而tau上的带正电荷的脯氨酸与微管表面上的带负电荷的残基相互作用。Tau与微管的结合由激酶和磷酸酶调节，其改变tau的电荷分布。Tau的磷酸化将其从微管分离，去除对动力蛋白介导的顺行和驱动蛋白介导的逆行转运的屏障；脱磷酸化有助于其与微管结合，为囊泡运输设置屏障。因此，tau能够调节轴突贩运。Tau具有多达84个推定的磷酸化位点，其中45个是丝氨酸，35个苏氨酸和4个酪氨酸。

在正常大脑中，Tau蛋白的主要功能是与微管蛋白结合使得其聚合成微管，并与形成的微管结合，保持微管的稳定性以及降低微管蛋白的解离并诱导微管成束，从而维持突触的结构和神经元的活性。然而，在阿尔茨海默病患者以及tau转基因小鼠模型中，tau变得越来越多地被磷酸化（即，过磷酸化），使得tau的含量高于正常人，在生理和病理条件下，过度磷酸化的位点导致其从微管分离。从而，涉及微管的tau的功能，如微管稳定和轴突运输的调节，可能会受到影响，可能导致疾病。过度磷酸化的tau在神经元的躯体树突状细胞积聚，聚集并最终形成NFT。研究证据表明可溶性高磷酸化tau对神经元的沉积及神经纤维缠结起主要作用。其促进微管蛋白形成的生物科学的基础能力并损坏维持微管稳定性^[14]，损伤突触丢失神经元功能，最终导致神经元的退行性疾病和细胞的凋亡^[15]。

1.2.2 β-淀粉样蛋白假说

Aβ积聚产生的神经毒性一直以来是AD的发病的主要机制^[16]。这个假说表明Aβ和其淀粉样蛋白前体蛋白（APP）的不匹配代谢是AD发病机制中的起始事件，并且随后导致Aβ的聚集，Aβ聚集体的形成将引发进一步的病理事件。淀粉样前体蛋白在生理环境下，在Aβ肽的构型区域内，由α-分泌酶在进行水解反应，然后再经过β-分泌酶和γ-分泌酶的依次分割产生^[17]。APP在病理条件下，经过β-分泌酶和γ-分泌酶的依次水解产生Aβ_38-43。Aβ主要以Aβ₄₀和Aβ₄₂两种存在方式，其中Aβ₄₀的量远大于Aβ₄₂，但是Aβ₄₂是形成老年斑（SP）的主要成分^[18]，并且具有毒性，更容易聚集沉积。金属离子（Zn² 、Cu² ）在Aβ的积聚过程中起着非常重要的作用，Zn² 、Cu² 通过与Aβ配位，从而诱导Aβ形成β-折叠，使其迅速积聚^[19-21]。另外，具有氧化还原能力的铜离子会与Aβ互相作用，产生有毒性神经的活性氧（ROS），从而造成氧化应激^[22-24]，Aβ氨基酸序列中的C-断

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