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化学进展 2009, Vol. 21 Issue (05): 903-910 前一篇   后一篇

• 金属药物专辑 •

基于金属的神经退行性疾病治疗策略*

张世炳; 汪英; 刘长林**   

  1. (华中师范大学农药与化学生物学教育部重点实验室   武汉  430079)
  • 收稿日期:2008-12-18 修回日期:2009-01-27 出版日期:2009-05-24 发布日期:2009-05-05
  • 通讯作者: 刘长林 E-mail:liuchl@mail.ccnu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金

Metal-Based Therapeutic Strategies of Neurodegenerative Diseases

Zhang Shibing; Wang Ying;  Liu Changlin**   

  1. (Key Laboratory of Pesticide & Chemical Biology, Ministry of Education, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)  
  • Received:2008-12-18 Revised:2009-01-27 Online:2009-05-24 Published:2009-05-05
  • Contact: Liu Changlin E-mail:liuchl@mail.ccnu.edu.cn

本文综述了金属离子在神经退行性疾病中的重要作用以及针对该类疾病金属治疗药物的研究进展。以老年痴呆症和帕金森氏症为代表,结合本课题组的初步研究结果,讨论了金属离子在蛋白质聚集与氧化应激反应中的重要作用,暗示金属螯合策略应成为治疗该类疾病的首选策略,并介绍了数种已用于或即将用于临床实验的金属螯合制剂;还介绍了烷基化神经退行性疾病相关蛋白的金属结合位点,可以显著抑制该蛋白质聚集体的形成和活性氧的产生,这可能是继螯合策略后一种更有发展潜力的神经退行性疾病治疗方法。

The role of metal ions in both the pathology of neurodegenerative diseases and their treatments are summarized. The metal ion-mediated protein aggregation and oxidative stress in such as Alzheimer’s and Parkinson’s are discussed by integrating our preliminary data. The progress obtained to date shows that the metal chelation might be a preferred strategy in treatments of neurodegenerative diseases. Thus, a number of metal-chelating agents have been introduced into clinical trials. The alkylation of metal binding sites in the disease-linked proteins can significantly inhibit the formation of protein aggregates and reactive oxygen species, suggesting that this strategy may be a potential method to treat the diseases.

Contents
1 Introduction
2 Brain metal ions and maintenance of their homeostasis
3 Metal ion-induced protein aggregation and oxidative stress
4 Protein aggregation and oxidative stress in Alzheimer's disease
5 Oxidative stress and α-synuclein aggregation in Parkinson's disease
6 Other neurodegenerative diseases
7 Therapeutic strategies
8 Conclusions

中图分类号: 

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[ 1 ]  陈玉静(Chen Y J ) , 田金洲( Tian J Z) . 中国老年学杂志(Chinese Journal of Gerontology) , 2008 , 28 (4) : 402 —404
[ 2 ]  Dobson C M. Trends Biochem. Sci . , 1999 , 24 : 329 —332
[ 3 ]  Soto C. FEBS Lett . , 2001 , 498 : 204 —207
[ 4 ]  Curtain C C , Ali F , Volitakis I , et al . J . Biol . Chem. , 2001 ,276 : 20466 —20473
[ 5 ]  Crichton R R , Dexter D T, Ward RJ . Coord. Chem. Rev. , 2008 ,252 : 1189 —1199
[ 6 ]  Carlos O D , Huang X D , Robert A C. J . Biol . Chem. , 2002 , 277 :40302 —40308
[ 7 ]  Atwood C S , Obrenovich M E , Liu T, et al . Brain Res. Rev. ,2003 , 43 : 1 —16
[ 8 ]  Ha C , Ryu J , Park C B. Biochemistry , 2007 , 46 : 6118 —6125
[ 9 ]  Dong J , Canfield J M, Mehta A K, et al . Proc. Natl . Acad. Sci .USA , 2007 , 104 : 13313 —13318
[10 ]  Burdette S C , Lippard S J . Proc. Natl . Acad. Sci . USA , 2003 ,100 : 3605 —3610
[11 ]  White A R , Barnham K J , Bush A I. Expert Rev. Neurother. ,2006 , 6 : 711 —722
[12 ]  Barnham K J , Bush A I. Curr. Opin. Chem. Biol . , 2008 , 12 :222 —228
[13 ]  Salazar J , Mena N , Hunot S. Proc. Natl . Acad. Sci . USA , 2008 ,105 : 18578 —18583
[14 ]  Frederickson C J , Bush A I. Biometals , 2001 , 14 : 353 —366
[15 ]  Noy D , Solomonov I , Sinkevich O , et al . J . Am. Chem. Soc. ,2008 , 130 : 1376 —1383
[16 ]  Donnelly P S , Xiao Z G, Wedd A G. Curr. Opin. Chem. Biol . ,2007 , 11 : 128 —133
[17 ]  Madsen E , Gitlin J D. Annu. Rev. Neurosci . , 2007 , 30 : 317 —337
[18 ]  Brunk U T, Terman A. Free Rad. Biol . Med. , 2002 , 33 : 611 —619
[19 ]  Religa D , Strozyk D , Cherny R A , et al . Neurology , 2006 , 67 :69 —75
[20 ]  Rochet J C , Lansbury P T. Curr. Opin. Stuct . Biol . , 2000 , 10 :60 —80
[21 ]  Dobson C M. Nature , 2003 , 426 : 884 —890
[22 ]  Chiti F , Dobson C M. Annu. Rev. Biochem. , 2006 , 75 : 33 —66
[23 ]  Haass C , Selkoe D J . Nat . Rev. Mol . Cell Biol . , 2007 , 8 : 101 —112
[24 ]  Calabrese M F , Eakin C M, Wang J M, et al . Nat . Struct . Mol .Biol . , 2008 , 15 : 965 —971
[25 ]  Park J W, Ahn J S , Lee J H , et al . ChemBioChem , 2008 , 9 :2602 —2605
[26 ]  Garai K, Sahoo B , Kaushalya S K, et al . Biochemistry , 2007 , 46 :10655 —10663
[27 ]  Jiang W, Han Y, Liu C , et al . Biochemistry , 2007 , 46 : 5911 —5923
[28 ]  Trevor W H. Science , 2007 , 318 : 1392 —1393
[29 ]  Smith D P , Smith D G, Curtain C C , et al . J . Boil . Chem. , 2006 ,281 : 15145 —15154
[30 ]  Lovell MA , Robertson J D , Teesdale WJ , et al . J . Neurol . Sci . ,1998 , 158 : 47 —52
[31 ]  Butterfield D A , Perluigi M, Sultana R. Eur. J . Pharmacol . , 2006 ,545 : 39 —50
[32 ]  Adlard P A , Bush A I. J . Alzheimer’s Dis. , 2006 , 10 : 145 —163
[33 ]  Cuajungco M P , Goldstein L E , Nunomura A , et al . J . Biol .Chem. , 2000 , 275 : 19439 —19442
[34 ]  Ali F E , Separovic F , Barrow CJ , et al . J . Pept . Sci . , 2005 , 11 :353 —360
[35 ]  Zecca L , Stroppolo A , Gatti A , et al . Proc. Natl . Acad. Sci .USA , 2004 , 101 : 9843 —9848
[36 ]  Gotz M E , Double K, Gerlach M, et al . Ann. N. Y. Acad. Sci . ,2004 , 1012 : 193 —208
[37 ]  Kaur D , Yantiri F , Kumar J , et al . Neuron , 2003 , 37 : 923 —933
[38 ]  Youdim M B , Fridkin M, Zheng H. J . Neural Transm. , 2004 ,111 : 1455 —1471
[39 ]  Gal S , Fridkin M, Amit T, et al . Neural Transm. Suppl . , 2006 ,70 : 447 —456
[40 ]  Zhu W, Xie W, Pan T, et al . FASEB J . , 2007 , 21 : 3835 —3844
[41 ]  Sian J , Dexter D T, Lees A J , et al . Ann. Neurol . , 1994 , 36 :348 —355
[42 ]  金玲(Jin L) , 杨慧( Yang H) . 生物化学与生物物理进展(Progress in Biochemistry and Biophysics) , 2006 , 33 (4) : 321 —328
[43 ]  Molina H F , Hider R C , Gaeta A , et al . Biometals , 2007 , 20 :639 —654
[44 ]  Hedge ML , Jagannatha R. Arch. Biochem. Biophys. , 2003 , 418 :169 —178
[45 ]  Cole N B , Murphy D D , Lebowitz J , et al . J . Biol . Chem. , 2005 ,280 : 9678 —9690
[46 ]  Uversky V N , Li J , Fink A L , et al . J . Biol . Chem. , 2001 , 276 :10737 —10744
[47 ]  Hoyer W, Antony T, Cherny D , et al . J . Mol . Biol . , 2002 , 322 :383 —393
[48 ]  Xu J , Kao S Y, Lee F J S , et al . Nat . Med. , 2002 , 8 : 600 —606
[49 ]  Jobling M F , Huang X D , Stewart L R , et al . Biochemistry , 2001 ,40 : 8073 —8084
[50 ]  Valentine J S , Doucette P A , Potter S Z. Annu. Rev. Biochem. ,2005 , 74 : 563 —593
[51 ]  Jiang W, Zhang B , Liu C , et al . Biopolymers , 2008 , 89 : 1154 —1169
[52 ]  Storr T, Merkel M, Scott L E , et al . J . Am. Chem. Soc. , 2007 ,129 : 7453 —7463
[53 ]  Deraeve C , Boldron C , Maraval A , et al . Chem. Eur. J . , 2008 ,14 : 682 —696
[54 ]  Barnham K J , Kenche V B , Ciccotosto G D , et al . Proc. Natl .Acad. Sci . USA , 2008 , 105 : 6813 —6818

[1] 张沐雅, 刘嘉琪, 陈旺, 王利强, 陈杰, 梁毅. 蛋白质凝聚作用在神经退行性疾病中的作用机制研究[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1619-1625.
[2] 张锦辉, 张晋华, 梁继伟, 顾凯丽, 姚文婧, 李锦祥. 零价铁去除水中(类)金属(含氧)离子技术发展的黄金十年(2011-2021)[J]. 化学进展, 2022, 34(5): 1218-1228.
[3] 高耕, 张克宇, 王倩雯, 张利波, 崔丁方, 姚耀春. 金属草酸盐基负极材料——离子电池储能材料的新选择[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 434-446.
[4] 谢勇, 韩明杰, 徐钰豪, 熊晨雨, 王日, 夏善红. 荧光内滤效应在环境检测领域的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1450-1460.
[5] 于帅兵, 王召璐, 庞绪良, 王蕾, 李连之, 林英武. 多肽基金属离子传感器[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 380-393.
[6] 刘园园, 郭芸, 罗晓刚, 刘根炎, 孙琦. 近红外荧光探针检测金属离子、小分子和生物大分子[J]. 化学进展, 2021, 33(2): 199-215.
[7] 吴金柯, 王建军, 戴礼兴, 孙东豪, 陈嘉嘉. 金属配位聚氨酯[J]. 化学进展, 2021, 33(12): 2188-2202.
[8] 刘志超, 穆洪亮, 李艳, 冯柳, 王东, 温广武. 金属-有机框架材料衍生转换型负极在碱金属离子电池中的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(11): 2002-2023.
[9] 谭远铭, 孟皓, 张霞. 功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用[J]. 化学进展, 2019, 31(7): 980-995.
[10] 郑亚楠, 王丹. 金属调控蛋白的结构、性质及应用[J]. 化学进展, 2019, 31(10): 1372-1383.
[11] 杨姗也, 王祥学, 陈中山, 李倩, 韦犇犇, 王祥科. 四氧化三铁基纳米材料制备及对放射性元素和重金属离子的去除[J]. 化学进展, 2018, 30(2/3): 225-242.
[12] 刘红梅*, 金剑波, 周军, 黄开勋, 徐辉碧. 硒蛋白S的结构、功能及与疾病的关系[J]. 化学进展, 2018, 30(10): 1487-1495.
[13] 师腾瑞, 杨玉洁, 刘琼, 李楠*. 硒蛋白R——一个独特的甲硫氨酸亚砜还原酶[J]. 化学进展, 2018, 30(10): 1496-1502.
[14] 黄辉, 陈俊, 卢会茹, 周梦雪, 胡毅, 柴之芳. 帕金森病中的关键金属元素[J]. 化学进展, 2018, 30(10): 1592-1600.
[15] 刘明学, 董发勤, 聂小琴, 丁聪聪, 何辉超, 杨刚. 光电子协同微生物介导的重金属离子还原与电子转移机理[J]. 化学进展, 2017, 29(12): 1537-1550.