壳寡糖及其衍生物抑制β-淀粉样蛋白神经退行性毒性作用研究

世界人口在向老龄化发展，以Aβ神经退行性毒性为特征的老年痴呆疾病是严重威胁人类健康与生活质量的神经系统疾病。目前仍缺乏安全有效的预防及治疗Aβ致神经退行性疾病的方法，食品与人类的健康关系密切，营养及科学的饮食能调节机体功能并预防疾病。开发具有预防AD样智能衰退神经毒性的功能食品不失为抑制Aβ神经毒性的有效治疗策略。本项目开展壳寡糖抑制Aβ神经退行性毒性作用研究，采用壳寡糖(分子量低于5000，脱乙酰度50~90%)及其羧基、季铵盐等壳寡糖衍生物作为活性物质，研究壳寡糖及其衍生物对Aβ产生及其聚集的影响作用；壳寡糖及其衍生物对聚集态Aβ引发的神经元损伤中间环节的抑制作用，并进一步在在分子水平上阐明壳寡糖及其衍生物对Aβ分泌酶的生理活性作用、抗氧化清除自由基的作用机制。本研究以期为开发具有提高老年认知及记忆功能、生物活性物质明确、作用功能和量效关系清晰的第三代功能食品提供理论基础及实验资料。

阿尔茨海默病是以智能衰退为主要表现的神经系统退行性疾病，其临床表现为认知和记忆功能不断恶化，其主要病理特征为细胞外间隙β-淀粉样蛋白（β-amyloid peptide, Aβ）沉积所形成的老年斑（Senile plaques, SP）、细胞内异常磷酸化的Tau蛋白聚集所形成的神经纤维缠结（Neurofibrillary tangles, NFTs）以及海马神经元丢失。AD患者的老年斑最先出现在负责记忆及相关认知功能的脑区，多存在于神经细胞之间。老年斑是由Aβ与其它蛋白、凋亡的神经元、小胶质细胞等混合组成的具有粘性的沉积物。.在探讨Aβ神经毒性作用的机理方面，Aβ在脑内引起的氧化应激神经毒性受到关注。Aβ可使脑内活性性氧（Reactive Oxygen Speciese,ROS）增加，活性氧对细胞、组织，乃至生物大分子的损伤已有大量的实验研究证实；Aβ的β-折叠形式聚集及其与Cu(II) 形成Aβ-Cu(II)复合物可能是活性氧增加的潜在因素。.甲壳质(Chitin)及其衍生物壳聚糖(Chitosan)为含氮多糖类天然生物活性物质，生物兼容性好，无毒，来源丰富，被广泛应用于医药和食品等领域。壳聚糖经解聚后生成一系列低聚物（Mw<1500 Da），由于分子量相应减小，其溶解性能改善，特别是壳寡糖（Chito-oligosaccharides）不仅水溶性大，而且具有独特的生物活性。.本项目从分子水平、细胞水平，研究壳寡糖与对Aβ神经毒性的抑制作用及探索相关作用机制。研究了：（1）壳寡糖对Aβ诱导神经元凋亡的抑制作用的系统评价；（2）壳寡糖抑制Aβ神经毒性的Ca2+－ERK细胞信号作用机制；（3）以铜离子损伤及诱导APP高表达为模型，研究了壳寡糖对细胞APP蛋白表达及代谢行为的影响；（4）壳寡糖与Aβ对铜离子的螯合作用能力的对比及壳寡糖对Aβ聚集的抑制作用。本研究结果表明，壳寡糖能够抑制Aβ诱导的神经元氧化损伤，抑制细胞Ca2+上升而造成的细胞毒性作用；另外，壳寡糖尽管不能降低细胞分泌Aβ的能力，但能够抑制Aβ形成β-折叠形式的聚集体的形成。结论：壳寡糖削弱了阿尔茨海默病Aβ诱导的神经毒性作用，这可能与壳寡糖抑制Aβ形成毒性形式的β-折叠聚集体及阻断细胞Ca2+毒性有关。本项目将为壳寡糖的延缓或治疗早老性老年痴呆病状的应用提供新思路及实验资料。