人参肽的神经保护及抗阿尔兹海默症研究
阿尔兹海默症（Alzheimer''sdisease，AD）是一种进展缓慢的神经退行性疾病。大量研究表明，氧化应激在AD的发生发展中起着重要的作用。机体在正常代谢过程中会产生的少量自由基和活性氧可以与机体的抗氧化酶系统及非酶类抗氧化因子相互协调，维持体内氧化与抗氧化水平的平衡，然而，一旦ROS的水平超出了细胞的抗氧化能力，氧化应激就会发生。由于神经元需要消耗大量的氧气且抗氧化剂水平相对较低，更容易受到氧化应激的直接损伤。氧化应激可以促进Aβ聚集和tau蛋白磷酸化，从而形成淀粉样斑块和神经纤维缠结，导致神经元细胞死亡和进一步的氧化应激。因此使用抗氧化剂，维持神经元细胞内的氧化还原稳态也是治疗阿尔兹海默症的有效方式。由于合成的抗氧化剂存在副作用，寻找天然的抗氧化剂成为近年来的研究热点。其中，生物活性肽以生物安全性高、免疫原性低、易于合成及具有抗氧化功能等多种优势引起了人们的广泛关注。人参肽是从人参或人参蛋白分解产物中获得的具有生物功能的肽段，在抗氧化、抗炎和免疫调节等方面具有重要作用，因此，它不仅可以作为抗氧化剂还可以作为治疗或辅助治疗手段延缓疾病的发展。基于以上研究，我们利用酶解法制备了人参肽混合物（Ginsengfibrousrootenzymatichydrolysate，GFREH），系统地研究了其神经保护作用及机制，然后分离了人参肽单体，在细胞和线虫模型中探究了单体肽对阿尔兹海默症的作用。主要研究内容有： 首先利用酶解法制备了GFREH，并检测了GFREH中多肽的分子量分布，采用自由基清除实验和线虫氧化应激模型，研究了GFREH在体内外的抗氧化效果。结果显示GFREH中大约70%的多肽分子量小于2000Da。体外抗氧化实验结果表明GFREH对ABTS、DPPH、超氧阴离子和羟自由基具有良好的清除能力。此外，它提高了氧化应激条件下线虫的存活率，降低了线虫体内的ROS水平，上调了抗氧化酶SOD的表达，降低了脂肪和脂褐素的积累，延长了线虫寿命，这说明GFREH具有良好的抗氧化能力。 接下来我们以神经母瘤细胞（SH-SY5Y细胞）建立细胞氧化损伤模型，探究了GFREH在神经细胞氧化损伤中的保护作用及机制。结果表明，与L-Glu诱导的模型组相比，GFREH预处理显著提高了细胞活力，抑制了Ca2+内流，改善了线粒体功能损伤，降低了活性氧（ROS）的积累，减少了细胞凋亡。此外，与单独给药L-Glu的细胞相比，GFREH上调了核转录因子相关因子（Nrf2）和血红素氧化酶1（HO1）的表达，增强了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的活性，并下调了Keap1的表达，抑制了细胞内乳酸脱氢酶（LDH）的释放和丙二醛（MDA）的合成。以上实验结果表明，GFREH可以通过激活Nrf2/Keap1信号通路，减轻由L-Glu诱导的氧化损伤。 为了进一步探究GFREH中多肽的抗氧化和神经保护作用，本研究对GFREH进一步分离鉴定，制备了人参肽单体Ile-Thr-Gly-Tyr-Ala-Pro（ITGYAP）、Leu-Thr-Gly-Tyr-Ala-Pro（LTGYAP）、Ile-Thr-Gly-Tyr-Pro-Ala（ITGYPA）、Leu-Thr-Gly-Tyr-Pro-Ala（LTGYPA）。并在细胞模型和线虫模型中，探究了人参肽单体在AD中作用。在AD细胞模型中，与单独给药Aβ1-42寡聚体的细胞相比，四种人参肽单体均改善了细胞内的Ca2+稳态，提高了线粒体的膜电位，降低了细胞内的氧化应激水平，抑制了细胞凋亡。ThT染色实验中，人参肽处理组的荧光强度明显低于Aβ1-42单独培养组，说明四种人参肽单体可以抑制Aβ1-42的体外聚集。在AD线虫模型中，ITGYAP、LTGYAP、ITGYPA、LTGYPA能够显著延缓线虫瘫痪，降低体内ROS含量，改善线虫健康状况，延长线虫寿命，降低线虫体内β淀粉样蛋白的积累。此外，分子对接模拟表明人参肽单体可以通过分子间氢键和疏水相互作用与Aβ1-42结合。 综上所述，人参肽在体内外均具有良好的抗氧化效果，可以通过激活Nrf2/Keap1信号通路，发挥抗氧化作用和对神经细胞损伤的保护作用。本研究分离的人参肽单体ITGYAP、LTGYAP、ITGYPA、LTGYPA可以抑制Aβ的体内外聚集，改善AD的症状，为抗AD药物的研发提供了新的思路。
阿尔兹海默症;人参肽;氧化应激;β淀粉样蛋白
吉林大学
博士
生物物理学
郭轶
2023
中文
R749.16
2023-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）