橙盖鹅膏菌对阿尔兹海默症的治疗作用及机制研究

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橙盖鹅膏菌(Amanita caesarea),是一种可食用真菌,分布于亚洲和欧洲的南部。在我国主要分布在海拔3000米左右的云南以及四川的高原地区。目前对于橙盖鹅膏菌的研究包括改善它的生长环境,评估其中的离子含量,分析其主要成分等方向。也有研究指出橙盖鹅膏菌中多糖的可能结构,并以ABTS+方法对其抗氧化活性进行检测,推测橙盖鹅膏菌中的多糖具有一定的抗氧化活性,但是在生物体内并未得到证实。在本文中,我们首先采用多种方法联合检测了橙盖鹅膏菌中一些组分的比例,结果发现,橙盖鹅膏菌富含多种氨基酸、脂肪酸、蛋白质,微量元素和糖类,尤其值得一提的是含有较丰富的钾元素和硒元素,并且重金属的含量相对较低,这也为橙盖鹅膏菌成为治疗阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)的药物奠定了一定的安全基础。本研究探究鹅膏菌水提物(AC)对细胞损伤以及动物AD模型小鼠的保护作用。我们采用HT22细胞为研究对象,以谷氨酸(L-Glu)诱导的细胞损伤作为细胞模型。结果表明,在25 mM L-Glu诱导的细胞凋亡中,3h的AC预处理显著地提高了细胞活力,减少细胞凋亡,缓解线粒体功能损伤,并且改善细胞内ROS累积和Ca2+的稳态失衡;同时降低了高表达的caspase-3、calpain-1、凋亡诱导因子(Allograft inflammatory factor 1,AIF)以及Bax。与单独给予L-Glu的HT22细胞相比,AC提高了蛋白激酶B(AKT)及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的磷酸化活性,降低了PTEN的磷酸化表达。在动物实验中,我们以AlCl3和D-半乳糖(D-gal)诱导的AD小鼠为模型,并以每天250、500、1000 mg·kg-1的剂量灌胃给药28天。结果发现,AC有效增加了动物的自主活动能力,在转棒实验中提升了小鼠的耐力,并且减少了其在水迷宫实验中寻找平台的时间,说明了AC能显著地缓解AD样的行为。结合ELISA实验我们发现,AC可以降低脑内的淀粉样蛋白(Aβ)的堆积,通过增加脑内和血清内的乙酰胆碱(Ach),乙酰胆碱转移酶(ChAT)水平,降低乙酰胆碱酯酶(AchE)的水平,改善中枢胆碱能系统的功能。AC还可以进一步降低ROS的水平,提高超氧化物歧化酶(SOD)的水平。因此,在这一部分实验中,我们初步明确AC的抗氧化能力以及对AD小鼠的保护作用,为AC成为治疗阿尔兹海默症的潜在药物提供初步实验基础。为进一步探究AC发挥抗氧化和保护作用的主要成分,我们对水提物中的多糖进行粗提取。提取后,用sevage试剂除去多糖水溶液中的蛋白质,并进行梯度醇沉。结果发现,与60%和70%醇提多糖相比,80%的醇沉多糖具有更显著的提升细胞活力的作用。因此,在这一部分实验中,我们采用了80%醇沉多糖(ACPS)进行实验。同样采用L-Glu诱导的细胞损伤模型,我们发现,3h的ACPS预处理会显著地恢复细胞活力,抑制细胞凋亡及ROS的产生,在HT22细胞中恢复线粒体膜电势。与L-Glu诱导的模型组相比,ACPS显著提高了细胞核转录因子相关因子2(nuclear factor erythroid 2 related factor 2,Nrf 2)的转录活性,降低胞浆中的Nrf 2和细胞色素C的表达,降低Keap-1蛋白的表达,提高了血红素氧化酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)、超氧化物歧化酶1(SOD 1)和半胱氨酸连接酶催化亚单位(GCLC)的活性。一方面,在AlCl3和D-gal诱导的细胞模型中,42天的ACPS给药改善了小鼠的异常行为。ACPS抑制Aβ多肽在脑中的沉积,通过相关酶的调节减轻了氧化应激水平。同时,ACPS提高了血清、下丘脑和全脑的Ach、ChAT的活性,降低AchE活性,恢复中枢胆碱能系统的功能。另一方面,ACPS在动物组织中通过纠正线粒体功能相关蛋白来改善AD小鼠的线粒体功能。在这一部分实验中,我们发现ACPS可以作为一个理想的治疗AD的潜在药物。为了探究橙盖鹅膏菌在抗氧化和AD保护中发挥活性的具体成分,我们进一步对多糖进行纯化,采用DEAE-52离子交换柱对多糖进行纯化得到ACPS-1,采用高效液法相分析得到其相对分子量为33500Da,并结合红外光谱检测其中的主要官能团为-OH、-C-H、-C=O、-COOH、-C-O-C以及吡喃糖的存在。结合Sephadex G200以及G75凝胶,按照分子量对多糖进一步纯化,得到纯化多糖ACPS-2。将纯化后的多糖作用于8月龄的APP/PS 1基因突变小鼠6周。结果发现,ACPS-2显著地改善了小鼠AD样的行为,降低脑内的Aβ和磷酸化的细胞骨架蛋白(p-Tau)的表达,对胆碱能神经递质的异常表达均起到了较好的恢复作用,同时改善了血清、下丘脑、垂体、海马中的抗氧化应激因子,提高抗氧化作用。我们同样进行了蛋白组学的分析实验,筛选出组织中的差异表达蛋白,采用GO富集分析出这些蛋白所富集的生物学功能、蛋白功能及蛋白的亚细胞结构定位、KEGG通路分析,初步筛选出差异表达蛋白所富集的细胞内的相关信号通路,为ACPS-2的作用初步筛选作用靶点。综上所述,本研究以橙盖鹅膏菌为研究对象,分析了橙盖鹅膏菌的组成成分,探究橙盖鹅膏菌水提物对AD动物的保护作用和抗氧化活性;初步阐明橙盖鹅膏菌水提粗多糖基于抗氧化应激机制改善AD引起的脑损伤;并进一步纯化了粗多糖,明确纯化多糖对APP/PS 1双基因突变AD模型小鼠的保护作用;同时,基于蛋白组学研究,揭示橙盖鹅膏菌纯化多糖对AD的潜在治疗靶点和通路。本文阐明橙盖鹅膏菌治疗AD的药效物质和作用机制,为橙盖鹅膏多糖作为药物治疗AD提供药理学基础。
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