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褐藻胶是由互为C5差向异构体的聚甘露糖醛酸(PM)和聚古罗糖醛酸(PG)相互嵌合而成的线性大分子,是一类广泛存在于各种褐藻中的酸性多糖。据大量文献报道,褐藻胶及其衍生物具有多种生物活性。本课题以褐藻胶、硒化甘露糖醛酸(Se-PM)、酶解甘露糖醛酸寡糖(MOS)为原料,分别研究它们的促吞噬作用、抗炎、抗阿尔兹海默症(AD)等方面的生物活性。有以下四个工作:(1)本课题研究褐藻胶促进小鼠巨噬细胞RAW264.7吞噬作用的机制。研究发现,褐藻胶能够显著提高RAW264.7细胞对金纳米颗粒、荧光微球、免疫球蛋白G(IgG)调理的金黄色葡萄球菌的吞噬作用。究其机制,形态学分析表明褐藻胶能够明显提高RAW264.7细胞面积。此外,深入研究发现褐藻胶能够显著上调RAW264.7细胞中Toll样受体4(TLR4)基因和蛋白的表达,当用TLR4的特异性抑制剂TAK-242处理细胞及利用shRNA干扰技术将RAW264.7细胞的TLR4基因下调后,褐藻胶促进RAW264.7细胞吞噬金纳米颗粒的作用被显著性抑制。研究还发现,褐藻胶能够激活RAW264.7细胞核转录因子κB(NF-κB)信号通路和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,当用p38 MAPK和NF-κB的抑制剂处理细胞后,褐藻胶促进巨噬细胞吞噬IgG调理的金黄色葡萄球菌的作用有明显的降低。(2)本课题研究Se-PM的抗炎活性及分子机制。研究发现,Se-PM能够有效抑制LPS诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7细胞炎症介质,如一氧化氮(NO)、前列腺素E2(PGE2)、活性氧簇(ROS)的生成,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧合酶-2(COX-2)的表达,细胞因子,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)、IL-6、IL-12的分泌,且均呈浓度依赖性。深入研究发现,Se-PM可以显著抑制LPS诱导的RAW264.7细胞NF-κB信号通路和MAPK信号通路的过度激活。并且,Se-PM还能够显著抑制LPS诱导的原代小鼠巨噬细胞炎症介质,如NO、TNF-α、IL-1β和IL-6的生成。另外,本课题构建LPS诱导的败血性休克小鼠模型和卡拉胶诱导的气囊炎症小鼠模型,在动物水平上研究发现,Se-PM能够抑制上述两种炎症模型的小鼠腹水、血清、气囊浸出液中TNF-α和IL-6的分泌。(3)本课题研究MOS通过自噬途径降低AD模型细胞的Aβ生成。研究发现,MOS可以降低N2a-sw-APP695细胞中β-淀粉样蛋白(Aβ)的分泌、淀粉样前体蛋白(APP)和β分泌酶(BACE1)的表达,抑制3×Transgene(3×Tg,APPswe/PS1M146V/TauP301L)小鼠原代神经元细胞中APP和BACE1的表达。并且,MOS还可以降低哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的激活,提高Beclin-1、微管相关蛋白轻链3(LC3)-II、组织蛋白酶(Cat)-D的表达,抑制p62的表达,进而提高N2a-sw-APP695细胞的自噬水平。(4)本课题研究MOS通过自噬途径降低Tau蛋白磷酸化。研究发现,MOS可以降低HEK293/Tau细胞和3×Tg小鼠原代神经元细胞中Tau蛋白在丝氨酸202、262、396、404位点的磷酸化水平,以及总Tau的表达水平,还可以抑制糖原合成酶激酶3β(GSK3β)的活性。深入研究还发现,MOS可以降低3×Tg小鼠原代神经元细胞mTOR的激活,提高Beclin-1、LC3-II、Cat-D的表达,降低p62的表达,进而提高细胞自噬,促进自噬体和溶酶体的融合。本论文发现褐藻胶及其衍生物在促吞噬作用、抗炎、抗AD方面具有良好的生物活性,具有开发成各类保健食品或药物的潜力。