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《中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)》 2018年
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两类海藻寡糖对帕金森病模型的神经保护作用机制研究

刘英娟  
【摘要】:帕金森病(Parkinson’disease,PD)是一种由多巴胺能神经元选择性丧失所引起的神经退行性疾病。该病多发于55岁及以上的中老年人,其典型的行为学特征表现为:静止性震颤、步伐不稳、肌强直、行动缓慢或者不自主性运动等。随着中国老龄化的进展,帕金森病的发病率逐年升高。目前尚没有有效的治疗方式,临床上的治疗药物只能暂缓症状,但不能预防或减慢疾病的进展。糖类是生物体内除蛋白质和核酸外又一类重要的生物分子,在细胞的分裂分化,生长代谢等方面发挥着重要的作用。海带多糖及紫菜多糖是从海洋植物海带及紫菜中提取的两种酸性杂多糖,已有研究证明这两种多糖具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、增强免疫力及保护多巴胺能神经元免受损伤等多种生物活性,然而多糖结构复杂,对于研究其机制带来了困扰。本研究旨在通过对海带多糖及紫菜多糖进行降解,获得葡萄糖醛酸甘露糖寡糖及紫菜寡糖,并进一步探究其神经保护活性的机理。PD模型是研究其发病机理及筛选药物的重要工具,MPTP诱导的小鼠模型在病理改变及行为学方面与PD患者有类似的特征,是目前较为理想的动物模型。6-OHDA是多巴胺能神经损毁剂,在脑内可由多巴胺代谢生成,通过生成自由基等方式损害神经元,其诱导的神经细胞损伤能较好的反应细胞受到外界刺激后的生理变化。本实验以MPTP制备PD小鼠模型,应用行为学、免疫组化、免疫印迹及电化学HPLC等技术,来探讨葡萄糖醛酸甘露寡糖及紫菜寡糖保护PD小鼠的分子生物学机制。同时,本实验以6-OHDA诱导PC12细胞损伤,以LPS诱导BV2细胞炎症,检测细胞活力、细胞凋亡及线粒体膜电位等指标,从细胞水平探讨这两类寡糖的神经保护作用。(1)对海带多糖进行酸降解,通过HPLC、核磁及质谱技术,我们获得了两个结构明确的寡糖——葡萄糖醛酸甘露二糖及四糖,即为GM1和GM2。体外研究发现:GM1及GM2显著地提高了PC12细胞的活力,提高细胞的抗氧化系统和线粒体膜电位水平,抑制了ROS对线粒体的损伤,从而抑制PC12细胞凋亡的发生;在体研究发现:通过腹腔连续七天注射MPTP,成功获得PD小鼠模型;经过GM1及GM2处理后,显著地改善了PD小鼠的行为学障碍;提高了多巴胺的含量及酪氨酸羟化酶(TH)在纹状体黑质中的蛋白表达水平,抑制多巴胺能神经元的损伤;同时,GM1及GM2可以通过调节PI3K/Akt信号通路,抑制凋亡的发生。(2)对紫菜多糖进行酸降解,获得了聚合度为2-13的紫菜寡糖混合物,其结构以3-连接的β-D-半乳糖和4-连接的α-L-半乳糖-6-硫酸基交替连接,记为OP。体外研究发现,OP显著地抑制了ROS导致的线粒体损伤,有较好的清除自由基的活力。同时,OP可以显著地抑制LPS诱导的BV2细胞活化,抑制炎症因子的产生和NO的释放,有较好的抗神经炎症的作用。在体研究发现,OP显著地改善PD小鼠的行为学障碍,抑制了多巴胺能神经元的损伤,抑制了DA能神经元的凋亡。通过体内外研究发现,葡萄糖醛酸甘露寡糖(GM1及GM2)及紫菜寡糖OP都具有较好的神经保护作用,其中GM1及GM2主要抑制DA能神经元细胞的凋亡,OP还能抑制神经炎症的发生。这两类海藻寡糖作用明显,结构简单,为帕金森病的药物筛选提供了新的思路。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R96

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