利用线虫模型研究枸杞抗阿尔茨海默病的作用机制

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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种神经退行性疾病,具有起病隐匿、诊断困难、致死致残率高、智力持续且无缓解性衰退等特点,目前阿尔茨海默病公认的病理特征主要是形成神经纤维缠结和β淀粉样蛋白(Amyloidβ,Aβ)沉积,但其发病机制非常复杂,很多方面仍有待深入研究。目前被批准用于治疗AD的药物主要是胆碱酯酶抑制剂,但这类药物不能逆转和停止神经元的损伤和破坏,只能一定程度上减缓AD患者的认知障碍进展,而且副作用众多。越来越多的证据表明,氧化应激是造成衰老和神经退行性疾病的因素之一,而不同来源的各种天然产物已经被发现具有抗氧化应激、抗衰老、抗肿瘤及神经保护等功能,且天然产物具有来源广泛、结构多样、生物活性显著等优势。秀丽隐杆线虫因其体型较小、生命周期短、通体透明易于观察以及具有人类大部分疾病的同源基因等优点,已被用来作为筛选药物的模式生物,因此本文利用秀丽隐杆线虫的Aβ模型——CL4176转基因线虫株对天然产物进行筛选后,选择其中效果最佳的天然产物进行深入研究,并探索其延缓线虫麻痹的作用机制。本文经文献调研首先选择八种具有抗氧化活性的天然产物,对CL4176线虫给药后观察其麻痹时间,筛选出10 mg/m L的枸杞水提物抗Aβ毒性效果最佳,将线虫麻痹时间延缓25.06%。由于枸杞多糖是枸杞的最主要的活性成分之一,进一步选用枸杞多糖水溶液对线虫进行给药,发现效果不如枸杞水提物但仍对延缓线虫麻痹有显著效果,其最佳浓度为0.5 mg/m L。此外枸杞水提物于CL4176转基因线虫升温培养后给药可以增强其延缓线虫麻痹的作用,而枸杞多糖水溶液在CL4176线虫生长的不同时期给药均能发挥作用。其次检测线虫的Aβ水平,发现枸杞水提物与枸杞多糖水溶液均能显著降低Aβ的表达并抑制Aβ蛋白的沉积。此外,枸杞水提物和枸杞多糖水溶液可以依赖DAF-16显著提高超氧化物歧化酶SOD-3的表达水平,增强线虫的抗氧化应激能力,从而降低了线虫的ROS水平。进一步利用TJ356线虫观察转录因子DAF-16的核转位情况,发现给药组DAF-16入核比例明显更多,确认了枸杞水提物和枸杞多糖水溶液通过促进DAF-16的核转位增强了其转录因子的活性,从而激活下游靶基因。最后我们对线虫抗逆抗应激抗衰老相关基因进行q PCR检测,结果显示两种给药组jnk-1均显著下调。最后为确保其安全性,利用N2线虫对药物进行毒性检验,结果显示枸杞水提物与枸杞多糖水溶液能在安全剂量发挥作用。综上所述,本文利用CL4176转基因线虫筛选抗阿尔茨海默病的天然药物,发现枸杞水提物与枸杞多糖能显著延缓线虫的麻痹,进一步探究发现其延缓麻痹的作用机制:通过降低线虫体内Aβ的表达和沉积,进而抑制了Aβ的毒性,这可能与其促进DAF-16核转位有关,通过激活DAF-16的活性进而提高其下游基因sod-3的表达,降低线虫ROS水平,抵抗Aβ引起的氧化应激,另外我们推测jnk-1的下调也可能是枸杞水提物和枸杞多糖水溶液抑制Aβ的表达和沉积的原因之一。本研究不仅为明确枸杞对保护神经的作用机制提供理论基础,也为抗阿尔茨海默病新药的研发提供一定的理论依据。
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