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目的:阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)发病机制主要包括Aβ淀粉样蛋白(Aβ)的异常聚集、Tau蛋白高度磷酸化、氧化应激损伤及胆碱能损伤等。硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate,CS)存在于神经系统中,具有抗炎、抗氧化、神经保护等多种生物活性,参与神经系统损伤后的神经形成、迁移、轴突生长和引导、突触可塑性和再生,具有潜在的抗AD作用。硒(Selenium,Se)是人体必须的微量元素之一,具有抗氧化、清除自由基等生物功能,可以有效降低自由基对细胞的氧化应激损伤,对治疗包括AD在内的神经退行性疾病发挥着重要作用。研究发现,纳米硒具有低毒性,高免疫活性、清除自由基抗氧化等生物活性,但其在水溶液中不稳定,易发生聚集。本实验拟以CS作为分散剂,采用L-半胱氨酸还原方法制备硫酸软骨素纳米硒(CS@Se),将二者结合起来,既可以提高纳米硒的分散性和稳定性,又可以发挥纳米硒和CS协同抗AD的功效,赋予了CS@Se潜在的多种靶点的抗AD作用,并从细胞以及动物水平上考察所得CS@Se的抗AD活性。方法:1.L-半胱氨酸还原方法制备CS@Se纳米粒子,并对其制备工艺进行优化,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、纳米粒度和zeta电位测定仪、透射电镜(TEM)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对CS@Se进行表征;并通过细胞毒性研究考察CS@Se的生物安全性。2.通过ThT结合实验、刚果红结合实验、ANS结合实验、圆二色谱法(CD)、TEM、荧光显微镜等方法考察CS@Se对Aβ1-42聚集的抑制作用;采用CCK-8方法考察CS@Se对Aβ1-42诱导的SH-SY5Y细胞毒性的抑制作用。3.通过激光共聚焦显微镜考察CS@Se对冈田酸(OA)诱导的SH-SY5Y细胞骨架损伤的抑制作用。采用DCFH-DA荧光探针检测细胞内活性氧(ROS)水平,采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定脂质氧化(MDA)含量,以过氧化氢在还原性还原型谷胱甘肽(GSH)和NADPH存在下诱导的A340nm吸光度下降为基础,测定样品的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)水平,通过对SH-SY5Y细胞内ROS、MDA、GSH-Px水平的考察研究CS@Se对Aβ1-42诱导的SH-SY5Y细胞氧化应激损伤的抑制作用。通过Western blot考察CS@Se对p-Tau(ser396)、p-Tau(ser404)、p-GSK-3β表达的调节作用。4.通过皮下注射D-半乳糖和灌胃Al Cl3构建AD小鼠模型,采用旷场、水迷宫、新物体识别、十字高架等小鼠行为学测试考察CS@Se对AD小鼠的学习记忆能力的改善作用,并采用免疫组化和透射电镜技术观察小鼠海马超微结构的变化,考察CS@Se对AD小鼠海马神经元及突触超微结构损伤的改善作用。结果:1.当CS/L-cys/Na2Se O3=2:2:1时,合成的CS@Se外观呈球形结构,形态规则,粒径为89.1±4.5 nm,粒径大小均一,分布均匀,具有较好的物理稳定性。因此我们选择CS/L-cys/Na2Se O3=2:2:1的作为CS@Se制备的最佳配比;CS@Se的zeta电位为-41.7m V,其zeta电位绝对值较纳米硒的zeta电位(-32.8m V)绝对值更大,增强了CS@Se纳米粒子在水溶液中的分散性和稳定性。SH-SY5Y细胞毒性研究结果表明,当CS@Se的浓度高达100μg/m L时,SH-SY5Y细胞的细胞活力仍在80%以上,CS@Se远比Na2Se O3低得多。2.ThT结合实验、刚果红结合实验、ANS结合实验、CD、TEM等方法在体外从Aβ纤维生长动力学、Aβ纤维二级结构形成、Aβ纤维疏水性及Aβ纤维超微结构等方面证明了CS@Se可以延缓Aβ1-42的β-折叠,提高Aβ1-42的水溶性,从而起到抑制Aβ1-42聚集的作用。ThT结合实验和细胞毒性实验从细胞水平上证明了CS@Se可以减少Aβ1-42进入细胞内部后由低毒性的游离的Aβ1-42向高毒性的Aβ1-42聚集体的转变,进而抑制了Aβ1-42引起的SH-SY5Y神经细胞毒性。3.激光共聚焦显微镜结果表明CS@Se可以显著降低肌动蛋白细胞骨架的不稳定性,保护SH-SY5Y细胞免受OA诱导的细胞骨架结构损伤。CS@Se可降低细胞内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平,增加GSH-Px水平,保护SH-SY5Y细胞免受Aβ1-42诱导的氧化应激损伤。Western blot结果表明CS@Se可以通过调节GSK-3β(Ser9)的表达进而抑制Aβ1-42诱导的SH-SY5Y细胞内Tau蛋白在Ser396和Ser404位点过度磷酸化。4.AD小鼠的行为学测试结果表明CS@Se可以缓解AD小鼠的焦虑情绪,提高AD小鼠空间学习记忆能力,改善空间认知水平。HE染色和TEM结果表明CS@Se可以减少线粒体凋亡,改善AD小鼠海马神经元突触超微结构的异常改变,增加AD小鼠神经元的存活。结论:本研究成功的通过L-半胱氨酸还原方法制备的CS@Se纳米粒子,并获得了其最佳制备工艺。所得CS@Se具有抑制Aβ1-42聚集、维护细胞骨架稳定、拮抗氧化应激损伤、调节Tau蛋白过度磷酸化的作用;可以减少线粒体凋亡,改善AD小鼠海马神经元突触超微结构的异常改变,增加AD小鼠神经元的存活,提高AD小鼠空间学习记忆能力,缓解AD小鼠的焦虑情绪。CS@Se可能是一种有效的多靶点抗AD的新型药物,值得进一步研究和评价。