來源：生物谷 近日，一篇發表在國際雜志ACS Chem Neurosci上題為Bifunctional Inhibitor Lentinan Inhibits Fibrillogenesis of Amyloid-β Protein and α-Synuclein and Alleviates Their Cytotoxicity: In Vitro and In Vivo Studies的研究論文中，天津科技大學劉夫峰研究團隊揭示了香菇多糖（Lentinan）在抑制Aβ和α-syn纖維形成及改善阿爾茨海默病（AD）和帕金森病（PD）模型生物體中的認知和行為障礙等方面的雙重功能，為天然多糖類物質在神經退行性疾病中的應用提供了新的思路。 病理特征與天然抑制劑 阿爾茨海默病（AD）和帕金森病（PD）是兩種常見的神經退行性疾病，其病理特征分別為Aβ（β-淀粉樣蛋白）和α-syn（α-突觸核蛋白）的錯誤折疊及纖維聚集，分別與AD中的淀粉樣斑塊和PD中的路易小體緊密相關。近年來，多種天然來源的抑制劑，如茶多酚、白藜蘆醇等，已顯示出良好的抑制作用，而天然多糖因其抗氧化、抗炎等多種生物活性備受關注。 體外實驗：香菇多糖的抑制作用 香菇多糖（Lentinan）是一種從香菇（Lentinula edodes）中提取的多糖，廣泛存在于香菇和其他食用菌中。 在體外實驗中，研究人員通過ThT熒光檢測觀察到，隨著香菇多糖濃度的增加，Aβ和α-syn纖維的形成被顯著抑制。Aβ和α-syn纖維化通常會表現出典型的S形曲線，包括一個滯后期、快速生長期和平臺期。加入香菇多糖后，滯后期顯著延長，快速生長期的速度也明顯減緩。具體地，在不同濃度下，Aβ40和α-syn的纖維化滯后時間分別延長了22.88%和35.05%，表明香菇多糖能夠有效地阻止這些蛋白的聚集。更高濃度的香菇多糖還能顯著減少纖維的總量，表明其作用是濃度依賴性的。 AFM（原子力顯微鏡）成像進一步驗證了香菇多糖對Aβ和α-syn纖維形態的影響。在沒有香菇多糖的條件下，Aβ和α-syn會形成典型的長絲狀纖維結構。然而，在加入香菇多糖后，這些纖維的數量和高度都顯著減少，變成了短小的球形或棒狀無定形聚集體。此外，對于聚集速度較快的Aβ42，香菇多糖也表現出抑制作用，盡管其在該蛋白上的效果不如在Aβ40和α-syn上的明顯。 構象變化的抑制 為了進一步確認香菇多糖對Aβ和α-syn構象變化的抑制作用，研究采用了圓二色光譜（CD）檢測。結果表明，在沒有香菇多糖的情況下，Aβ和α-syn會從初始的隨機卷曲狀態轉變為富含β折疊的結構，而加入香菇多糖后，這種轉變被顯著抑制。Aβ40的β折疊含量從35.0%減少至34.0%，而α-syn的β折疊含量從51.2%減少至45.2%。這些數據表明，香菇多糖可以通過阻止蛋白的構象變化來抑制纖維的早期形成。 細胞毒性的緩解 為了探討香菇多糖對Aβ和α-syn纖維引發細胞毒性的影響，研究使用了MTT細胞活力測試。結果顯示，Aβ和α-syn的纖維化聚集物會顯著降低PC12細胞的存活率，分別減少了39.49%和42.34%。 然而，當加入香菇多糖后，細胞的存活率顯著提高，表現出濃度依賴性的保護作用。例如，Aβ40與0.10、0.25和0.50 mg/mL濃度的香菇多糖共同培養時，細胞存活率分別提高到78.69%、83.83%和90.77%。同樣，在α-syn的纖維毒性中，香菇多糖也表現出了類似的保護作用，細胞存活率在最高濃度下達到了78.69%。 成熟纖維的分解 此外，研究還評估了香菇多糖對已形成的成熟Aβ和α-syn纖維的分解能力。通過ThT熒光檢測和AFM成像觀察到，香菇多糖能夠有效分解已經形成的纖維結構，將其轉化為較小的短聚集體。與對照組相比，Aβ40纖維的熒光強度減少了62.63%，而α-syn纖維的熒光強度減少了54.47%。AFM成像結果也顯示，原本長絲狀的纖維被分解為小而短的球形或短棒狀結構。此外，MTT測試結果進一步表明，香菇多糖在分解成熟纖維后，能夠顯著減少由其引起的細胞毒性，細胞存活率得到明顯提升。 體內實驗：線蟲模型 在線蟲模型中，香菇多糖也展現了顯著的體內作用。在AD模型線蟲CL4176中，Aβ42蛋白的聚集會導致線蟲體內形成明顯的蛋白沉積，而經過香菇多糖處理后，線蟲體內的蛋白沉積顯著減少，熒光強度下降了43.80%。在PD模型線蟲NL5901中，α-syn蛋白的聚集同樣受到了抑制，香菇多糖處理后的蛋白沉積減少了33.94%。這些結果表明，香菇多糖能夠在體內抑制Aβ和α-syn的聚集。 此外，香菇多糖顯著延長了線蟲的壽命。在CL4176線蟲中，香菇多糖將其中位生存時間從6天延長至8天，最大壽命從11天延長至14天。在NL5901線蟲中，中位生存時間從7天延長至9天，最大壽命從11天延長至16天。以上結果表明，香菇多糖通過抑制蛋白聚集延緩了線蟲的壽命衰減。 小鼠模型：認知和運動功能的改善 在小鼠模型中，香菇多糖對AD和PD的癥狀也表現出了顯著的緩解作用。通過水迷宮實驗評估，香菇多糖處理能夠顯著改善Aβ42注射小鼠的空間記憶障礙。香菇多糖組的小鼠在迷宮中的逃逸潛伏期縮短，并且在目標象限停留的時間和穿越平臺的次數顯著增加，表明其對認知功能有保護作用。 在PD模型小鼠中，香菇多糖也顯著改善了MPTP（1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶）誘導的運動功能障礙。在開放場實驗中，香菇多糖組的小鼠活動次數和行走距離顯著增加；在爬桿實驗中，香菇多糖組的小鼠完成爬桿所需時間顯著縮短。這些結果表明，香菇多糖能夠改善小鼠的運動功能障礙，具有潛在的神經保護效果。 綜上所述，香菇多糖在體外和體內均表現出對Aβ和α-syn纖維聚集的抑制作用，并能夠顯著緩解其引起的神經毒性和行為缺陷。這些結果表明，香菇多糖可能作為一種潛在的治療藥物用于AD和PD的防治，這一研究為天然多糖類物質在神經退行性疾病中的應用提供了新的思路。 參考文獻： Gao W, Dong Q, Wu X, et al. Bifunctional Inhibitor Lentinan Inhibits Fibrillogenesis of Amyloid-β Protein and α-Synuclein and Alleviates Their Cytotoxicity: In Vitro and In Vivo Studies. ACS Chem Neurosci. 2024;15(19):3437-3448. doi:10.1021/acschemneuro.4c00164