系列褐藻胶寡糖的制备及其抗氧化相关生物学活性（拮抗酒精性肝损伤及防治帕金森症）研究

发布时间：2018-02-22 16:21

本文关键词： 褐藻胶寡糖抗氧化酒精性肝损伤帕金森　出处：《中国海洋大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,随着海洋药物研究的兴起,海洋多糖及寡糖因其独特的化学结构和优良的生物学活性成为研究的热点。海藻是重要的海洋生物资源,海藻多糖及寡糖因其来源广泛,生物学活性多样而备受关注。褐藻胶是来源于褐藻的一类聚阴离子性质多糖,褐藻胶因其具有良好的凝胶性质及组织相容性而广泛应用于化工、食品、医药等多个领域,近年来,通过多种降解方法制备的褐藻胶寡糖显示出诸多生理药理学活性,逐渐成为各国学者所重视。当今日益恶化的环境污染,现代人紧张的生活节奏和不健康的生活方式以及自身营养物质的缺乏,极易诱发机体产生氧化应激。大量研究表明氧化应激与诸多人类重大疾病密切相关,如心脑血管疾病、癌症、自身免疫性疾病、酒精性肝病、神经退行性疾病等。近年来,临床和基础研究表明,一些具有抗氧化活性的化合物对氧化应激相关疾病具有治疗和改善的作用。褐藻胶寡糖具有良好的抗氧化活性,且具有天然无毒的优点,故将其应用氧化应激相关疾病的防治具有一定的可能性。此外,我国是世界上最大的褐藻胶生产国家,提供超过总产量70%的褐藻胶,因此无论是从药物开发角度还是社会经济价值角度出发,对褐藻胶寡糖的高值化开发利用都具有重要的意义和价值。基于以上原因,本论文旨在制备不同系列褐藻胶寡糖,较为系统地研究其抗氧化活性及其在抗氧化相关药学活性中的应用,主要内容如下：1.系列褐藻胶寡糖的制备及结构表征。建立了酸降解、氧化降解、酶解寡糖超滤分级法制备不同重均分子量系列褐藻胶寡糖的工艺,首次采用微波降解法,在不加入酸催化的条件下实现对褐藻胶的可控降解,制备获得不同分子量的系列褐藻胶寡糖。运用紫外、红外、核磁、质谱等手段对四种方法所得寡糖进行结构确证。结果表明不同降解方法所制备的褐藻胶寡糖存在结构差异：采用酸降解法和微波降解法所得寡糖为保持其天然结构的饱和褐藻胶寡糖；采用氧化降解法所制备的寡糖为还原端糖环开环,C1被氧化成羧基结构的寡糖；采用酶解超滤分级法所得寡糖为在寡糖非还原端糖环C4、C5形成不饱和双键的寡糖。最终获得了22个不同重均分子量、不同结构结构的两大系列褐藻胶寡糖(系列甘露糖醛酸寡糖和系列古罗糖醛酸寡糖)及15个饱和褐藻寡糖单体。为褐藻胶寡糖生物学活性及其构效关系研究提供了物质基础。此外,与传统酸降解相比,采用微波加热法制备低聚合度褐藻胶寡糖具有高效清洁,后处理简单(无需除盐),产率高(80%以上)等优点,可以将其作为制备褐藻胶寡糖及标准品的手段之2.对系列褐藻胶寡糖组分及饱和褐藻胶寡糖单体进行了较为系统的体外抗氧化活性对比研究。本文从自由基清除(DPPH、超氧自由基)和亚铁离子络合两方面对其抗氧化活性进行评价。实验结果表明分子量(聚合度)、单糖组成和端基糖环结构差异对系列褐藻寡糖的抗氧化活性均具有一定的影响。具体表现为：①寡糖聚合度越小其抗氧化活性越强；单糖在各项指标中均显示出优越的抗氧化活性。②端基糖环结构不同的寡糖组分,其抗氧化活性不同：对DPPH和超氧自由基的清除力,饱和褐藻胶寡糖的活性较好,故推测糖环端基结构的改变会影响寡糖供氢力；还原端1-羧基的寡糖具有最强的Fe2+络合力,这与其多酸结构有关。③单糖组成(M/G)对寡糖抗氧化活性也具有一定的影响。对超氧自由基清除活性,饱和M寡糖活性高于饱和G寡糖,还原端1-羧基结构的寡糖则与之相反,即G寡糖活性优于M寡糖；对亚铁离子的络合作用方面,G系列寡糖均强于相应结构及分子量段的M系列寡糖,这与G寡糖可与金属离子形成稳定的“蛋壳箱”结构的性质密切相关。④综合评价,分子量小于3kDa的褐藻胶寡糖具有较好的抗氧化活性。与Vc、白藜芦醇、α-硫辛酸、EDTA等单一抗氧化剂相比,系列褐藻胶寡糖及寡糖单体既可以直接清除导致氧化损伤的活性氧自由基,亦可与Fe2+络合,间接发挥抗氧化作用,具有更为广泛的适用性。3.利用小鼠急性酒精性肝损伤模型,研究了系列褐藻胶寡糖对酒精性肝损伤的防治作用,结果表明：褐藻胶寡糖可显著降低急性酒精性肝损伤小鼠肝脏系数、血清中TG水平及ALT、AST活性,且其作用效果呈现出寡糖聚合度越低,效果越显著的趋势,其中以M-3K和G-3K活性最优,且二者活性相当,说明褐藻胶寡糖对酒精性肝损伤的保护作用主要与寡糖分子量相关。进一步对褐藻胶寡糖(M-3K和G-3K)的作用机制研究表明：褐藻胶寡糖能提高机体非酶类抗氧化物质水平及抗氧化酶活性,抑制脂质过氧化,抑制肝微粒体酶氧化系统(MEOS) 中CYP1A2、CYP2E1、CYP3A蛋白表达,从而减少乙醇代谢过程中ROS的生成,通过抑制乙醇引起的氧化应激,保护肝组织。褐藻胶寡糖能够提高肝组织中ADH和ALDH活性,加速乙醇及其代谢产物乙醛的清除,降低其肝毒性。褐藻胶寡糖可抑制细胞炎症因子TNF-α、IL-6的分泌,提高抗炎因子adiponectin的水平,从而拮抗炎症引起的肝细胞凋亡,实现对肝脏的保护作用。褐藻胶寡糖能够激活β-AMPK和PPAR-α并抑制mSREBP-1表达,通过减少脂肪合成,加速脂肪酸β-氧化,从而抑制肝脏脂肪蓄积,改善肝细胞脂肪变性。4.建立MPP。诱导损伤SK-N-MC细胞的帕金森症模型,并对系列褐藻胶寡糖及其单体进行神经细胞保护活性筛选。结果表明在寡糖混合物中,聚合度较小的寡糖活性较好,其中以饱和褐藻胶寡糖M-3K和G-3K活性最好。饱和寡糖单体中以五糖活性最好(M5/G5),且作用优于相应的M-3K和G-3K组分。M五糖和G五糖能够显著抑制细胞内ROS的生成,提高细胞内GSH和ATP水平,抑制由MPP+引发的氧化应激,从而对神经细胞起到保护作用。进一步对其作用机制进行研究,结果表明其可通过提高线粒体复合物的活性及表达,上调DJ-1和PINK1的表达拮抗MPP+引起的线粒体功能障碍,此外,M五糖和G五糖亦可上调AMPK磷酸化水平,可能具有激活线粒体自噬的功能,从而起到细胞保护作用。综上所述,褐藻胶寡糖不仅在化学分子水平具有较好的抗氧化活性,在细胞水平和动物水平上亦可发挥良好的抗氧化活性,进而对氧化应激相关疾病具有一定的防治作用。其药效不仅仅与抑制氧化应激相关,可能是通过多途径、多靶点的协同作用所致。据此,褐藻胶寡糖在防治氧化应激相关疾病的应用中具有极大的现实可能性,其资源丰富,安全无毒,具有广阔的开发和应用前景。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R943

【相似文献】