《International Journal of Biological Macromolecules》：PANoptosis inhibition by
Morchella sextelata polysaccharide mediates neuroprotection in Alzheimer's disease models
編輯推薦：
阿爾茨海默病（AD）的潛在治療劑Morchella sextelata多糖（MSP）通過抑制PANoptosis途徑改善小鼠認知功能并抑制Aβ沉積，其結構由α-D-Glc和β-D-Glc兩種糖苷鍵分支鏈組成，蛋白質組與代謝組分析揭示其抑制NLRP3炎癥小體介導的pyroptosis、caspase凋亡通路及RIPK1驅動的壞死三重機制。
王春月|關月|陳佳琪|劉思琪|李浩梅|王世苗|張永峰|李宇|劉陽|李蘭州|王迪
中國教育部食用與藥用真菌工程研究中心，吉林農業大學，長春，130118，中國
摘要
PANoptosis（程序性細胞死亡）被認為在阿爾茨海默病（AD）的發病機制中起作用，可能導致神經元功能障礙和喪失。本研究旨在分析Morchella sextelata多糖（MSP）的結構特征，并探討其神經保護作用及其與AD病理學相關的途徑。MSP多糖的主鏈分子量為2283.3 kDa，由→4)-α-D-Glcp-(1→和→4,6)-β-D-Glcp-(1→鍵組成，α-D-Glcp-(1→以分支鏈形式連接到→4,6)-β-D-Glcp-(1→的O-4位。行為測試表明，MSP能夠增強小鼠的記憶和認知功能，并抑制小鼠大腦中Aβ的產生。此外，蛋白質組學和代謝組學分析表明，MSP可能對PANoptosis具有抑制作用。證據顯示，MSP可以抑制NLRP3炎性小體誘導的pyroptosis（焦亡）、caspase蛋白家族介導的apoptosis（凋亡）以及依賴于RIPK1的necroptosis（壞死）。總體而言，給予MSP可顯著改善APP/PS1小鼠的記憶，并減輕腦部病理變化，這些效果歸因于其對PANoptosis的抑制作用。
引言
阿爾茨海默病（AD）是一種進行性且目前無法治療的神經退行性疾病，主要影響老年人。AD的臨床病程通常持續約10年；然而，大腦中的病理變化可能在臨床癥狀出現前二十年就開始了[1]。盡管已經進行了一個多世紀的研究，但其確切的發病機制仍不清楚。目前關于AD發病機制的觀點主要集中在β-淀粉樣蛋白（Aβ）聚集成斑塊、tau蛋白異常（表現為神經纖維纏結的形成）以及慢性神經炎癥的進展[2]上。然而，這些假說尚不足以完全解釋AD復雜的病理生理過程。自噬、凋亡、pyroptosis和necroptosis等生理過程也被認為對AD的進展有貢獻[3],[4]。值得注意的是，程序性細胞死亡途徑之間存在廣泛的相互作用，進一步復雜化了AD的病理網絡。最近的研究發現了有助于進一步闡明該疾病復雜病理網絡的額外機制。
PANoptosis是一種新提出的促炎性程序性細胞死亡途徑，其特征是pyroptosis、凋亡和necroptosis之間的復雜相互作用[5]。作為一種獨特的細胞死亡方式，PANoptosis不能歸因于任何單一途徑，而是具有獨特的生理功能。最近的研究表明，PANoptosis與AD患者之間存在強烈關聯[6]。在AD患者中，Aβ聚集和tau蛋白過度磷酸化會上調caspase-3，從而觸發大腦中的神經元和膠質細胞凋亡[7]。NLRP3炎性小體水平的升高會激活caspase-1，進而激活下游信號分子，最終導致pyroptosis[8]。在AD患者的大腦中，由受體相互作用蛋白激酶（RIPK）1/3驅動的混合譜系激酶結構域樣蛋白（MLKL）的上調會促進necroptosis，加劇疾病的發作和進展[9]。隨著研究的不斷進展，AD與PANoptosis之間的關聯變得越來越明顯。因此，抑制PANoptosis作為AD治療策略的潛力值得更全面的科學研究。
Morchella sextelata是一種可食用和藥用真菌，富含多糖、不飽和脂肪酸、維生素和其他生物活性化合物。M. sextelata具有多種藥用特性，包括免疫調節、抗疲勞作用和降低血壓[10],[11]。多糖被認為是M. sextelata中最強的抗氧化成分[12]，具有顯著的免疫調節活性[13]。M. sextelata多糖（MSP）在體外表現出強烈的DPPH自由基清除活性，表明其具有明顯的抗氧化效果[14]。此外，MSP通過激活線粒體依賴的凋亡途徑來抑制HepG2細胞的增殖[15]。在RAW264.7細胞中，MSP可增加細胞內促炎細胞因子的水平，促進細胞增殖和吞噬作用，并表現出顯著的免疫調節活性[16]。總體而言，這些多樣的生物活性表明MSP可能對AD具有治療潛力；然而，迄今為止尚未有研究對此進行探討。
在本研究中，通過熱水提取法分離出MSP，隨后進行純化和結構表征。并在APP/PS1小鼠中評估了其對認知表現和記憶的影響。此外，通過整合蛋白質組學和代謝組學分析，結合Western blot和免疫熒光實驗，闡明了MSP的神經保護機制。這項研究提供了實驗證據，支持MSP作為緩解AD進展的潛在候選物質。
部分摘錄
從M. Sextelata中分離和純化多糖
M. sextelata的子實體來自四川省。干燥并粉碎后，以1:30的生物質與溶劑比例在90°C下提取3小時，重復兩次。將合并的提取物濃縮得到M. sextelata的水提取物。離心并進一步濃縮后，加入乙醇至最終濃度80%，在4°C下過夜沉淀多糖。
MSP的純化和表征
粗多糖（MSCP）通過熱水提取從M. sextelata子實體中提取，然后用DEAE-52陰離子交換色譜法（NaCl梯度0–0.5 M）進行分離，得到四個組分：MSCP-N、MSCP-1、MSCP-2和MSCP-3（圖1A）。進一步使用HiPrep? 26/60 Sephacryl? S-400柱（圖1B）和Ezload 26/60 Chromdex 200 pg柱（圖1C）進行純化，得到最終純化的產品
討論
真菌來源的β-D-葡聚糖和α-D-葡聚糖的結構多樣性是其生物活性的關鍵決定因素，分支模式和分子量分布對其功能特異性有重要影響[52]。Barsanti等人詳細回顧了這種結構-活性關系，強調了糖苷鍵模式在定義葡聚糖生物功能中的重要性[53]。值得注意的例子包括免疫調節和抗腫瘤作用（1→4）-
結論
結構表征表明，MSCP是一種中性葡聚糖，其主鏈由→4)-α-D-Glcp-(1→和→4,6)-β-D-Glcp-(1→組成。MSCP通過抑制NLRP3炎性小體介導的pyroptosis、減弱caspase 3/8/9依賴的凋亡以及阻斷RIPK1驅動的necroptosis，表現出三重抑制作用。這些發現使MSCP成為一種具有重大轉化潛力的PANoptosis抑制劑，盡管其確切的分子靶點尚未明確
CRediT作者貢獻聲明
王春月：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，可視化，驗證，研究，正式分析。關月：驗證，正式分析。陳佳琪：可視化，研究。劉思琪：可視化，研究。李浩梅：研究。王世苗：研究。張永峰：撰寫 – 原稿，研究。李宇：撰寫 – 審稿與編輯，概念化。劉陽：驗證，項目管理，正式分析。李蘭州：撰寫 –
機構審查委員會聲明
本研究中的所有動物實驗程序均獲得了吉林大學實驗動物中心（編號SY20211107002）和ARRIVE指南的批準。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的競爭性財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
致謝
本工作得到了中國吉林省自然科學基金（編號20250102319JC）的支持。
