《International Journal of Biological Macromolecules》：PANoptosis inhibition by
Morchella sextelata polysaccharide mediates neuroprotection in Alzheimer's disease models
编辑推荐：
阿尔茨海默病（AD）的潜在治疗剂Morchella sextelata多糖（MSP）通过抑制PANoptosis途径改善小鼠认知功能并抑制Aβ沉积，其结构由α-D-Glc和β-D-Glc两种糖苷键分支链组成，蛋白质组与代谢组分析揭示其抑制NLRP3炎症小体介导的pyroptosis、caspase凋亡通路及RIPK1驱动的坏死三重机制。
王春月|关月|陈佳琪|刘思琪|李浩梅|王世苗|张永峰|李宇|刘阳|李兰州|王迪
中国教育部食用与药用真菌工程研究中心，吉林农业大学，长春，130118，中国
摘要
PANoptosis（程序性细胞死亡）被认为在阿尔茨海默病（AD）的发病机制中起作用，可能导致神经元功能障碍和丧失。本研究旨在分析Morchella sextelata多糖（MSP）的结构特征，并探讨其神经保护作用及其与AD病理学相关的途径。MSP多糖的主链分子量为2283.3 kDa，由→4)-α-D-Glcp-(1→和→4,6)-β-D-Glcp-(1→键组成，α-D-Glcp-(1→以分支链形式连接到→4,6)-β-D-Glcp-(1→的O-4位。行为测试表明，MSP能够增强小鼠的记忆和认知功能，并抑制小鼠大脑中Aβ的产生。此外，蛋白质组学和代谢组学分析表明，MSP可能对PANoptosis具有抑制作用。证据显示，MSP可以抑制NLRP3炎性小体诱导的pyroptosis（焦亡）、caspase蛋白家族介导的apoptosis（凋亡）以及依赖于RIPK1的necroptosis（坏死）。总体而言，给予MSP可显著改善APP/PS1小鼠的记忆，并减轻脑部病理变化，这些效果归因于其对PANoptosis的抑制作用。
引言
阿尔茨海默病（AD）是一种进行性且目前无法治疗的神经退行性疾病，主要影响老年人。AD的临床病程通常持续约10年；然而，大脑中的病理变化可能在临床症状出现前二十年就开始了[1]。尽管已经进行了一个多世纪的研究，但其确切的发病机制仍不清楚。目前关于AD发病机制的观点主要集中在β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集成斑块、tau蛋白异常（表现为神经纤维缠结的形成）以及慢性神经炎症的进展[2]上。然而，这些假说尚不足以完全解释AD复杂的病理生理过程。自噬、凋亡、pyroptosis和necroptosis等生理过程也被认为对AD的进展有贡献[3],[4]。值得注意的是，程序性细胞死亡途径之间存在广泛的相互作用，进一步复杂化了AD的病理网络。最近的研究发现了有助于进一步阐明该疾病复杂病理网络的额外机制。
PANoptosis是一种新提出的促炎性程序性细胞死亡途径，其特征是pyroptosis、凋亡和necroptosis之间的复杂相互作用[5]。作为一种独特的细胞死亡方式，PANoptosis不能归因于任何单一途径，而是具有独特的生理功能。最近的研究表明，PANoptosis与AD患者之间存在强烈关联[6]。在AD患者中，Aβ聚集和tau蛋白过度磷酸化会上调caspase-3，从而触发大脑中的神经元和胶质细胞凋亡[7]。NLRP3炎性小体水平的升高会激活caspase-1，进而激活下游信号分子，最终导致pyroptosis[8]。在AD患者的大脑中，由受体相互作用蛋白激酶（RIPK）1/3驱动的混合谱系激酶结构域样蛋白（MLKL）的上调会促进necroptosis，加剧疾病的发作和进展[9]。随着研究的不断进展，AD与PANoptosis之间的关联变得越来越明显。因此，抑制PANoptosis作为AD治疗策略的潜力值得更全面的科学研究。
Morchella sextelata是一种可食用和药用真菌，富含多糖、不饱和脂肪酸、维生素和其他生物活性化合物。M. sextelata具有多种药用特性，包括免疫调节、抗疲劳作用和降低血压[10],[11]。多糖被认为是M. sextelata中最强的抗氧化成分[12]，具有显著的免疫调节活性[13]。M. sextelata多糖（MSP）在体外表现出强烈的DPPH自由基清除活性，表明其具有明显的抗氧化效果[14]。此外，MSP通过激活线粒体依赖的凋亡途径来抑制HepG2细胞的增殖[15]。在RAW264.7细胞中，MSP可增加细胞内促炎细胞因子的水平，促进细胞增殖和吞噬作用，并表现出显著的免疫调节活性[16]。总体而言，这些多样的生物活性表明MSP可能对AD具有治疗潜力；然而，迄今为止尚未有研究对此进行探讨。
在本研究中，通过热水提取法分离出MSP，随后进行纯化和结构表征。并在APP/PS1小鼠中评估了其对认知表现和记忆的影响。此外，通过整合蛋白质组学和代谢组学分析，结合Western blot和免疫荧光实验，阐明了MSP的神经保护机制。这项研究提供了实验证据，支持MSP作为缓解AD进展的潜在候选物质。
部分摘录
从M. Sextelata中分离和纯化多糖
M. sextelata的子实体来自四川省。干燥并粉碎后，以1:30的生物质与溶剂比例在90°C下提取3小时，重复两次。将合并的提取物浓缩得到M. sextelata的水提取物。离心并进一步浓缩后，加入乙醇至最终浓度80%，在4°C下过夜沉淀多糖。
MSP的纯化和表征
粗多糖（MSCP）通过热水提取从M. sextelata子实体中提取，然后用DEAE-52阴离子交换色谱法（NaCl梯度0–0.5 M）进行分离，得到四个组分：MSCP-N、MSCP-1、MSCP-2和MSCP-3（图1A）。进一步使用HiPrep? 26/60 Sephacryl? S-400柱（图1B）和Ezload 26/60 Chromdex 200 pg柱（图1C）进行纯化，得到最终纯化的产品
讨论
真菌来源的β-D-葡聚糖和α-D-葡聚糖的结构多样性是其生物活性的关键决定因素，分支模式和分子量分布对其功能特异性有重要影响[52]。Barsanti等人详细回顾了这种结构-活性关系，强调了糖苷键模式在定义葡聚糖生物功能中的重要性[53]。值得注意的例子包括免疫调节和抗肿瘤作用（1→4）-
结论
结构表征表明，MSCP是一种中性葡聚糖，其主链由→4)-α-D-Glcp-(1→和→4,6)-β-D-Glcp-(1→组成。MSCP通过抑制NLRP3炎性小体介导的pyroptosis、减弱caspase 3/8/9依赖的凋亡以及阻断RIPK1驱动的necroptosis，表现出三重抑制作用。这些发现使MSCP成为一种具有重大转化潜力的PANoptosis抑制剂，尽管其确切的分子靶点尚未明确
CRediT作者贡献声明
王春月：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，研究，正式分析。关月：验证，正式分析。陈佳琪：可视化，研究。刘思琪：可视化，研究。李浩梅：研究。王世苗：研究。张永峰：撰写 – 原稿，研究。李宇：撰写 – 审稿与编辑，概念化。刘阳：验证，项目管理，正式分析。李兰州：撰写 –
机构审查委员会声明
本研究中的所有动物实验程序均获得了吉林大学实验动物中心（编号SY20211107002）和ARRIVE指南的批准。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了中国吉林省自然科学基金（编号20250102319JC）的支持。
