鳄肌源肽对D-半乳糖诱导小鼠海马老化及认知功能障碍的保护作用

《Journal of Functional Foods》:Protective effects of crocodile muscle-derived peptide against D-galactose induced hippocampal aging and cognitive impairment in mice

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年06月21日 来源:Journal of Functional Foods 4

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  年龄相关性认知功能下降与海马区退行性变密切相关,其中氧化应激(oxidative stress)发挥关键作用。鳄鱼肉肽(Crocodile muscle-derived peptide, CMP)系自鳄鱼皮及鳄鱼肉经酶解制得的天然活性肽,具有潜在抗氧化及代谢调

  
年龄相关性认知功能下降与海马区退行性变密切相关,其中氧化应激(oxidative stress)发挥关键作用。鳄鱼肉肽(Crocodile muscle-derived peptide, CMP)系自鳄鱼皮及鳄鱼肉经酶解制得的天然活性肽,具有潜在抗氧化及代谢调节特性,其神经保护作用尚待阐明。本研究探讨CMP对D-半乳糖(D-galactose, D-gal)诱导小鼠海马老化及认知功能障碍的保护效应并阐明其机制。CMP由碱性蛋白酶酶解制备并经质谱鉴定(主要分子量<2000 Da),灌胃给予D-gal诱导的衰老小鼠模型。行为学测试显示,CMP干预显著改善开场实验(open field test, OFT)中焦虑样行为,提高新物体识别实验(novel object recognition test, NOR)中识别记忆能力,并在Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)中增强空间学习与记忆能力。组织病理学分析表明CMP减轻D-gal所致海马神经元损伤,包括排列紊乱、细胞密度降低及尼氏体(Nissl bodies)丢失。同时,血清氧化应激指标检测发现CMP显著降低模型小鼠血清丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平,纠正超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)异常代偿性升高,缓解氧化应激损伤。机制上,CMP处理显著下调衰老标志物p21 mRNA表达,调控自噬接头蛋白p62表达,并改变抗凋亡蛋白BCL2在海马中的表达。上述结果表明CMP通过维护神经元完整性及调控衰老、自噬和凋亡相关通路,有效改善D-gal诱导的认知缺陷及海马老化,为CMP作为干预年龄相关性认知下降的营养候选物提供实验依据。
鳄肌源肽对D-半乳糖诱导小鼠海马老化及认知障碍的保护作用——论文解读
本研究发表于《Journal of Functional Foods》。年龄相关性认知衰退是老龄化社会面临的重大健康挑战,其病理机制与海马区氧化应激、慢性炎症及线粒体功能障碍密切相关。目前,生物活性肽因高生物利用度和多靶点活性成为抗衰老营养干预的研究热点,但鳄鱼(Crocodylus siamensis)肌肉/皮源肽(crocodile muscle-derived peptide, CMP)的神经保护及抗脑老化作用鲜有报道。为此,研究人员建立D-半乳糖(D-galactose, D-gal)诱导的小鼠加速衰老模型,系统评价CMP对海马依赖性认知功能、海马神经元形态学及氧化应激—衰老—自噬—凋亡分子网络的影响,以明确其作为功能性食品原料的实验依据。
研究人员采用的主要关键技术方法如下:以雄性C57BL/6 J小鼠(6周龄,SPF级)为实验动物,随机分为对照组(生理盐水)、D-gal模型组(腹腔注射D-gal 300 mg/kg/d,49 d)及CMP干预组(同剂量D-gal+灌胃CMP 80 mg/kg/d,49 d)。CMP由鳄鱼皮肉经碱性蛋白酶酶解、超滤(截留分子量2200 Da)、冻干制得,经基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)确认主要分子量<2000 Da。行为学检测包括开场实验(OFT,评估焦虑样行为)、新物体识别实验(NOR,评估识别记忆)及Morris水迷宫(MWM,评估空间学习与记忆)。取海马组织行苏木精—伊红(hematoxylin and eosin, H&E)染色及尼氏(Nissl)染色观察病理改变;检测血清丙二醛(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测海马p21、p62及BCL2 mRNA相对表达量。
3.1. Preparation and molecular weight characterization of CMP(CMP的制备及分子量表征)
研究人员经碱性蛋白酶酶解、离心及超滤制备CMP,质谱分析显示其肽段主要分布在<2000 Da,特征峰约760 Da和1306 Da;氨基酸分析含全部8种必需氨基酸(占27.31%),重金属含量低于食品安全标准,确认制备合格。
3.2. CMP attenuates D-gal induced anxiety-like behavior in mice(CMP减轻D-gal诱导的小鼠焦虑样行为)
OFT结果显示模型组中央区停留时间缩短、周边区时间延长(p<0.05),提示焦虑样行为;CMP干预组中央区时间显著增加、周边区时间减少(p<0.001),总运动距离各组无差异,表明CMP改善D-gal诱导的焦虑样情绪而非影响运动能力。
3.3. CMP attenuates cognitive memory deficits in D-gal induced mice(CMP减轻D-gal诱导的小鼠认知记忆缺陷)
NOR测试中模型组辨别指数(discrimination index, DI)降至31.1%,CMP组恢复至57.6%(对照组63.7%),说明CMP改善D-gal导致的短期识别记忆受损。
3.4. CMP attenuates learning memory deficits in D-gal induced mice(CMP减轻D-gal诱导的小鼠学习记忆缺陷)
MWM训练期模型组逃避潜伏期(escape latency)延长(52.76 s vs 13.79 s),平台穿越次数减少(1.8 vs 5.0);CMP组逃避潜伏期缩短至31.88 s,穿越次数增至2.8次,目标象限探索距离增加,游泳轨迹更集中,证实CMP改善空间学习与记忆保留。
3.5. CMP attenuates D-gal-induced neuronal damage in mouse Hippocampus(CMP减轻D-gal诱导的小鼠海马神经元损伤)
H&E染色示模型组CA1、CA3及齿状回(dentate gyrus, DG)神经元排列紊乱、胞体萎缩、细胞密度降低、空泡变性;尼氏染色示尼氏体明显减少。CMP干预后神经元排列趋规整、胞质空泡减少、尼氏体密度恢复,证明CMP具海马神经保护及结构修复作用。
3.6. CMP reduces D-gal-induced oxidative stress levels in mouse serum(CMP降低D-gal诱导的小鼠血清氧化应激水平)
模型组血清MDA升高(p<0.001)、SOD活性代偿性增高(p<0.05);CMP组MDA显著下降(p<0.01),SOD回落至对照水平(p<0.05),提示CMP抑制脂质过氧化并纠正抗氧化酶异常代偿。
3.7. CMP reduces mRNA expression levels of P62, P21 and BCL2 in Hippocampus of senescent mice(CMP下调衰老小鼠海马P62、P21及BCL2 mRNA表达)
qRT-PCR显示模型组p21、BCL2及p62 mRNA均显著上调(p<0.0001或p<0.005);CMP干预后三者mRNA表达显著下调,表明CMP通过调控衰老(p21)、自噬(p62)及凋亡(BCL2)相关基因表达发挥保护效应。
讨论部分指出,CMP(主要分子量<2000 Da,重金属达标)可有效逆转D-gal致小鼠焦虑样行为、识别及空间记忆缺损,其机制与减轻海马神经元病理损伤、降低血清MDA并纠正SOD代偿、下调p21/p62/BCL2 mRNA表达以调节细胞衰老—自噬—凋亡网络有关。研究局限性包括样本量偏小、仅检测mRNA未做蛋白水平验证(如LC3-II/LC3-I比值、Beclin-1、cleaved caspase-3)、未鉴定具体活性肽序列及进行药代动力学与血脑屏障透过性研究、仅用雄性小鼠等,需后续完善。
结论部分原文翻译:鳄肌源肽(CMP)可有效改善D-半乳糖(D-gal)诱导的小鼠海马老化及认知功能障碍。其潜在机制可能与减轻海马神经元形态学损伤及调控衰老、自噬和凋亡相关基因的表达有关。本研究为将CMP用作预防或缓解年龄相关性认知下降及神经退行性疾病的功能性营养干预物提供了实验证据。
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