龙眼多糖改善学习记忆功能的相关机制

Hippocampal neurogenesis is closely related to learning and memory function of brain. Longan, one of the subtropical fruits, has been used as a traditional Chinese medicine to improve memory function. However, the potential active components and the biological mechanisms remain unknown up till now. In the present project, the effects of longan polysaccharides (LPs) on the proliferation of neural progenitor cells (NPCs) will be investigated in order to determine the main active fractions in LPs. Moreover, the structural characteristics of LPs will be elucidated by spectral methods. In addition, the effects of the main active fractions of LPs on cognitive performance of Alzheimer disease (AD) mice will be evaluated in Morris water maze. Furthermore, the influences of LPs on proliferation, survival, differentiation of NPCs in AD mice hippocampus will be analyzed by measuring immunoreactive cells using BrdU-labeling and double immunofluorescence labeling methods. The neurotrophin BDNF and NGF expression induced by LPs will also be determined in the hippocampus. Based on the above-mentioned research, the mechanism of hippocampal neurogenesis by which LPs improve learning and memory will be systematically revealed at levels of behavior, cell and molecular. This project will provide new knowledge for the memory research of longan and provide theoretical guide for the fine processing of longan.

海马神经发生和大脑学习记忆功能密切相关，主要包括神经前体细胞的增殖、存活及分化等过程。我国民间和中医一直认为龙眼具有改善记忆的功效，但其相应的物质基础及生物学机制尚不清楚。本项目以原代神经前体细胞的增殖能力为活性跟踪指标，比较龙眼多糖不同级分的改善记忆能力差异，确定主活性级分；采用现代波谱技术表征多糖不同级分的一级结构和高级结构，分析其构效关系；通过水迷宫模型探讨主活性级分对痴呆小鼠学习记忆行为的改善效果；采用BrdU单标和双标染色法分析海马区免疫反应阳性细胞的数量变化及种类，探讨主活性级分对痴呆小鼠大脑海马神经前体细胞的增殖、存活及分化的影响，应用Western blot、免疫组化等方法分析神经发生相关的神经营养因子BDNF、NGF的表达水平，从细胞和分子水平上探讨龙眼多糖改善学习记忆功能的海马神经发生机制。研究结果将丰富龙眼益智作用的理论基础，为龙眼的精深加工利用提供理论依据。

我国民间和中医认为龙眼有改善记忆的功效，但其相应的物质基础及生物机制尚不明确。本项目通过建立龙眼多糖的酶-超高压法提取工艺，比较了超高压-酶法与热水浸提、酶法及超高压提取等方法对多糖得率的影响，发现超高压-酶法提取龙眼多糖得率优于其它方法。分析了不同方法提取龙眼多糖的化学成分组成及FTIR光谱结构特征。采用东莨菪碱所致学习记忆障碍小鼠为模型，通过明暗箱避暗行为实验，以潜伏期和穿梭次数为指标，研究了不同剂量龙眼粗多糖对小鼠学习记忆功能的影响。发现龙眼粗多糖可以通过调节和学习记忆相关的乙酰胆碱酯酶、乙酰胆碱转移酶（ChAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽-过氧化物酶（GSH-Px）等物质的含量改善痴呆小鼠的学习记忆功能。采用RT-PCR的方法比较了龙眼粗多糖对PI3K、Akt、CREB、Bcl-2、Bax以及P53在mRNA表达水平的作用，发现龙眼果肉粗多糖可上调抗凋亡基因的表达，下调促凋亡基因的表达，来抑制神经元凋亡转录途径。. 此外，还补充开展了龙眼多糖对肠道微生物作用机制的研究，发现龙眼多糖提高免疫抑制小鼠粪便中菌群丰度和多样性，提高拟杆菌/厚壁菌的比例，增加有益菌的数量；提高免疫抑制小鼠粪便中乙酸、正丁酸含量；促进短链脂肪酸受体的mRNA和蛋白表达，同时还能促进肠道上皮紧密连接和粘液因子mRNA和蛋白表达，具有保护肠道粘膜屏障的作用。研究结果为龙眼多糖的生物活性研究提供了新的思路，丰富了龙眼多糖改善记忆功能的理论基础，为龙眼的精深加工和功能食品开发提供理论依据。. 本项目共发表论文12篇，其中SCI收录5篇，申请发明专利2项，获得科技奖励2项，培养研究生2名。