蕨麻多糖及其亚硒酸酯精细化学结构与抗辐射氧化损伤构效关系研究

Potentilla anserina L. is widely distributed in tibetan area, China. In our previous study, the composition, molecular weight and radioprotective effect of the Potentilla anserina polysaccharide (PAP) and selenium-containing polysaccharides (Se-PAP) were researched. Most reports had studied PAP and Se-PAP lack of systematic chemical structure, structure-activity relationship and the mechanism of anti-radiation. In this project, different molecular weight of PAP and different substituted positions of Se-PAP were prepared. Structure characterization (monosaccharide composition, linkage of glycosidic bond and branch point) of PAP and Se-PAP were investigated. Anti-radiation effects of PAP and Se-PAP (vitro, vivo and QSAR) were evaluated for a better understanding of the relationship between structure and biological response effects. It provides a scientific basis for the study of polysaccharide structure-activity relationship and the development of polysaccharides materials radiation protectant.

藏区特色植物蕨麻资源丰富，有待深度研发。项目组前期初步研究蕨麻多糖（PAP）及亚硒酸酯（Se-PAP）的单糖组成、分子量、抗辐射活性。本项目针对PAP和Se-PAP精细化学结构及对抗辐射氧化损伤作用相关性，拟制备不同分子量PAP和不同取代位置、硒含量的Se-PAP，系统研究其化学结构（单糖组成和连接顺序、分子量、糖链分支点、取代基含量、位置等）与溶液构象，以及化学结构对溶液构象的影响规律；通过体内外抗辐射氧化损伤活性实验，从细胞和动物两个维度筛选、验证活性较好的PAP和Se-PAP活性簇材料。综合比较高活性PAP和Se-PAP的结构共性特征，应用计算机模拟定量构效关系（QSAR）方法，探究结构与活性之间的定量关系，识别影响PAP和Se-PAP活性的结构因素。最终阐明PAP和Se-PAP的精细化学结构与抗辐射氧化损伤构效关系研究，为多糖构效关系研究和多糖基天然辐射防护剂的开发提供科学依据。

本项目依据蕨麻多糖（PAP）及其亚硒酸酯（Se-PAP）精细化学结构对抗辐射氧化损伤作用相关性，制备了不同分子量PAP和不同硒含量Se-PAP，表征了PAP精细化学结构。PAP通过两种途径减少辐射损伤：1）通过提高细胞内SOD和GSH-Px活性，降低MDA含量，提高辐射损伤细胞的抗氧化能力；2）通过降低LDH释放量，下调Caspase-3和Caspase-9表达，提高RAW264.7抗凋亡能力。采用抗坏血酸辅助超声波-Fenton联用法制备出6种不同分子量的PAP，经过Pearson相关分析检验与线性回归分析表明，PAP分子量、单糖组成与活性之间存在直接相关性，一定范围内，分子量降低、半乳糖含量增高有助于提高辐射防护性能。.制备了5种不同硒含量的Se-PAP（最高达8518.81μg/g）。Se-PAP在低、中、高浓度时，分别呈现为分支聚合链、球/絮状体以及球状体和不规则粗链。Se-PAP能够对60Coγ-射线照射导致的细胞辐射损伤起到保护修复作用，可提升辐射损伤细胞的SOD、GSH活性、降低MDA含量；且Se-PAP抗辐射效果优于PAP，说明硒化修饰能增强PAP的抗辐射活性。.采用SNFG表示法，利用VMD以及3D绘图软件构建了PAP的三维空间结构，其呈现出单股螺旋形状，包含一个由Glc组成的小旋臂和一个由Glc和Man组成的大旋臂。通过分子对接显示出PAP能够较好的与TNF-α、HIF-1α、IL-6α和VEGF蛋白相结合。通过GlycomeAtlas可视化数据观察，推测出人食用PAP后与小鼠食用后具有相似功效，均能够发挥抗辐射和抗缺氧造成的肺水肿和脑水肿功效，佐证了动物实验中PAP具有的抗辐射功效结论。本项目研究结果将为多糖构效关系研究和多糖基天然辐射防护剂的开发提供科学依据。.发表论文37篇，(SCI 20篇)，博、硕士毕业论文5篇；授权发明专利3项、实用新型专利2项。