花青素-3-O-半乳糖苷能够抑制Aβ蛋白的聚集，并分解已经形成的淀粉样纤维

《Phytomedicine Plus》：Cyanidin-3- O-galactoside attenuates Aβ aggregation and disintegrates preformed amyloid fibril

　　阿尔茨海默病致病关键蛋白Aβ纤维的天然小分子抑制剂Cy3Gal通过抑制纤维生成并促进已形成纤维的解聚发挥作用，分子机制涉及静电相互作用破坏纤维疏水核心及β折叠结构，并偏好性结合单体Aβ。研究结合Thioflavin T荧光、透射电镜、分子动力学模拟及微热泳技术，同时验证了其在线虫模型中缓解Aβ诱导麻痹的效果。

　　阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）是一种影响全球老年人口的严重神经退行性疾病，其主要特征之一是脑内淀粉样蛋白β（Amyloid-β, Aβ）的异常聚集。Aβ蛋白的异常沉积形成淀粉样斑块，这被认为是导致神经元损伤和认知功能下降的关键病理机制之一。尽管目前已有针对Aβ斑块的抗体药物如阿杜卡努单抗（Aducanumab）获批用于治疗AD，但这类药物的使用仍存在一定的争议，且其长期疗效和安全性尚未完全明确。相比之下，小分子药物因其更易通过血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）、更高的生物利用度以及相对更低的副作用，被视为一种更具前景的治疗方向。然而，目前尚未有天然来源的小分子药物被批准用于治疗AD，因此，寻找具有潜在治疗效果的天然小分子药物成为当前研究的热点。

近年来，研究表明某些天然小分子化合物能够有效干预Aβ的聚集过程。例如，类胡萝卜素类物质如虾青素（Astaxanthin）和叶黄素（Fucoxanthin）已被证实可以减缓Aβ纤维的形成并降低其毒性，通过稳定非纤维状中间体实现这一效果。同样，多酚类化合物如白藜芦醇（Resveratrol）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate, EGCG）和姜黄素（Curcumin）也显示出良好的抗聚集活性，其作用机制涉及β-折叠结构的重塑、纤维的解聚以及对Aβ蛋白表面结构的改变。这些研究为天然小分子药物在AD治疗中的应用提供了理论依据和实验支持。

在这一背景下，氰苷-3-O-半乳糖苷（Cyanidin-3-O-β-galactoside, Cy3Gal）作为一种天然的花青素类化合物，因其具有抗氧化特性而受到关注。花青素广泛存在于水果和蔬菜中，特别是浆果类植物，如蓝莓。Cy3Gal不仅在动物体内显示出良好的脑渗透性，而且其半衰期较长，这使得它成为一种潜在的天然药物候选者。此前的研究已经表明，Cy3Gal在阿尔茨海默病小鼠模型中能够改善空间记忆，但其具体作用机制尚不明确。因此，本研究通过一系列实验手段，包括生化实验、分子动力学模拟和活体实验，系统地探讨了Cy3Gal在抑制Aβ聚集和解聚已有纤维方面的双重作用，并揭示了其可能的分子机制。

在实验方法方面，研究人员采用了多种技术手段以全面评估Cy3Gal的抗Aβ作用。首先，使用硫黄素T（Thioflavin T, ThT）荧光法监测Aβ的聚集过程。ThT是一种能够特异性结合Aβ纤维的荧光染料，其荧光强度与Aβ纤维的形成呈正相关。通过调整Cy3Gal的浓度，研究人员观察到其能够显著降低ThT的荧光信号，表明Cy3Gal能够有效抑制Aβ的聚集过程。此外，研究人员还通过透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）对Aβ纤维的形态变化进行了可视化分析。TEM结果显示，Cy3Gal能够减少Aβ纤维的形成，并导致已有纤维的解聚，这一发现进一步支持了其抗Aβ活性。

为了更深入地理解Cy3Gal如何影响Aβ的结构，研究人员进行了分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟。MD模拟能够揭示分子在不同条件下的动态行为和相互作用。通过模拟Cy3Gal与Aβ纤维的结合过程，研究人员发现Cy3Gal能够破坏Aβ纤维的疏水核心以及天冬酰胺/谷氨酰胺“梯子”结构，这些结构在Aβ纤维的形成过程中起着关键作用。Cy3Gal的这种破坏作用主要依赖于其与Aβ分子上的带电残基之间的静电相互作用，以及与疏水残基之间的疏水相互作用。模拟结果还显示，Cy3Gal能够诱导Aβ纤维的重新排列，使其结构变得不规则，从而降低其毒性。

为了进一步验证Cy3Gal与Aβ的不同聚集状态之间的相互作用，研究人员使用了微尺度热泳（Microscale Thermophoresis, MST）技术。MST能够测量分子之间的结合亲和力，即解离常数（Dissociation Constant, K_D）。结果显示，Cy3Gal对单体Aβ的结合亲和力远高于对纤维状Aβ的结合亲和力，表明Cy3Gal更倾向于与单体Aβ结合。这一发现为理解Cy3Gal如何通过优先结合单体Aβ来抑制纤维形成提供了重要的线索。

为了评估Cy3Gal在活体中的抗Aβ效果，研究人员使用了秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）模型。秀丽隐杆线虫CL2006株系能够表达人类Aβ₄₂，其运动能力因此受到显著影响，表现为Aβ诱导的麻痹。研究人员将Cy3Gal添加到CL2006线虫的培养基中，发现其能够显著减轻Aβ引起的麻痹现象。这一结果表明，Cy3Gal不仅在体外显示出抗Aβ活性，而且在体内也具有一定的治疗潜力。

综合来看，Cy3Gal在抑制Aβ聚集和解聚已有纤维方面表现出双重作用。这种双重作用可能与其分子结构中的正电荷和疏水性核心有关。Cy3Gal能够通过静电相互作用与Aβ分子上的带电残基结合，从而干扰其聚集过程。同时，其疏水性能够促进与Aβ纤维的相互作用，导致纤维的解聚。这种作用机制使得Cy3Gal在体外和体内均显示出良好的抗Aβ活性。

此外，研究人员还探讨了Cy3Gal在AD治疗中的潜在应用。尽管Cy3Gal在低浓度下无法完全阻止Aβ纤维的形成或完全解聚已有纤维，但其能够减缓Aβ的聚集过程，从而降低有毒寡聚体的积累。这种减缓作用可能为内源性清除机制或联合治疗提供更多的窗口期，从而在早期阶段减轻AD的病理过程。因此，Cy3Gal不仅具有抗Aβ的直接作用，还可能通过间接机制改善AD的症状。

值得注意的是，Cy3Gal的化学结构使其能够有效地通过血脑屏障，这一点在动物实验中得到了验证。在小鼠模型中，Cy3Gal能够在脑组织中积累，并与Aβ纤维发生相互作用。这一特性使其在AD治疗中具有独特的优势，因为许多其他药物由于无法有效穿过血脑屏障而难以达到治疗浓度。此外，Cy3Gal作为天然来源的小分子药物，相较于合成药物，其毒副作用更小，更适合长期使用。

综上所述，Cy3Gal作为一种天然的小分子化合物，具有显著的抗Aβ活性。它不仅能够抑制Aβ的聚集，还能解聚已形成的纤维，这为其在AD治疗中的应用提供了新的思路。研究还发现，Cy3Gal能够通过静电相互作用和疏水相互作用与Aβ分子发生复杂的相互作用，从而改变其结构并降低其毒性。这些发现不仅有助于理解Cy3Gal的作用机制，还为开发新的天然药物提供了理论依据和实验支持。未来的研究可以进一步探讨Cy3Gal在不同AD模型中的治疗效果，以及其与其他药物的联合应用潜力，从而推动其在临床中的应用。