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神经退行性疾病(Neurodegenerative diseases)多发于老年群体,具有病情发展缓慢、发病率高、治愈率低等特点,对患者的健康生活造成较大影响,氧化应激是该类疾病的重要发病机制。核转录因子E2相关因子2(Nuclear factor erythroid 2 related factor2,Nrf2)是内源性抗氧化系统中的关键元件,氧化应激条件下调控机体抗氧化系统,进而发挥对机体的保护作用。Nrf2激活剂可以增强机体抗氧化应激的能力,在多种神经退行性疾病中表现出良好的保护作用。本研究以已报道的178种天然抗氧化剂为研究对象,通过分子对接筛选出具有激活Nrf2活性的苯乙醇苷(Phenylpropanoid glycosides,PhGs),并利用氧化损伤细胞和动物模型,从基因和蛋白水平深入研究其神经保护作用及作用机制,为苯乙醇苷特别是毛蕊花糖苷应用于预防帕金森疾病(Parkinson’s disease,PD)的发生奠定了理论基础。本文主要研究内容及结果如下:1.建立178种天然抗氧化剂数据库,利用分子对接筛选Nrf2的潜在激活剂。结果表明,不同类型化合物与Keap1的亲和力差异明显,亲和力排名较好的三类化合物为:苯乙醇苷类(7.31)>维生素E类(6.25)>黄酮类(5.03)。根据化合物与Keap1的亲和力将上述化合物分为Keap1高亲和力组(Total_Score>6)、Keap1 中亲和力组(3<Total_Score<6)和 Keap1 低亲和力组(Total_Score<3),高亲和力组化合物可以显著提高氧化应激损伤细胞模型细胞核中Nrf2的含量。24个高亲和力组化合物可以作为潜在的Nrf2激活剂,其中苯乙醇苷类化合物是较佳候选化合物。2.以与Keap1亲和力较高的红景天苷、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷和松果菊苷四种苯乙醇苷类化合物为研究对象,研究其对氧化应激损伤细胞的保护作用。结果表明,苯乙醇苷可以显著提高PC12细胞增殖率(p<0.01)、细胞内抗氧化酶SOD和GSH-Px活性(p<0.01),同时显著降低PC12细胞内ROS水平(p<0.01)、细胞内MDA含量(p<0.01)和细胞凋亡率(p<0.01),显示出较强的抗氧化应激作用,其中毛蕊花糖苷效果较好。3.以红景天苷、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷和松果菊苷为研究对象,结合免疫荧光、siRNA干扰、Westernblot、RT-PCR等多种分子生物学手段,从蛋白质和mRNA水平阐明这四种化合物的抗氧化应激作用机制。结果表明,苯乙醇苷预处理,可以促进Nrf2向核内转移,同时,显著提高Nrf2下游Ⅱ相解毒酶的表达(p<0.01)。NRF2 knockdown和HO-1蛋白抑制剂验证实验表明,Nrf2的激活和HO-1的高表达是苯乙醇苷增强细胞抗氧化能力的主要原因。苯乙醇苷通过竞争性结合Keap1-Nrf2结合界面上的关键氨基酸残基,干扰Keap1-Nrf2结合,从而激活Nrf2-ARE信号通路。4.基于6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导的斑马鱼PD模型,探讨毛蕊花糖苷对PD斑马鱼的保护作用。结果表明,毛蕊花糖苷能够减少大脑黑质多巴胺能神经元凋亡,中、高浓度显著改善斑马鱼运动行为,使其运动轨迹趋于正常,运动频率升高,其中高浓度组斑马鱼运动速度升幅达19.2%。毛蕊花糖苷显著降低MDA含量(p<0.01),显著提高抗氧化酶活性(p<0.01),综合三个抗氧化酶活性变化,三个浓度处理组的作用效果如下:中浓度组>高浓度组≈低浓度组。5.依据PD的发病机制和病理特点,从Nrf2信号通路、PD相关基因及血脑屏障三方面展开研究,探讨毛蕊花糖苷通过增强机体抗氧化应激能力预防PD发生的作用机制。结果表明,毛蕊花糖苷可以透过血脑屏障,显著提高Nrf2-ARE信号通路上主要作用元件的转录水平(p<0.01),显著提高PD相关基因的转录水平(p<0.01)。此外,随着PD斑马鱼运动障碍、多巴胺能神经元凋亡等症状的减轻,其血脑屏障功能障碍逐步改善。综上所述,苯乙醇苷类化合物与Keap1亲和力高,是Nrf2的潜在激活剂。在氧化应激损伤细胞模型中,苯乙醇苷类化合物通过竞争性结合Keap1-Nrf2结合界面上关键氨基酸残基激活Nrf2-ARE信号通路,进而提高细胞内抗氧化酶活性、降低细胞内ROS和MDA含量,最终减少由氧化应激损伤引起的细胞凋亡,其中毛蕊花糖苷抗氧化应激效果较佳。在氧化应激损伤动物模型中,毛蕊花糖苷可以透过血脑屏障、提高Nrf2-ARE信号通路及抗氧化应激基因转录,对氧化应激导致的PD起到改善作用,是预防PD发生的潜在药物。