5-咖啡酰奎宁酸修饰的硒纳米颗粒通过靶向Aβ肽疏水残基抑制淀粉样蛋白聚集的分子机制研究

本研究针对阿尔茨海默病(AD)治疗中淀粉样蛋白-β(Aβ)聚集抑制这一关键科学问题，开发了基于紫甘薯提取物5-咖啡酰奎宁酸(CQA)修饰的硒纳米颗粒(SeNPs)。通过多尺度表征技术结合分子动力学模拟，首次揭示CQA-SeNPs通过结合Aβ肽的Leu34和Phe19疏水残基，有效抑制β-折叠形成，展现优异的抗氧化(IC50=8.01μg/mL)、乙酰胆碱酯酶抑制(IC50=3.70μg/mL)和淀粉样原纤维解聚能力，为AD多靶点治疗提供新策略。

　　

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)作为最常见的神经退行性疾病，全球患者已超5500万，每年新增病例约1000万。这种毁灭性的疾病以β-淀粉样蛋白(Aβ)斑块和神经纤维缠结为主要病理特征，但目前临床治疗仍面临巨大挑战。传统药物难以突破血脑屏障(BBB)，且单一靶点干预效果有限。更棘手的是，Aβ肽通过疏水残基自发聚集形成毒性寡聚体和纤维的过程复杂多变，如何精准阻断这一过程成为治疗AD的关键突破口。

广东以色列理工学院生物技术与食品工程项目的Shubhangi D. Shirsat团队另辟蹊径，从紫甘薯中提取具有神经保护活性的5-咖啡酰奎宁酸(5-caffeoylquinic acid, CQA)，创新性地将其作为稳定剂和功能配体，构建了新型硒纳米颗粒(CQA-SeNPs)。这项发表在《Scientific Reports》的研究首次通过实验与计算模拟相结合的方式，揭示了CQA-SeNPs通过"锁住"Aβ关键疏水残基来阻止β-折叠形成的分子机制，为AD治疗提供了多功能的纳米疗法。

研究人员采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征纳米颗粒特性；通过硫黄素T(ThT)荧光检测和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析Aβ聚集动力学；结合乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制实验评估神经保护活性；并创新性地运用CHARMM力场进行100纳秒分子动力学(MD)模拟，解析CQA-SeNPs与Aβ的相互作用机制。

表征分析揭示CQA-SeNPs结构特性
合成的CQA-SeNPs呈现50-60 nm的球形非晶态结构，zeta电位为+24.3 mV确保胶体稳定性。XPS分析证实Se⁰的3d_5/2结合能位于55.2 eV，FTIR显示CQA通过羧酸根基团与SeNPs表面形成氢键网络。高角环形暗场成像(HAADF)直观展示了CQA在Se核表面的均匀包覆。

卓越的多功能生物活性
CQA-SeNPs展现出剂量依赖的抗氧化能力(DPPH法IC₅₀=8.01μg/mL)，显著优于普通SeNPs。更引人注目的是其对AChE的抑制活性(IC₅₀=3.70μg/mL)比阳性对照加兰他敏强4.6倍，且能有效螯合促进Aβ聚集的Fe²⁺离子(IC₅₀=42.61μg/mL)，实现"一石三鸟"的治疗效果。

双重干预Aβ聚集过程
ThT荧光和共聚焦显微镜显示，CQA-SeNPs不仅将Aβ寡聚体的纤维化进程延缓48小时，还能使已形成的成熟纤维解聚。FTIR谱图中1630 cm^-1处β-折叠特征峰强度的降低，与1655 cm^-1无规卷曲信号的增强，共同证实了CQA-SeNPs可逆转Aβ的病理构象转变。

分子动力学揭示作用机制
通过100 ns的MD模拟发现，CQA-SeNPs表面的酚羟基与Aβ的Phe₁₉形成氢键，同时其芳香环与Leu₃₄产生π-烷基相互作用，这两个关键残基正是Aβ纤维核心疏水相互作用的"热点"。自由能景观(FEL)分析显示，CQA-SeNPs使Aβ维持单一能量最低构象，阻止其向β-折叠富集的多稳态转变。

这项研究开创性地将植物多酚的神经保护特性与纳米硒的BBB穿透能力相结合，通过"表面工程"策略赋予纳米颗粒多重治疗功能。CQA-SeNPs不仅能同时靶向AD的Aβ聚集、氧化应激和胆碱能缺陷三大病理环节，其绿色合成方法和明确的分子机制更为纳米药物的临床转化奠定基础。未来研究可进一步优化给药方式，并探索CQA-SeNPs对tau蛋白磷酸化的影响，为开发下一代AD联合疗法提供新思路。