关键词：黄精多糖 PRP、羧甲基壳聚糖（CMC）、羧甲基壳聚糖CMC、氧化黄精多糖交联羧甲基壳聚糖水凝胶（COPRP）
Modulation of the TGF-β/Smad Signaling Pathway by a Bioactive Oxidized Polygonati Rhizoma Polysaccharide Crosslinked Chitosan Hydrogel as Therapeutic Carrier for Parkinson’s Disease Treatment
Adv. Sci. 30 September 2026，e77842
https://doi.org/10.1002/advs.77842
一、研究背景
天然植物多糖因具有低毒性、良好生物相容性及多种生物活性，已在神经系统疾病相关生物材料领域得到广泛关注。黄精多糖（Polygonatum Rhizome Polysaccharide, PRP）提取自黄精根茎，属于果聚糖类多糖；经高碘酸钠氧化后可引入醛基官能团，能够与壳聚糖衍生物的氨基发生席夫碱动态交联反应，进而制备可注射自修复水凝胶。这类含动态共价键的水凝胶可通过微创颅内注射适配病灶形态，同时其多糖骨架本身具有潜在抗炎活性与神经调控功能，有望突破传统药物载体仅作为被动递送工具的局限。本工作设计制备了氧化黄精多糖交联羧甲基壳聚糖水凝胶（COPRP），探究了其本征生物活性以及负载左旋多巴后协同治疗帕金森病的效果，解析了该水凝胶通过TGF-β/Smad信号通路调控脑病理微环境的内在机制，可为神经退行性疾病的生物材料治疗提供新策略。
二、实验部分
1、黄精多糖的提取与氧化改性
采用热水浸提-乙醇沉淀法从黄精根茎中提取得到粗黄精多糖（PRP）；经DEAE阴离子交换柱与Sephacryl S-300凝胶色谱柱分级纯化，得到均一性PRP组分。利用高碘酸钠（NaIO₄）对PRP进行氧化改性，制备醛基化氧化黄精多糖（OPRP），通过对多糖化学结构进行表征，确认其为菊粉型果聚糖。
2、COPRP水凝胶制备
将OPRP水溶液与羧甲基壳聚糖（CMC）水溶液均匀混合，依靠醛基与氨基之间的动态席夫碱反应，原位交联形成COPRP可注射自修复水凝胶。载药组将左旋多巴预先分散于水凝胶前驱液中，最终得到负载左旋多巴的COPRP水凝胶。
3、体外细胞实验
采用脂多糖（LPS）激活小胶质细胞构建体外炎症模型，检测活性氧（ROS）及M1型炎症标志物的表达水平；利用6-羟基多巴胺（6-OHDA）构建SH-SY5Y多巴胺能细胞损伤模型，评估水凝胶对细胞活力、线粒体膜电位以及酪氨酸羟化酶（TH）蛋白表达的保护效应。
4、体内动物实验
构建6-OHDA诱导的大鼠帕金森病模型，对模型大鼠进行颅内注射COPRP水凝胶干预。通过行为学测试评价大鼠运动能力；采用组织切片染色统计黑质区TH阳性神经元数量；结合蛋白组学与蛋白质免疫印迹（Western blot）技术检测脑组织中TGF-β/Smad通路相关蛋白的表达水平。设置吡非尼酮通路抑制组，验证TGF-β2/Smad2/3通路在COPRP治疗效应中的介导作用。
三、结果与讨论
经氧化改性的纯化黄精多糖可成功引入醛基，能够与羧甲基壳聚糖发生席夫碱交联反应，制备得到具有可注射、自修复特性的COPRP水凝胶。该水凝胶基质本身具有显著的本征生物活性，在体外可抑制小胶质细胞过度活化，降低氧化应激水平，缓解神经炎症反应；同时可保护多巴胺能SH-SY5Y细胞抵抗氧化毒性损伤，维持神经元表型标志物TH的表达。
体内动物实验结果证实，COPRP水凝胶可缓解帕金森病（PD）大鼠的运动障碍，减少黑质区多巴胺能神经元的丢失。负载左旋多巴后，该体系可实现“材料微环境调控+药物多巴胺补充”的双重治疗机制。组学与分子生物学实验结果表明，COPRP可上调TGF-β2的表达，促进Smad2/3磷酸化，进而激活TGF-β/Smad信号轴。当采用吡非尼酮阻断该通路后，材料的神经保护效应与行为改善效果均显著下降，直接证明TGF-β/Smad通路介导了COPRP对脑病理微环境的调控作用。
相较于传统单纯药物递送载体，本体系的创新之处在于多糖水凝胶骨架本身具有固有神经保护活性，可不依赖所载药物发挥抗炎、抗氧化作用，为生物活性水凝胶用于中枢神经系统疾病的治疗提供了新范式。
四、结论
本研究成功制备了氧化黄精多糖交联羧甲基壳聚糖可注射自修复生物活性水凝胶COPRP。该水凝胶可通过激活TGF-β/Smad2/3信号通路，发挥抑制神经炎症、降低氧化应激水平、保护多巴胺能神经元的作用；负载左旋多巴后可实现协同治疗，有效改善帕金森模型大鼠的运动功能。本研究揭示了天然多糖结构与神经微环境调控之间构效关联，为开发用于帕金森病及其他神经退行性疾病的生物活性治疗材料提供了理论依据与材料平台。
免责声明：
1）本文介绍的研究仅代表原作者观点，不代表本平台立场，敬请读者批判性阅读。
2）此文仅供学术交流使用。若存在侵权问题或文献解读疏漏，我们深表歉意，请及时通过公众号留言或联系邮箱告知，我们将在第一时间进行修改或撤稿，感谢您的谅解。
3）除特别说明外，本文版权归芮进特所有，翻版必究。
