阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是一种起病隐匿的进行性发展的中枢神经系统退行性疾病，临床表现主要为认知和记忆障碍。从被发现至今，人们对AD的相关研究已经取得了巨大的进展，众多研究数据表明，AD的发病可能由多种因素共同参与，导致其病程漫长，病理机制十分复杂，且尚未有根治的方法。现有药物主要是缓解症状，不能阻止或者逆转疾病的发展。由于病理机制不明确，导致传统的治疗策略很难有效控制或治愈包括AD在内的多种复杂疾病。近年来，AD的治疗策略也逐渐发生变化，从单一治疗策略到多环节整体观的治疗策略。相对于单一的治疗策略，多环节整体观的治疗可针对疾病的不同生理环节发挥作用并且具有不良反应少、疗效显著等优点。天然产物及其衍生物由于生物利用度高、毒副作用小且大多具有多功能的特性而备受关注。因此，将具有良好生物活性的天然产物用于AD相关的治疗或许可以成为一种有效可行的策略。壳寡糖（Chitosan oligosaccharide, COS）是自然界中唯一带正电荷阳离子碱性氨基低聚糖，具有多种生物活性，在生物医药和功能食品领域表现出了良好的应用前景，且COS在过去的许多研究中都被证明具有良好的神经保护作用。本论文通过细胞和动物实验，评价了COS对于AD的改善作用，并探究了其相关作用机制，为合理地将COS用于AD的治疗提供一定理论依据。论文具体开展的工作如下：1）COS在过去的许多研究中都被证明具有良好的神经保护作用，然而相关的研究存在许多不足。绝大多数的研究仅利用体外细胞模型进行相关实验验证，但是关于COS是否可以穿透血脑屏障（Blood brain barrier, BBB）进入大脑发挥其神经保护作用依然是个未知数。针对该问题，本研究构建了两种由单层微血管内皮细胞组成的体外BBB模型：静态Transwell模型和动态微流控芯片模型，并利用以上两种模型探究了COS能否透过单层微血管内皮细胞构成的BBB。初步证明COS具有良好的BBB透过性，且葡萄糖转运蛋白1（Glucose transporter1, GLUT-1）是其通过BBB的转运载体之一。此外，利用荧光标记与活体成像联用的技术，在活体动物上验证了COS可以透过BBB进入大脑。2）β淀粉样蛋白（Amyloid β-protein, Aβ）自聚集生成富含β-sheet结构的有序聚集体，是导致AD的罪魁祸首。因此，通过影响Aβ的聚集来降低Aβ诱导产生的神经毒性可能是治疗AD的一种有效途径。本研究发现COS可以通过影响Aβ42的聚集来降低其诱导产生的细胞凋亡、氧化应激和炎症因子的释放。其作用机制为：COS能够通过静电作用和疏水相互作用结合在Aβ42寡聚体上，结合后会进一步破坏β-sheet结构，并使其转变为β-turn和Coil结构。该变化会扰乱Aβ42自身所具有的分子内结合作用，破坏Aβ42寡聚体的固有结构，使其稳定性降低，进而促进已经聚集的Aβ42纤维体解聚。除此之外，COS的结合占据了Aβ42聚集体表面的某些特定位点，导致Aβ42聚集过程中无法向正常方向延长，从而有效地抑制Aβ42的聚集。以上作用能够显著降低Aβ42诱导产生的神经毒性。此外，COS的该作用与其剂量、聚合度和脱乙酰度成正比，-NH2基团在二者相互作用的过程中发挥了重要的作用。3）肠道菌群在AD的发生和发展有中发挥着重要的作用。通过个性化益生元干预来调节肠道微生物群可能成为治疗AD的新方法。本研究通过动物实验，探究了COS能否通过调节肠道菌群和其代谢产物改善AD相关病理症状。结果表明，COS可以显著改善AD小鼠的认知和记忆功能损伤，降低Aβ引起的神经元凋亡和突触功能障碍。此外，COS治疗还可以重塑紊乱的肠道菌群，改善失衡的菌群代谢，修复受损的肠屏障，减轻外周慢性炎症。通过伪无菌小鼠和粪便菌群移植实验，我们发现COS或可以通过多种途径，整体协同改善AD小鼠的认知功能障碍。综上所述，本研究为将COS用于AD的治疗提供了一定的理论基础。