白色念珠菌壁β－葡聚糖抗腫瘤作用研究概況

戚　燕　崔　進

白色念珠菌（Candida albicans）系單細胞的類酵母菌，其細胞壁厚約25 μm，約占細胞干重的30%，是一種堅韌的結構^[1]。其主要的化學成分為碳水化合物，其中亦含脂質（2%）和蛋白質（3%~6%），但是其化學組分較特殊，主要由“酵母纖維素”組成。它的結構似三明治-外層為甘露聚糖(manna)，內層為葡聚糖(glucan)，它們都是復雜的分枝狀聚合物，其間夾有一層蛋白質分子。其中葡聚糖和甘露糖蛋白至少占細胞壁干重的80%。蛋白質約占細胞壁干重的10%，有些是以與細胞壁相結合的酶的形式存在。此外，細胞壁上還含有少量類脂和以環(huán)狀形式分布在芽痕周圍的幾丁質(Chitin)占細胞壁干重的0．6%，它在細胞壁分布可占90%。

β-葡聚糖是白色念珠菌細胞壁含量最高的多糖。根據(jù)β-葡聚糖溶解性可以分為不溶性和可溶性β-葡聚糖，其中可溶性β-葡聚糖包括堿溶性和酸溶性的葡聚糖。根據(jù)糖鏈結構差異可分β-(1→3)-葡聚糖和β-(l→6)-葡聚糖。甲基化作用和CNMR分析研究證明，酸溶性葡聚糖來源于酵母，菌絲體和菌絲形成細胞，是一種高度分支的1→4鏈連接的聚合物。酵母細胞和菌絲細胞壁中的不溶性葡聚糖由30%~40%的β-（1→3）-葡聚糖和43%~53%的β-（1→6）-葡聚糖的混合物組成。通過急性毒性試驗發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌β-葡聚糖對小鼠各臟器除肝臟以外，未見明顯的毒性作用，而且急性毒性試驗表明，不溶性β-葡聚糖的安全范圍大于可溶性β-葡聚糖，值得進一步研究其藥效學作用。

近年來，大量研究表明多糖除了具有抗病毒、抗衰老、降血糖、刺激造血等作用外，還有免疫調節(jié)與抗腫瘤的生物學功效,且對機體的毒副作用小，故對多糖抗腫瘤作用的研究已成為當代生物科學的熱門領域。本文僅就白色念珠菌細胞壁β-葡聚糖抗腫瘤作用機制的研究進展做一綜述，其可能的作用機制如下。

1 免疫調節(jié)

自1958年Brander報道了酵母細胞壁多糖具有抗腫瘤作用以來，國內外學者進行了大量的實驗研究，現(xiàn)已確認，白色念珠菌β-葡聚糖的抗腫瘤作用主要表現(xiàn)在其作為生物反應調節(jié)劑，通過增強宿主免疫調節(jié)功能來實現(xiàn)的，即宿主介導抗腫瘤活性。β-葡聚糖可通過多條途徑、多個層面對免疫系統(tǒng)發(fā)揮調節(jié)作用。大量免疫實驗證明β-葡聚糖不僅能激活T、B 淋巴細胞，巨噬細胞(Mφ)，自然殺傷細胞(NK) 等免疫細胞，還能活化補體，促進細胞因子的生成，對免疫系統(tǒng)發(fā)揮多方面的調節(jié)作用。

1．1 對細胞因子的影響 早期的研究證實，白色念珠菌細胞壁β-葡聚糖可以結合到單核巨噬細胞、中性粒白細胞表面上特殊的位點如CR3、Dectin-1，從而引發(fā)一系列免疫反應?？梢源碳す撬柘到y(tǒng)提高單核細胞、中性粒白細胞的數(shù)量,提高抗體產量，更多的釋放細胞因子，如：IL-1、TNF-α、IL-6、IL-8等，也可提高PGE2 的產量，激活補體系統(tǒng)，促進溶菌酶的釋放。Young^[2]等研究了酵母β-（1→3）-葡聚糖促進巨噬細胞合成TNF的分子機制，β-13-葡聚糖可顯著提高NK-κB的活性，提高TNF基因啟動子活性，從而促進了TNF的表達。Suzuki^[3]等報道β-葡聚糖可使IL-12 和TNF-α等細胞因子的釋放，這些細胞因子和大量的其他免疫信號共同作用,通過調節(jié)Th1/Th2 的平衡，使T 細胞向Th1 占優(yōu)勢的方向轉化。李珉^[4]等使用不同濃度的白念珠菌胞壁堿溶性和不溶性β-葡聚糖、白念珠菌菌懸液與人外周血單個核細胞共孵育24 h，酶聯(lián)免疫法檢測上清液中IL6和IL-8的含量，發(fā)現(xiàn)不同濃度的不溶性β-葡聚糖均能誘導產生IL-6和IL-8。Abdulkadir^[5]等在Wistar大鼠急性肺損傷模型上給β-葡聚糖以后4 h后發(fā)現(xiàn)，TNF-α、IL-1β及IL-6水平均有所升高。

1．2 與β-葡聚糖受體的相互作用

大量研究表明，β-葡聚糖是通過結合到單核細胞、巨噬細胞、嗜中性細胞和NK細胞表面的葡聚糖受體發(fā)揮作用的。白色念珠菌細胞壁β-葡聚糖的主要受體為補體受體和Dectin-1。

1．2．1 補體受體（Complement Receptor 3，CR3） 補體受體是黏附分子整家族和家族中的成員，存在與巨噬細胞、NK細胞、B細胞、細胞毒性T細胞以及中性粒細胞等表面。Yan等^[6]從CR3受體水平對酵母β-葡聚糖抗腫瘤作用的研究揭示了β-葡聚糖通過作用于CR3受體介導的抗腫瘤效應，β-葡聚糖與CR3結合后使巨噬細胞、NK細胞、中性粒細胞處于預激活狀態(tài)，通過iC3b作為樞紐，使效應細胞和靶細胞結合在一起，從而殺傷靶細胞，發(fā)揮細胞毒作用。

1．2．2 樹突狀細胞相關性C型植物血凝素-1（dendritic cell-associated C-type lectin-1，Dectin-1）Dectin-1^[7]是在巨噬細胞上發(fā)現(xiàn)的一種新型β-葡聚糖受體，其分子量大約28 000 Da，主要分布于單核巨噬細胞、樹突狀細胞、成纖維細胞、中性粒細胞以及NK細胞表面，可以與β-（1→3）-葡聚糖和β-（1→6）-葡聚糖特異性結合，屬于C型凝集素家族。小鼠的Dectin-1由244個氨基酸組成，分成3個部分：C型植物血凝素樣碳水化合物識別域、短桿和具有免疫受體酪氨酸激酶活化基序的胞質尾部，其中C型植物血凝素樣碳水化合物識別域中Trp221 和His223 g 兩個殘基是結合葡聚糖的主要位點。與CR3 不同的是,巨噬細胞Dectin-1 是參與識別非調理素性酵母多糖的主要受體,并有助于調理素性酵母多糖的識別。Dectin-1對于釀酒酵母和白色念珠菌的識別和非調理素性吞噬,阻斷Dectin-1可顯著抑制巨噬細胞對酵母多糖的吞噬。

1．3 激活免疫細胞 Cassnoe A^[8]等發(fā)現(xiàn)白色念珠菌細胞壁不溶性β-葡聚糖能調理巨噬細胞和單核細胞的活性，小鼠腹腔巨噬細胞具有β-葡聚糖受體，此受體可以介導巨噬細胞與β-葡聚糖結合，活化了巨噬細胞，產生IL-1，TNF等多種細胞因子，通過細胞因子發(fā)揮抗腫瘤的活性。

在β-葡聚糖的作用下，Dectin-1可以增加TLR介導的B細胞和T細胞的增殖、分化。Kikuchi等^[9]研究發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌β-葡聚糖能刺激樹突狀細胞分子的表面標記物表達增強，從而增強樹突狀細胞的成熟能力。Taek等^[10]研究表明β-葡聚糖可以通過激活巨噬細胞和自然殺傷細胞的活性來達到抑制腫瘤轉移的作用。

2 對NO的影響

NO是一類重要的生物活性分子，在信號傳遞過程中發(fā)揮著重要作用，它可參與神經(jīng)、循環(huán)、免疫一系列生理活動和發(fā)揮細胞毒作用等病理損傷作用，從而影響T 淋巴細胞的增殖、T 淋巴細胞和巨噬細胞的細胞因子的分泌、增強巨噬細胞殺滅微生物和腫瘤細胞的能力等。白色念珠菌β-葡聚糖可以改變細胞中NO的含量。Tokunaka等^[11]研究發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌可溶性β-葡聚糖可使小鼠巨噬細胞中NO的合成增加。據(jù)報道^[12-13]，β-葡聚糖對NO合成的影響與其抗腫瘤作用有關。NO的產生在誘導非特異性免疫和抗多種細胞外寄生菌以及一些腫瘤細胞反應中發(fā)揮重要作用，也有報道體外模型中巨噬細胞產生的NO具有抗腫瘤作用。

3 對細胞信號轉導的影響

3．1 對鈣離子的作用 細胞內鈣離子是一種重要的細胞信號轉導分子，它作為IP3與DAG代謝途徑中的第二信使，促進其他信息傳遞蛋白及效應蛋白活化,對細胞免疫功能起主要作用，可直接影響淋巴細胞的增殖、介導巨噬細胞的吞噬作用、促進T淋巴細胞IL-2的分泌。Zhang等^[14]研究發(fā)現(xiàn)酵母多糖可通過與大鼠肺巨噬細胞表面受體結合，激活受體依賴的鈣通道，引起鈣內流，使細胞內的鈣離子升高。

3．2 對前列腺素分泌的影響 前列腺素對免疫細胞的活化和抗體的合成具有抑制作用。Cleary等^[15]報道β-葡聚糖可促進體外培養(yǎng)的小鼠腹腔巨噬細胞前列腺素E2 和IL-1的分泌。

3．3 對cAMP和cGMP的影響

3．3．1 cAMP信號途徑以cAMP濃度改變和激活蛋白激酶A（PKA）為主要特征，PKA是cAMP依賴性蛋白激酶，又稱cAMP蛋白激酶，是激素調節(jié)物質代謝的主要途徑。

3．3．2 cGMP是由GTP在鳥苷酸環(huán)化酶（guanylate cyclase，GC）的催化下經(jīng)環(huán)化而生成；經(jīng)磷酸二酯酶催化而降解。GC激活后在催化GTP生成cGMP，cGMP水平升高，作為第二信使結合并激活依賴cGMP依賴性蛋白激酶，導致靶蛋白的絲氨酸、蘇氨酸殘基磷酸化而活化，產生生物學效應。

3．3．3 真菌多糖能夠劑量依賴性引起小鼠腹腔巨噬細胞中的cAMP、cGMP濃度快速升高，從而激活AMP-蛋白激酶途徑及GMP-蛋白激酶途徑，可使酶、靶蛋白等磷酸化，產生生物學效應，對細胞的代謝進行調節(jié)，達到抗腫瘤的作用^[16]。

3．4 對PKA和PKC的影響

3．4．1 PKA被cAMP激活后，能在ATP存在的情況下使許多蛋白主特定的絲氨酸、蘇氨酸殘基磷酸化，從而調節(jié)細胞的物質代謝和基因表達；PAK可催化反式作用因子-CREB中特定的絲氨酸、蘇氨酸殘基磷酸化，磷酸化的CREB與DNA上的CRE結合，從而激活受CRE調控的基因轉錄；PKA還可以使細胞核內的組蛋白、酸性蛋白以及胞質內的核蛋白體蛋白、膜蛋白、微觀蛋白及受體蛋白等磷酸化，影響這些蛋白質的功能。

3．4．2 PKC是一種磷脂依賴性絲氨酸、蘇氨酸蛋白激酶，含一個催化結構域和一個調節(jié)結構域，它們對機體的代謝、基因表達、細胞分化和增殖起作用。

3．4．3 PKA和PKC在影響T細胞信號傳導過程中也有重要的作用，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)^[17-18]，β-葡聚糖可引起小鼠靜息T細胞中PKA和PKC活性明顯升高，發(fā)揮PKA和PKC和生物學作用，所以增強T細胞蛋白激酶活性也是β-葡聚糖抗腫瘤作用的途徑。

4 直接作用于腫瘤細胞

本課題組前期研究了白色念珠菌細胞壁不溶性β-葡聚糖體外抗腫瘤的實驗研究，采用體外培養(yǎng)小鼠惡性黑色素瘤細胞、肝癌細胞、胃癌細胞及宣威肺腺癌細胞，采用改良MTT比色法觀察發(fā)現(xiàn)白色念珠菌具有體外的抗腫瘤作用，可直接殺死腫瘤細胞，特別是對纖維肺腺癌細胞的抑瘤率最高，說明CAIBG體外殺死腫瘤細胞的作用明顯，其機制可能為腫瘤細胞表面具有CAIBG的可結合受體，通過與該受體的結合，使腫瘤細胞出現(xiàn)核固縮、核裂解等現(xiàn)象，最終導致腫瘤細胞的凋亡。

惡性腫瘤的治療仍是當今醫(yī)學界的一大難題，近年來，非特異性免疫療法越來越受到人們的關注，即用一種非特異性免疫調節(jié)劑來刺激和強化人體非特異性防御功能，特別是當機體免疫功能損傷時，它能刺激和激活免疫系統(tǒng)提高免疫功能，以達到抑制和殺死惡性腫瘤細胞的功能。白色念珠菌細胞壁β-葡聚糖作為一種毒性低、免疫活性強的新型生物反應調節(jié)劑，其抗腫瘤的作用已得到實驗證實，具有廣闊的研究開發(fā)應用前景。今后可進一步研究其免疫調節(jié)作用機制，關于白色念珠菌多糖的純化和結構分析的研究可以廣泛開展，分析白色念珠菌β-葡聚糖的最終有效成分，為新藥開發(fā)提供依據(jù)。

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