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      生物多糖藥理作用的研究概況

      2017-03-23 06:28:22陳亞潔時連根
      蠶桑通報 2017年3期
      關鍵詞:藥理作用多糖抗氧化

      陳亞潔,時連根

      (浙江大學 動物科學學院,浙江 杭州 310058)

      生物多糖藥理作用的研究概況

      陳亞潔,時連根*

      (浙江大學 動物科學學院,浙江 杭州 310058)

      本文簡要介紹了生物多糖的分類、提取、純化和構效關系,并綜述了生物多糖藥理作用的研究進展,指出今后的研究方向。

      生物多糖;藥理作用;構效;提純

      多糖是多個單糖分子縮合去水后,以糖苷鍵結合形成的一類天然高分子碳水化合物,存在于高等動、植物細胞膜和微生物細胞壁中[1],常以(C6H10O5)n通式表示,40≤n≤3000,聚合度大于10,分子量數(shù)千到數(shù)百萬,廣義上包括高分子碳水化合物的衍生物如酸性多糖、糖脂、糖胺聚糖等[2]。

      生物多糖是構成生物體的四大基本物質之一,完成多種生命活動,攜帶有大量生物信息。細菌中的各種莢膜多糖是研究較早且最多的生物多糖,在醫(yī)藥上被成功用作疫苗[5],引起了人們的廣泛關注。經(jīng)過50年的不斷發(fā)展,對生物多糖這一重要的生命物質有了很多新的認識,研究也取得了很大進展。我國對生物多糖研究起步較晚,但隨著生物學、化學等學科與技術的飛速發(fā)展,對生物多糖的認識也不斷深入。

      1 生物多糖的種類

      生物多糖有多種分類方式,在實驗研究中常采用按來源進行分類的方式,可分為動物多糖、植物多糖、微生物多糖、藻類地衣多糖等。

      1.1 植物多糖

      植物多糖是以α–或β–糖苷鍵將許多相同或不同單糖連接而成的化合物[2],其分子量從數(shù)萬至數(shù)百萬不等,在自然界植物體中廣泛存在。其中枸杞、黃芪、茶、胖大海、南瓜、苦瓜、銀杏葉等植物多糖,被研究較多并顯示出很好的藥用價值[3]。

      1.2 動物多糖

      動物多糖通常存在于動物的組織、器官中,其中能被充分利用的主要有肝素、透明質酸、殼多糖等。肝素一種含硫的黏多糖,以其抗凝血、調節(jié)血脂、疏通血管等藥理作用,在各種心腦血管疾病的臨床治療中被應用;透明質酸是一種酸性多糖,在潤滑骨關節(jié)、保護細胞等中起到很好作用,殼多糖存在于蝦、蟹、貝殼中,有很好的調節(jié)血脂和調節(jié)膽固醇的作用,兩者在醫(yī)藥領域均具有很好的開發(fā)前景[3,4]。

      1.3 微生物多糖

      藥用真菌如靈芝、香菇、云芝、茯苓等的多糖研究既深又廣,其中香菇多糖和云芝多糖在臨床上作為治療癌癥的輔助藥物被使用。此外,酵母多糖、孔層菌多糖也有研究,細菌莢膜多糖在醫(yī)藥上主要用于疫苗[4]。

      1.4 藻類地衣多糖

      海藻多糖、海帶多糖等的抗氧化、免疫調節(jié)、降血糖等生物活性相繼被報道,冰島地衣的抗腫瘤作用也有研究報道[1,3]。

      2 生物多糖的提取、純化、結構分析

      2.1 分離提取

      生物多糖從生物組織中分離提取出來,常采用溶劑提取和乙醇沉淀相結合的方法。溶劑提取又包括酸提、堿提、水提等,并輔助以超聲波、微波等處理。乙醇沉淀常采用分級沉淀,乙醇濃度以30%、60%、80%逐漸增加,將多糖按分子量由大到小沉淀出來[5]。

      2.2 純化

      純化包括除去大分子蛋白質和小分子色素、鹽離子等雜質。前者常采用Sevage法和酶結合的方法,后者采用電泳、超濾、DEAE-Sephrose、High-Res?olution Sephacryl等方法。張安強等用DEAE-Se?phrose和High-Resolution Sephacryl相結合的方法,純化出較均一的猴頭菌、孔層菌、金針菇等多糖組分,并進行了結構鑒定[6,7]。

      2.3 純度鑒定

      純度鑒定是后續(xù)藥理作用實驗的基礎,采用超離心、高壓電泳、旋光測定、凝膠色譜等方法,其中常用的是高效液相色譜和紅外色譜分析[8]。

      2.4 結構分析

      均一的生物多糖組分采用HPLC、FT-IR、GCMS、NMR等進行結構分析。猴頭菌、孔層菌、石莼、灰樹花等多種生物多糖組分的單糖組分、糖苷鍵類型、支鏈特有基團等被相繼報道[6,8]。

      3 生物多糖的構效關系

      生物多糖具有廣泛的生物活性,其生物活性取決于分子量、糖苷鍵型、糖鏈分支、空間結構、化學修飾等結構。研究表明,生物多糖主鏈有β(1→3)鍵,支鏈有β(1→6)鍵,通常具有抗癌作用;硫酸化香菇多糖具有抗HIV的生物活性,而天然香菇多糖具有抗腫瘤作用;三股螺旋β(1→3)-D-葡聚糖具有調節(jié)免疫作用,三股螺旋的形成要求多糖分子量大于9.0×104D,而三股螺旋的穩(wěn)定又依賴于β(1→3)糖苷鍵;硫酸化白多孔菌多糖能增強淋巴細胞增殖和巨噬細胞吞噬功能,并且隨取代度和劑量的增大而增強[2]。

      中國文章學會第二十九次學術年會于2013年5月18日-19日在江西上饒師范學院隆重召開。本次年會到會學者28人,收到論文近30篇。到會人數(shù)不多,但代表面廣,從年齡上看,有學會的創(chuàng)辦者、早已退休的學術耆老,有學養(yǎng)深厚、學術專精的專家教授、有年富力強朝氣蓬勃的年輕學者;從與會者的職業(yè)上看,有大學里從事文學、文章學、文學批評、寫作等領域教學科研的教授,有教育出版界精英,以及優(yōu)秀中學語文教師。論文數(shù)量不多,但是視點多,視野開闊,視角新穎,頗多具有開創(chuàng)性的佳作。

      4 生物多糖的藥理作用

      生物多糖的研究不斷深入與發(fā)展,現(xiàn)已成為生命科學中最為活躍的領域之一,前景十分廣闊。

      大量的藥理和臨床試驗表明,生物多糖具有抗氧化、免疫調節(jié)、抗腫瘤、降血糖等多種生物活性[9]。

      4.1 抗氧化作用

      自由基代謝失衡是引發(fā)生物體衰老、癌變、炎癥、免疫性疾病等的主要原因之一。為此,提高機體的抗氧化能力,就成為了對抗此類疾病的有效措施。

      Lin等用DEAE-Sepharose從溪黃草(Rabdosia?serra)的莖和葉中分別分離出三個多糖組分:RSLPI、RSLP-II、RSLP-III和RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III,氧自由基吸收能力測定結果顯示,RSLP-I、RSLPII、RSLP-III的抗氧化作用強于 RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III,并且其間的單糖摩爾比和糖苷鍵連接存在顯著差異,表明多糖的化學組成、結構與其抗氧化作用有很大聯(lián)系,并且中性多糖的抗氧化作用強于酸性多糖,這為抗氧化藥物的篩選提供了很好的科學依據(jù)[10]。

      環(huán)孢霉(CsA)在器官移植領域是很好的免疫抑制劑,但對肝臟存在很大的毒性。Anthony Jose?phine等從馬尾藻(SargassumWightii)中分離出一種硫酸多糖,對CsA誘導的氧化性肝損傷具有減輕作用,其作用可能是通過緩解CsA誘導的氧化應激、形態(tài)學變化、血脂改變、細胞內(nèi)大分子損傷等來實現(xiàn)的,預示該硫酸化多糖可以在使用CsA時作為一個肝保護藥[11]。此外,該研究者在2006年研究CsA誘導的腎損傷時,用該多糖組分實驗取得了與以上一致的效果。

      Tehila等從紫球藻中分離出一種硫酸多糖,發(fā)現(xiàn)該多糖對FeSO4處理過的3T3細胞(Swiss系小鼠胚胎細胞株)形態(tài)恢復有明顯的促進作用,表明該多糖具有抗氧化作用。

      此外,從樺褐孔菌(Inonotusobliquus)[12]、丹參素[13]、海帶[14]等的多糖提取物,均具有抗氧化作用。

      4.2 免疫調節(jié)作用

      機體的免疫機制在抗病、抗衰老等方面都發(fā)揮很重要的作用。Xie等在研究白術(Atractylodismac?rocephalaeKoidz)多糖(RAMPs)調節(jié)小鼠腸道粘膜免疫中發(fā)現(xiàn),RAMPs能增加血液特異性免疫球蛋白(IgG)的產(chǎn)生,增加腸道免疫球蛋白A、mRNA(TGF-α、IL-6、TNF-β、IgA+、十二指腸上皮淋巴細胞的產(chǎn)生,腸道產(chǎn)生的初次免疫消退很快,但會刺激機體特異性免疫的產(chǎn)生,但RAMPs作為口服免疫調節(jié)藥物還需進一步分子機制的研究[15]。

      此外,紫芝多糖[17]、菖蒲多糖[18]、紅球藻多糖[19]、石莼多糖[20]等也顯示出免疫調節(jié)作用。

      4.3 抗腫瘤作用

      癌癥是世界范圍內(nèi)死亡率很高的疾病,威脅著數(shù)百萬人的生命,其產(chǎn)生因素很多,發(fā)生的地區(qū)差異很大,目前較常用的治療方法是手術切除和化學治療。但化療不僅僅對腫瘤細胞有殺滅作用,對正常細胞也有殺傷作用,副作用很大。生物多糖對腫瘤細胞的抑制作用明顯,但對正常細胞沒有明顯殺傷作用,為此在臨床上得到廣泛應用。

      Yang等研究油菜花粉(pollen ofBrassica na?pusL)的體內(nèi)抗腫瘤作用,發(fā)現(xiàn)油菜花粉多糖(LB?PP)對荷肉瘤小鼠和黑色素瘤小鼠的腫瘤重量、體積具有減輕、減少的作用,且呈濃度依賴型;增強脾臟和胸腺的相對重量、自然殺傷細胞的活性、巨噬細胞的作用、淋巴細胞的增殖、抗體和血液溶血抗體的產(chǎn)生;結果表明LBPP對腫瘤細胞具有抑制作用,可能是通過調節(jié)免疫和補血作用來實現(xiàn)的[21]。

      Xue等研究了層孔菌(Phellinus baumii)菌絲的水提多糖(PB)對人肝癌細胞HepG2和小鼠巨噬細胞RAW264.7的體外作用,發(fā)現(xiàn)PB在一定濃度范圍內(nèi)對RAW264.7生長有明顯促進作用,而對HepG2有明顯抑制作用;能增加NO產(chǎn)生量并呈濃度依賴型;顯著增加RAW264.7中的IL-1b、IL-18,IL-6、IL-12p35和IL-12p40的mRNA產(chǎn)生量;使HepG2細胞周期停滯在S期,并且從24 h到48 h顯著增加,而細胞凋亡在48 h顯著增加;結果表明PB對HepG2具有體外抑制作用,其中包含有免疫調節(jié)作用[22]。

      HasemHabelhah等研究了云芝多糖(Polysaccha?ride K,PSK)誘導的超氧化物歧化酶(Mn-SOD)在腫瘤組織中的作用和對QR-32腫瘤細胞惡性增值的抑制作用,發(fā)現(xiàn)PSK能明顯抑制QR-32細胞生長,顯著增多QR-32細胞中Mn-SOD的產(chǎn)生量以及IFNγ的mRNA和蛋白表達量,減少TGFβ和TGFβ的表,結果表明PSK是在共同作用Mn-SOD、IFNγ、TGFβ和TGFβ下抑制腫瘤細胞增殖的[23]。

      此外,小葉蕨藻多糖[24]、匙羹藤多糖[25]、地榆多糖26]、灰樹花多糖[27]等的抗腫瘤作用也有研究。

      4.4 降血糖作用

      胰島素依賴型糖尿病是由于分泌胰島素的胰腺β細胞損傷所致,致病因素很多,發(fā)病率很高。ByungRyong Lee等研究了茶樹菇(Agrocybechaxin?gu)多糖對鏈霉素(STZ)誘導的糖尿病的體內(nèi)、體外作用,發(fā)現(xiàn)茶樹菇多糖對大鼠胰島瘤細胞(RINm5F)生長無抑制作用,能顯著減少NO產(chǎn)生量、iNOS表達量和mRNA表達量,且呈濃度依賴型;能顯著降低糖尿病模型大鼠血糖水平,顯著減少iNOS表達量,胰腺損傷得到修復,結果表明茶樹菇多糖具有成為糖尿病治療藥物的潛力[28]。

      Guoqing Zhang等探究了蛹蟲草對鏈霉素(STZ)誘導的大鼠糖尿病的治療作用,發(fā)現(xiàn)多糖粗提物具有降血糖作用且呈濃度依賴型,同時比其他藥用真菌冬蟲夏草、蒙古口蘑、雷丸多糖的作用更強;在STZ注射前24 h給小鼠口服多糖粗提物(40 mg/kg),則STZ誘導后的血糖濃度明顯降低,結果表明蛹蟲草多糖是一種防護和治療糖尿病的潛在藥物[29]。

      此外,從大球蓋菇[30]、黑色粘玉米[31]等中分離出的多糖具有降血糖作用。

      4.5 其他

      生物多糖還有很多其它藥理作用,如抗炎癥、抗病毒、抗凝血、降血脂等[15]。

      5 結語

      近年來,生物多糖的研究涉及動物、植物、真菌、細菌、藻類地衣等領域,具有生物活性的多糖不斷被發(fā)現(xiàn)、鑒定,其藥用、保健價值日益引起重視。

      生物多糖的研究大部分集中在提取、純化、藥理作用、鑒定和初步的機理研究。為了生物多糖能在疾病預防、治療方面的應用,體內(nèi)實驗、藥理作用機理研究、活性的相互作用、結構與藥理作用的聯(lián)系等相關工作,有待開展。

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      Research Progress in Pharmacological Effects of Biological Polysaccharides

      CHEN Ya-jie,SHI Lian-gen*
      (College of Animal Sciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310058,China)

      In this paper,we briefly introduced the classification,extraction,purification,and structure-activity relationships of biological polysaccharides,and also reviewed the progress of pharmacological effects,then pointed out the future perspectives in this field.

      biological polysaccharides;pharmacological effects;structure-activity;extraction and purification

      Q539

      A

      0258-4069[2017]03-015-05

      國家自然科學基金項目(31572462,31272375)

      陳亞潔(1989-),女,河南開封人,博士研究生,主要從事蠶桑生物反應器與資源學研究。E-mail:yajiesw@126.com

      時連根,男,教授,博士生導師。E-mail:slgsilk@zju.edu.cn

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