閆洪雪，邱霞，劉書英，秦益民，張德蒙

（1青島明月海藻集團(tuán)有限公司，山東青島 266400；2青島明月海藻生物健康科技集團(tuán)有限公司，山東青島 266400）

多糖是海藻最主要的成分，其干物質(zhì)中多糖含量占到50%以上。巖藻多糖是一種高分子碳水化合物，主要由幾個(gè)不同或相同的單糖基以糖苷鍵連接而成，是天然的活性物質(zhì)［1］。巖藻多糖是一種硫酸多糖，主要存在于褐藻的細(xì)胞壁基質(zhì)中，可以增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，且具有抗凝血［2］、抗腫瘤［3］、抗病毒［4］、抗氧化［5］的功能，在制藥和現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用［6-7］。免疫系統(tǒng)在控制病毒、細(xì)菌感染，預(yù)防慢性病和抑制腫瘤的形成過程中起著核心作用，是人和動(dòng)物機(jī)體的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。動(dòng)物、植物、微生物中的多糖是能參與各種生理機(jī)能調(diào)節(jié)天然產(chǎn)品，且通常具有安全、毒副作用小等特點(diǎn)［8］。本文綜述巖藻多糖免疫調(diào)節(jié)功能及其應(yīng)用的研究進(jìn)展。

1 巖藻多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)

因不同海藻種類之間存在差異，巖藻多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)也隨之有所不同。巖藻多糖主要成分為不同比例的糖醛酸和其他單糖組分組成，如木糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、糖醛酸、鼠李糖等［9-10］。巖藻多糖的主要成分是L-巖藻糖單糖和硫酸基團(tuán)。研究人員采用化學(xué)和物理方法對其進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)主要有兩種類型，分別是以重復(fù)的C-1，3鍵結(jié)合的α-L-巖藻糖和以C-1，3鍵、C-1，4鍵交替結(jié)合的α-L-巖藻糖，硫酸基團(tuán)大多位于4號位，少數(shù)位于3號位，是一種天然的雜聚糖［11-13］。

2 巖藻多糖的免疫調(diào)節(jié)作用

2.1 對免疫器官的作用

巖藻多糖能通過調(diào)整人體免疫系統(tǒng)功能提高人體的免疫活力［14］。Yoo等［15］從裙帶菜中提取了巖藻多糖，然后利用巖藻多糖對小鼠脾細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖對小鼠脾細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-6、趨化因子RANTES和MIP-1α有激活作用，能引起細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞激素和脾臟細(xì)胞內(nèi)趨化激素的免疫調(diào)控活性且沒有細(xì)胞毒性。Jang等［16］用不同分子量的巖藻多糖處理脾細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)分子量高的的巖藻多糖能增強(qiáng)脾臟細(xì)胞的活力，防止脾臟細(xì)胞死亡。進(jìn)一步功能分析發(fā)現(xiàn)，高分子量巖藻多糖可顯著增加干擾素-c和一氧化氮的產(chǎn)生，具有較強(qiáng)的免疫激活作用，而低分子量巖藻多糖的生物活性相對較低，且在處理過程中發(fā)現(xiàn)其對脾細(xì)胞有相對的毒性。研究結(jié)果表明，巖藻多糖的分子量不同，對免疫細(xì)胞的活性和作用的影響也可能存在差異。這項(xiàng)研究可能拓寬巖藻多糖在基礎(chǔ)研究和臨床領(lǐng)域的應(yīng)用。石磊等［17］采用對小鼠灌胃的方式，分別用高、中、低3種劑量的巖藻多糖來進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用高劑量和中劑量的巖藻多糖能顯著提高小鼠的脾臟和胸腺活性，證實(shí)了巖藻多糖顯著增強(qiáng)免疫活性的作用。

2.2 對非特異性免疫系統(tǒng)的作用

非特異性免疫是身體先天具有的生理防御功能。非特異性免疫系統(tǒng)主要由固有免疫細(xì)胞、補(bǔ)體、細(xì)胞因子等構(gòu)成，如巨噬細(xì)胞、自然殺傷性細(xì)胞（NK細(xì)胞）、樹突狀細(xì)胞（DCs）。

2.2.1 對免疫細(xì)胞的影響 科學(xué)家們就巖藻多糖對巨噬細(xì)胞的影響進(jìn)行了探討，研究了從韓國裙帶菜孢子葉中提取的巖藻多糖對小鼠巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)活性，結(jié)果表明，巖藻多糖可抑制小鼠巨噬細(xì)胞RAW 264.7細(xì)胞的生長，在RAW 264.7細(xì)胞和小鼠腹腔巨噬細(xì)胞中UP-F可以劑量依賴地誘導(dǎo)TNF-α表達(dá)。UP-F還能積極誘導(dǎo)RAW 264.7細(xì)胞中趨化因子RANTES和MIP-1α的表達(dá)［15］。石磊等［17］對小鼠進(jìn)行巖藻多糖灌胃試驗(yàn)，采用高、中、低三種劑量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用高劑量和中劑量的巖藻多糖灌胃，能顯著增強(qiáng)小鼠的細(xì)胞免疫功能。使用高劑量巖藻多糖，對小鼠的體液免疫功能以及單核-巨噬細(xì)胞功能的增效功能更明顯。李俊燕等［18］采用超聲法來降解巖藻多糖，收集不同分子量范圍的樣品，并對其進(jìn)行紅外光譜分析。利用收集的巖藻多糖片段考察了對RAW 264.7細(xì)胞活力的影響，并探索了各組分的體外免疫調(diào)整活性。試驗(yàn)結(jié)果表明，分子量＞100 kD的巖藻多糖明顯改善細(xì)胞活力，且因濃度不同效果不同，低濃度下有提高細(xì)胞活性的作用，濃度高則起到抑制作用，具有免疫調(diào)節(jié)活性。JIN等［19］進(jìn)行巖藻多糖對DCs功能影響的體內(nèi)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，巖藻多糖可促進(jìn)脾臟DCs中CD40、CD80和CD86的表達(dá)，以及IL-6、IL-12和TNF-α的表達(dá)，且?guī)r藻多糖增強(qiáng)OVA誘導(dǎo)的脾臟DCs MHC I、II類上調(diào)，強(qiáng)烈促進(jìn)OVA特異性CD4、CD8 T細(xì)胞增殖。日本學(xué)者Tomori等［20］通過隨機(jī)雙盲的方法評價(jià)提取自沖繩海蘊(yùn)的巖藻多糖對NK細(xì)胞活性的影響，并評價(jià)其在健康成人中的安全性。

研究對象被隨機(jī)分為兩組：使用安慰劑組和巖藻多糖試驗(yàn)組。12周后進(jìn)行血液、生化和免疫試驗(yàn)。在研究期間，所有試驗(yàn)均未觀察到臨床不良反應(yīng)。在免疫學(xué)試驗(yàn)中，與攝入前相比，巖藻多糖組在8周時(shí)NK細(xì)胞活性明顯增強(qiáng)。此外，巖藻多糖試驗(yàn)組的男性受試者的NK細(xì)胞活性在使用8周時(shí)明顯增強(qiáng)。這些結(jié)果證實(shí)了從沖繩海蘊(yùn)提取的巖藻多糖可以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性。Zhang等［21］分析了從泡葉藻、巨藻、裙帶菜和墨角藻中提取的巖藻多糖，研究巖藻多糖對人中性粒細(xì)胞凋亡、小鼠NK細(xì)胞活化、脾臟DCs細(xì)胞成熟、T細(xì)胞增殖和活化的影響以及在體內(nèi)的佐劑作用。提取自巨藻和裙帶菜的巖藻多糖在低濃度條件下強(qiáng)烈延遲了人中性粒細(xì)胞的凋亡，而泡葉藻和墨角藻來源的巖藻多糖在高濃度處理時(shí)會(huì)引起中性粒細(xì)胞的凋亡延遲。此外，裙帶菜中提取的巖藻多糖還能促進(jìn)NK細(xì)胞活化和對YAC-1細(xì)胞的殺傷活性。Yoo等［22］鑒定高分子量巖藻多糖和低分子量巖藻多糖的化學(xué)組成，通過體外實(shí)驗(yàn)比較作為NK細(xì)胞來源的免疫刺激劑的功能并在免疫抑制動(dòng)物模型中測試高分子量巖藻多糖作為免疫刺激劑的有效性。在這些模型中，高分子量巖藻多糖能夠顯著的恢復(fù)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，并促進(jìn)顆粒酶B的釋放。用分子量高的巖藻多糖處理后，脾臟中白細(xì)胞介素（IL）-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-12、干擾素（IFN）-γ、腫瘤壞死因子（TNF）-α的表達(dá)也明顯增加。

2.2.2 調(diào)節(jié)細(xì)胞因子 Bi等［23］從新西蘭裙帶菜中提取了低分子量巖藻多糖LMWF（＜10 kDa），研究其免疫調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)，LMWF在1～50μg/mL濃度范圍內(nèi)對RAW264.7巨噬細(xì)胞具有顯著的的免疫激活作用。此外，LMWF能夠顯著促進(jìn)NO釋放、iNOS表達(dá)、TNF-α和IL-6分泌，且呈濃度依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，低分子量的巖藻多糖能夠顯著刺激NF-κB和MAPK信號通路的激活，特異性的降低NF-κB和MAPK信號通路抑制劑的活性。LIU等［24］研究了新西蘭裙帶菜低分子量巖藻多糖對樹突狀細(xì)胞（dc）的調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)，LMWF可以促進(jìn)dcs的成熟和遷移，以及CD4+和CD8+T細(xì)胞的體外增殖。這些研究證明了這種免疫促進(jìn)活性是通過TLR4及其下游MAPK和NF-κB信號通路激活的。進(jìn)一步在體內(nèi)（小鼠模型）研究表明，LMWF具有較強(qiáng)的免疫促進(jìn)作用，如促進(jìn)免疫細(xì)胞增殖，提高免疫器官指數(shù)等。劉曉東等［4］對巖藻多糖的免疫調(diào)節(jié)作用及抗日本乙型病毒（JEV）作用進(jìn)行了體內(nèi)和體外驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果表明，巖藻多糖可以促進(jìn)脾臟淋巴細(xì)胞增殖，能夠調(diào)控CD4+T細(xì)胞（CD3+CD4+）/CD8T細(xì)胞（CD3+CD8+）/B細(xì)胞（B220+）亞群的活性，且?guī)r藻多糖能夠促進(jìn)Th1細(xì)胞因子IFN-γ及Th2細(xì)胞因子IL-4的表達(dá)，有效提高JEV滅活疫苗的抗體水平。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖可以抑制JEV病毒的復(fù)制。這些結(jié)果表明，巖藻多糖可作為一種新型免疫增強(qiáng)劑和抗乙腦的藥物，具有潛在的抗病毒和免疫調(diào)節(jié)功能。劉憲麗等［25］在體外考察了巖藻多糖的調(diào)節(jié)免疫功能，當(dāng)試驗(yàn)濃度低于1000 μg/mL時(shí)，巖藻多糖對Hca-F肝癌細(xì)胞生長的抑制作用不明顯，但能夠促進(jìn)脾淋巴細(xì)胞增殖，對Mφ吞噬活性有促進(jìn)作用，并能促進(jìn)細(xì)胞因子IL-6、IL-10、IL-12、IL-18和TNF-α的分泌。這表明巖藻多糖可以提高細(xì)胞與分子免疫應(yīng)答水平，調(diào)節(jié)細(xì)胞因子分泌，從而對抑制小鼠Hca-F肝癌細(xì)胞生長，發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.3 對特異性免疫的調(diào)節(jié)作用

特異性免疫是人體經(jīng)感染或人工預(yù)防接種而獲得的抵抗再次感染的能力，主要包括細(xì)胞免疫和體液免疫。Hayashi等［26］研究表明，口服巖藻多糖可以防止小鼠受HSV-1的感染。從生存率和病變評分來看，巖藻多糖對巨噬細(xì)胞的吞噬活性和B細(xì)胞的成胚有明顯的刺激作用，但對巨噬細(xì)胞釋放NO2-無明顯影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，口服巖藻多糖可增強(qiáng)被5-氟尿嘧啶抑制的hsv-1感染小鼠的NK活性和CTL活性。口服巖藻多糖3周后，接種HSV-1的小鼠產(chǎn)生的中和抗體有顯著提高。這些結(jié)果表明，口服巖藻多糖具有一定的保護(hù)作用，它的功能是對病毒的復(fù)制進(jìn)行直接的抑制，從而激發(fā)其先天免疫防御和適應(yīng)性免疫防御的作用。Hayashi等［27］研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖可以抑制小鼠體內(nèi)流感病毒的復(fù)制、有效抑制體重減輕、降低死亡率、延長生存期，并能夠顯著增加黏膜和血液中中和抗體的量。在免疫缺陷的小鼠體內(nèi)，使用奧司他韋治療后，耐藥病毒會(huì)頻繁地出現(xiàn)藥性減退的現(xiàn)象，而從口服巖藻多糖處理的小鼠中未分離到耐藥病毒。該研究表明，巖藻多糖可能是開發(fā)新治療方案的候選藥物，可以與神經(jīng)氨酸酶抑制劑（如奧司他韋）聯(lián)合使用。Negishi等［28］對70名60歲的志愿者進(jìn)行了隨機(jī)雙盲研究。研究對象被隨機(jī)分配到2組，分別服用巖藻多糖（300 mg/d）或安慰劑4周，然后接種三價(jià)季節(jié)性流感疫苗。接種后5周和20周取血清測定血凝抑制效價(jià)和自然殺傷細(xì)胞活性。與服用安慰劑的供試人員相比，巖藻多糖組對季節(jié)性流感病毒疫苗中所有3種毒株的抗體滴度都更高。巖藻多糖組的針對B抗原的免疫反應(yīng)符合歐盟許可的幾何平均滴度比標(biāo)準(zhǔn)（2.4），而安慰劑組不符合標(biāo)準(zhǔn)（1.7）。在巖藻多糖組，攝入巖藻多糖后9周，自然殺傷細(xì)胞活性趨于增加（P=0.08）。然而，安慰劑組在9周時(shí)無明顯增加，且活性的強(qiáng)度從9周到24周急劇下降。免疫功能低下的老年人接種疫苗后，攝入巖藻多糖可以顯著增加抗體的產(chǎn)生，更有效地預(yù)防流感的流行。Isnansetyo等［29］研究表明，從馬尾藻中分離得到的巖藻多糖注射液可顯著提高小鼠的吞噬活性、血漿總蛋白、白細(xì)胞壓積和白細(xì)胞計(jì)數(shù)（P＜0.05），其免疫調(diào)節(jié)活性與墨角藻中提取的巖藻多糖的免疫調(diào)節(jié)活性相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，注射巖藻多糖0.4～0.6 mg/kg可有效提高羅非魚的先天免疫參數(shù)，這表明該巖藻多糖可能作為免疫刺激劑用于魚類疾病的防治。

3 免疫調(diào)節(jié)作用的應(yīng)用研究

3.1 作為疫苗佐劑的應(yīng)用

疫苗佐劑可以改變或增強(qiáng)非特異性的免疫反應(yīng)抗原的特異性，因此疫苗佐劑的研究特別是新型佐劑的研究與開發(fā)變得尤為迫切。Jin等［19］研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖在體內(nèi)作為佐劑與卵白蛋白（OVA）抗原一起使用時(shí)，能促進(jìn)OVA特異性抗體的形成，并能促進(jìn)T細(xì)胞啟動(dòng)IFN-γ。此外，巖藻多糖可增強(qiáng)OVA誘導(dǎo)的脾臟cDCs MHC I、II類上調(diào)，強(qiáng)烈促進(jìn)OVA特異性CD4、CD8 T細(xì)胞增殖。以巖藻多糖為佐劑的OVA免疫可保護(hù)小鼠，防止受到B16-OVA腫瘤細(xì)胞的攻擊。這些研究結(jié)果表明，巖藻多糖可作為一種佐劑誘導(dǎo)Th1免疫應(yīng)答和CTL活化，為腫瘤疫苗的研制提供了可能。Kim等［30］利用流式細(xì)胞分析顯示，巖藻多糖可增加脾臟細(xì)胞中主要組織相容性復(fù)合體II類、分化簇25和CD69激活標(biāo)志物的表達(dá)。巖藻多糖和支氣管博氏桿菌抗原相結(jié)合，可以改善脾細(xì)胞的活力，促進(jìn)腫瘤壞死因子的形成。此外，巖藻多糖還能增加接種肺炎支原體抗原的小鼠體內(nèi)抗原特異性抗體的產(chǎn)生。這項(xiàng)研究為巖藻多糖作為疫苗佐劑的使用提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。

3.2 抗腫瘤免疫增效作用

Zhuang等［31］用移入艾氏腹水癌細(xì)胞的ICR／Slc小鼠作為實(shí)驗(yàn)對象，研究鼠尾藻中的巖藻多糖不同組分的活性，研究發(fā)現(xiàn)，組分GIV-A、GIV-B可以明顯延長小鼠的生存時(shí)間，其存活時(shí)間分別為對照組的349%和215%。各選8只患癌小鼠，注射GIV-B溶液有1只痊愈，而注射GIV-A溶液的有5只痊愈。這些結(jié)果表明，巖藻多糖的抗腫瘤作用與其免疫應(yīng)力有一定的關(guān)系。Hyun等［32］發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖可顯著抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞（HCT-15細(xì)胞）的生長。經(jīng)巖藻多糖處理后的HCT-15細(xì)胞，出現(xiàn)了一系列的凋亡現(xiàn)象，如 DNA片段化、染色質(zhì)凝集、亞G1次二倍體細(xì)胞增多等。與對照組相比，用巖藻多糖處理明顯降低了BCl-2的表達(dá)，且對Bax的影響有時(shí)間上的依存度，隨時(shí)間增長而有所提高。聚ADP核糖聚合酶是半胱天冬酶效應(yīng)物的重要底物，使用巖藻多糖處理后，提高了半胱天冬酶-9和半胱天冬酶-3活性，聚ADP核糖聚合酶會(huì)產(chǎn)生裂解。此外，在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的過程中，激活了細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）和p38激酶，并導(dǎo)致磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/Akt的失活。這些研究結(jié)果證明，巖藻多糖是通過激活ERK、p38和阻斷PI3K/Akt信號通路來促進(jìn)細(xì)胞凋亡的。這些數(shù)據(jù)支持了巖藻多糖可能在結(jié)腸癌治療中具有潛力的假設(shè)。Itoh H等［33］對巖藻多糖進(jìn)行理化性質(zhì)及紅外光譜和核磁共振光譜分析，碳清除活性結(jié)果表明其是一種網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的活化劑，可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬和化學(xué)發(fā)光。通過免疫熒光法，使補(bǔ)體（C3）裂解產(chǎn)物第三組分與巨噬細(xì)胞結(jié)合，增加C3陽性細(xì)胞的比例。在交叉免疫電泳中，人血清C3被巖藻多糖轉(zhuǎn)化為第3個(gè)峰（轉(zhuǎn)化C3）且峰的高度與巖藻多糖的劑量成正比。人血清CH50的殘留量呈劑量依賴性下降。這些結(jié)果提示巖藻多糖的抗腫瘤活性與增強(qiáng)免疫反應(yīng)有關(guān)，為巖藻多糖作為腫瘤化療藥物開辟新的前景。Wilfred等［34］從新西蘭馬爾堡裙帶菜孢子葉中粗提的巖藻多糖，硫酸根含量為15.02，糖醛酸含量為1.24，分子量＞150 kDa。將粗提的巖藻多糖分成3個(gè)不同的片段組分，用3-（4，5-二甲基噻唑-2-基）-2，5-二苯基溴化四唑（MTT）法測定2個(gè)主要組分的細(xì)胞毒性，研究發(fā)現(xiàn)，巖藻多糖能特異性抑制三種癌細(xì)胞的增殖，且對正常細(xì)胞的細(xì)胞毒性較低。這種選擇性細(xì)胞毒性可能與每個(gè)巖藻多糖組分的獨(dú)特結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)果表明，巖藻多糖具有作為降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)或輔助癌癥治療的功能食品的巨大潛力。

4 討論

巖藻多糖是海藻中廣泛存在的重要的硫化多糖之一，巖藻多糖在不同海藻中的含量、分子量、結(jié)構(gòu)、硫酸基含量等是復(fù)雜和不均勻的，其豐富多樣的生物活性吸引著科學(xué)家們進(jìn)行更深入的探討和研究，對預(yù)防多種慢性疾病、提高機(jī)體免疫活性、作為疫苗佐劑、抗腫瘤等多個(gè)方面均有極大的潛力。