多糖的研究概况1

生物多糖的研究概况张继生命科学学院生物多糖的研究概况一、引言二：多糖的分类三：多糖的活性四：多糖的作用方式五：多糖的分析方法六：多糖的生物活性与构效关系七：展望八：参考文献细胞壁细胞壁糖类在生物体内的作用主要是作为能量资源：如动物体内储存的淀粉；或是作为结构材料：如植物细胞壁的纤维素等。一、引言初生壁次生壁胞间层单纹孔具缘纹孔纹孔膜多糖的研究已成为人们关注的一个热点,各国学者从各种生物材料中寻找与提取具有一定生理活性的多糖成分的研究,从而使多糖类的研究有了空前迅速的发展[1]。分子生物学及结构生物学的发展膜的化学功能免疫物质新药物资源的寻找参与了生命科学中细胞的各种活动,具有多种多样的生物学功能。多糖是组成生物高分子家族中的一个很丰富多彩的成员，它是由单糖组成的天然高分子化合物(DP:200-3000)。与非糖物质结合的糖称为复合糖，如糖蛋白和糖脂。糖的衍生物称为衍生糖，如糖胺、糖酸等[1]。已知的天然多糖化合物约有300多种，广泛存在于植物、动物和微生物组织中。二：多糖的分类[3]多糖高等植物多糖动物多糖微生物多糖藻类多糖党参（70%-全国）甘草大黄（2000吨/年）（20000吨/年）（国内主产地）（40%-全国）紫苏黄芪当归（8000-15000吨/年）（国内主产地）（15000-20000吨/年）（85-90%全国）陇南定西地区种植面积300多万亩，人工种植中药材年产量50000吨南沙参（甘南10-15吨/年）沙棘淫阳霍榛（全省分布，蕴藏量大）五味子目前研究多糖所涉及到的植物或其器官一百多种。④果胶:植物细胞壁特有的组分。可作为果冻食品、巧克力等的稳定剂；医药品及化妆品工业等作为乳化剂、脱水剂广泛应用。①高等植物水溶性多糖。②高等植物粘胶:主要来自陆地植物的树皮、根部、叶片、种子和花朵。③高等植物渗出液（树胶）:如豆科植物金合欢属，有100多个种能产生树胶，有些是世界范围的工业原料,象云实、黄芪等均有树胶渗出,还有阿拉伯胶等.高等植物多糖动物多糖墨鱼的墨汁中提取的多糖具有免疫活性。壳多糖广泛存在于虾、蟹的外壳,乌贼骨,昆虫翅膀中。壳多糖：无毒、无味、耐碱、耐热和耐腐蚀等。作为药物的良好载体,同时具有降胆固醇、降血脂作用。肝素、透明质酸都是动物多糖,前者在医药上作为抗凝血药物,后者可用于眼科手术及骨科治疗。这些多糖的应用范围还在不断扩大,以其本身骨架结构为基础的改良产品也正在出现。微生物多糖是至今研究得比较详细的一类多糖。细菌产生的荚膜多糖→疫苗(已应用了很长时间)。黄源胶(xanthan):细菌产生的胞外多糖，大量应用于石油钻探工业、食品工业和纺织工业。真菌多糖作为免疫调节剂在免疫缺损疾病上的应用也很广泛。目前在临床上正式应用：香菇多糖、云芝多糖、猪苓多糖、裂褶菌多糖.正在研制的或非正式在临床应用：虫草多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖和银耳多糖等，这些多糖一定剂量时可治病,少剂量时可健身防病,是抗衰老的理想佳品。藻类多糖)[4](大多含有硫酸根）↓淡水藻和海藻(蓝藻、褐藻、红藻、绿藻等)[4]。→抗血栓药物免疫促进作用抗肿瘤作用抗病毒作用治疗感冒工业生产的海藻多糖：褐藻胶、琼脂胶、卡拉胶等→防织、食品、医药工业。我国海藻资源丰富且类别很多,从中开发有价值的多糖前途很大,目前从中开发具有降胆固醇、降血脂的多糖保健品。日本的“茸源”为添加有真菌多糖的保健食品。多糖的多领域研究：作为药物的稳定剂、悬浮剂；工业上的涂膜剂、水滞留剂、凝聚剂和润滑剂等。多糖可作为广谱免疫促进剂，具有免疫调节功能，抗感染、抗放射、抗凝血、降血糖、降血脂，促进核酸与蛋白质的生物合成作用；能控制细胞分裂和分化，调节细胞的生长与衰老[1]。三：多糖的活性药理实验研究表明：多糖广泛参与细胞的各种生命活动而产生多种生物学功能，毒性相对较低,因此,越来越受到研究人员的重视。香菇多糖具有强的抗肿瘤活性，对肉瘤180、CCM腺癌等若干肿瘤疗效很强[5]；由猪苓菌核中得到的一种水溶性多糖,能抑制小鼠移植性肉瘤180,瘤体积抑制率达50%～70%,瘤重抑制率达30%以上[6]；银耳多糖、甘草残渣多糖、商陆（野萝卜）、掌叶大黄、银杏外种皮、枸杞、地黄、黄芪、当归、牛膝、刺五加、人参等植物多糖能明显抑制小鼠艾氏腹水癌生长并抑制腹水癌DNA的合成速率[8]。将枸杞多糖注射于S180荷瘤小鼠腹腔,可明显抑制瘤重。山药多糖对环磷酰胺所致细胞免疫抑制,有不同程度对抗作用,表明山药多糖具有抗肿瘤活性真菌多糖如云芝、灵芝、冬虫夏草、裂褶菌等对肿瘤亦都有一定的抑制作用[9]。1抗肿瘤：从细菌、真菌、高等植物中提取的多糖大多具有抗肿瘤活性。近30年来对真菌、植物多糖研究较多。甘草多糖：对爱滋病病毒、腺病毒均有较明显的拮抗作用，对爱滋病病毒抑制率为36.2%，可影响病毒合胞体形成，达到保护作用。甘草多糖还可影响腺病毒吸附和进入细胞的功能，达到保护细胞的作用，其保护率可达74.5%。中华猕猴桃多糖：在体内外能保护组织免疫流感病毒和疱疹病毒感染，且对轮状病毒有抑制作用[11]。海藻多糖：具有抗人类免疫缺陷病毒(HIV)等多种药物作用。红藻多糖：对牛免疫缺陷病毒(BIV)的复制具有明显的抑制作用,其抑制率分别为85.96%和88.65%,。从鹿角藻及墨角藻提纯的硫酸多糖可以在体外与肝病毒(HBV)作用[12]云芝多糖：保护小鼠病毒性肝损伤，促进肝脏Kupfer细胞吞噬功能和诱生干扰素的作用[13]。2抗病毒3抗凝血肝素、海带中的硫酸化岩藻聚糖：可抑制凝蛋白酶原转变为凝血酶,有抗凝血作用[14]。藻酸双酯钠(PSS)（褐藻经酯化,硫酸化后形成的多糖类药物）：是我国首创的新型类肝素、海洋药物,具有明显的抗凝血、降低血液粘度,改善微循环的作用,主要用于缺血型心、脑血管疾病,高血粘度综合症等疾病的防治[16]。灵芝多糖：能防止注射肉毒素诱发的播散性血管内凝血（DIC），大鼠的血小板和纤维蛋白减少，延长前凝血酶原时间，增加纤维蛋白降解产物，防止肝静脉血栓形成[17]。黑木耳多糖：具有抗血小板聚积，缓解动脉粥样硬化的功效[18]。4抗衰老：多糖能从整体上提高机体免疫功能,从一定程度延缓衰老。枸杞子多糖(LBP)：具有明显抗衰老作用[19][20],在低剂量(5～10μg/ml)时可促进小鼠脾细胞的转化,在4μg/mlConA的协同刺激下,10μg/mlLBP可显著增加IL-2（白细胞介素-2）的分泌,使老龄小鼠IL-2活性大大提高,达到成年小鼠水平。（牛膝多糖也有相同功能）枸杞子多糖：能延长家蚕五龄期寿命5.14%。黄精多糖（小分子量的中性多糖）：能显著延长果蝇寿命,促进老龄大鼠学习和记忆能力,明显地改善老龄大鼠与衰老相关的生化指标[5]。灵芝多糖、银耳多糖：可显著增加正常小鼠和明显恢复老龄小鼠脾细胞产生IL-2的能力,可部分拮抗氢化可的松和环孢霉素A对IL-2产生的抑制效应[21]。5降血糖、血脂人参、乌头、紫草、黄麻、东苍术等多糖：均对正常小鼠血糖有下降作用,下降量与剂量呈正相关,其中有些多糖对四氧嘧啶小鼠有显著降血糖作用[22]。黄芪多糖：对血糖及肝糖原有双向调节作用,既可保护低血糖,又可抗实验性高血糖。高山红景天多糖：50～200mg/kg能降低正常小鼠肝糖原和血总脂。茶多糖：具明显的降血糖作用。香菇多糖：对胆固醇有明显的溶解作用。类肝素结构：能促进脂蛋白脂肪酶释放,使血液中大分子的脂质分解成小分子,因而对血脂过多引起的血清浑浊有澄清作用,也能明显降低血胆固醇[23]。6抗辐射南沙参多糖：通过增加谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性,降低脂质过氧化产物丙二醛(MDA)量,清除辐射过程中的脂质过氧化物,间接抑制脂质过氧化分解产物对器官和组织的损伤,使机体的辐射防护能力得到增强。茶多糖：有明显的抗辐射作用；黑木耳多糖：可提高60Co照射过的动物存活率，羧甲基茯苓多糖：对60CO-γ射线引起的小鼠末梢白细胞数的减少有减轻作用。云芝多糖：对辐射损伤小鼠脾脏及胸腺SOD活力有增强效应；螺旋藻水溶性多糖：能显著增强辐射引起的DNA的切除修复活性,同时能显著减轻小鼠骨髓细胞和蚕豆根尖细胞的辐射遗传损伤,大大降低辐射引起的突变频率。7抗氧化多糖对物理的、化学的及生物来源的多种活性氧(ROS)具有清除作用,能减少丙二醛(MDA)的生成量,增加超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性等,在中药药理中发挥重要作用。[24]由中华猕猴桃的根中提取的多糖有较强的清除ROS作用。从银杏果实的外种皮提取到的一种多糖类化合物,可明显提高荷瘤小鼠血清SOD活性,并能降低MDA含量。长白山野生云芝多糖：能使给予荷瘤或受γ射线全身照射的小鼠的多种脏器和细胞内SOD活力升高、脂质过氧化物（LPO）水平下降；海带中的岩藻聚糖硫酸酯具有抗氧化、免疫调节等作用。8增强免疫作用香菇多糖：具有高度特异性免疫增强作用，是理想的免疫促进剂,在小鼠带癌状态下它能活化腹腔巨噬细胞的杀伤抗原能力,同时可以恢复已降低的免疫功能,特别是能恢复T细胞的活性,同时近百倍的提高抗胸腺依赖性抗原的体液性抗体。灵芝子实体多糖：能增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活力,诱导细胞色素P450的形成,有利于增强机体的防御功能,提高机体保持稳态的能力。银耳多糖：能促进淋巴细胞的转化,增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,明显促进肝脏蛋白质核酸的合成以及促进骨髓造血功能,提高体液免疫力。黑木耳多糖、猪苓菌核多糖：能显著提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活力,促进抗体形成,是一种良好的免疫调节剂。软枣猕猴桃多糖：对小鼠免疫功能有促进作用,[25]。茶多糖：具有增强免疫功能,促进单核巨噬细胞系统吞噬功能。大蒜、刺梨、萝卜多糖对T淋巴细胞、B淋巴细胞及巨噬细胞分别具有不同程度的增强作用,可增强机体细胞免疫功能。9其它作用地衣植物皮果衣中的多糖有降压作用。灵芝多糖还有平喘，止咳的作用。银耳多糖可抑制大鼠捆绑应激性溃疡形成，促进醋酸型溃疡愈合，减少溃疡面积[26]。冬虫夏草多糖可抑制葡萄球菌、炭疽杆菌、絮状表皮藓菌等。九里香多糖具有抗生育功能。新疆雪莲有早期引产的作用，其有效成分为酸性多糖的钙盐，水解后有鼠李糖阿拉伯糖半乳糖及糖醛酸。总之，多糖具有多种多样的生物活性。某一多糖可同时具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖、血脂等多种生物活性，如从宁夏枸杞子中提取得到的多糖具有抗氧化、抗肿瘤、防衰老及增强免疫力等方面的作用。香菇多糖、灵芝多糖、银耳多糖等也都具有多方面的功能。四：多糖的作用方式和途径1激活巨噬细胞[27]由于巨噬细胞在抵御各种感染和抗肿瘤方面具有主要作用，因而激活巨噬细胞可提高机体抗病菌及抗肿瘤的能力。巨噬细胞表面存在多糖受体，多糖激活巨噬细胞可能与受体配体结合后所诱发的一系列信号传导作用有关.多糖(第一信使)与受体结合G蛋白腺苷酸环化酶催化ATPcAMP引起酶活性,细胞通透性变化以及其它各种效应,最终巨噬细胞被激活。第二信使激活①cAMP的信使作用PIP2磷酸肌醇酶(磷脂酶C)已受激素触发的受体对它进行活化IP3(三磷酸肌醇)打开Ca2+、Na+通道DAG(二酰基甘油)活化蛋白激酶C生理效应靶蛋白的丝氨酸和苏氨酸磷酸化引起一系列生理效应,最终巨噬细胞被激活如释放溶酶体、过氧化物酶等。2激活网状内皮系统[28]生物体内的网状内皮系统具有吞噬，排除老化细胞和异物及病原体的作用。多糖的作用方式是：刺激网状内皮系统,提高宿主对癌细胞的特异抗原免疫反应力.多糖可使T淋巴细胞增多,加强网状内皮系统功能,明显增加抗原结合细胞(RFC)数,并升高正常人和白细胞减少者的白细胞数。友田正司等从三七根中分离提取的由阿拉伯糖和半乳糖组成的多糖可显著增强网状内皮系统在碳廓清试验中的活性,并增加小鼠、绵羊红细胞抗体的生成,恢复由环磷酰胺导致的抑制而延迟的过敏反应。3激活T细胞和B淋巴细胞香菇多糖的作用类似胸腺衍生物,是一种典型的T细胞激活剂,它在体内和体外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞(cy-totoxicTlymphocyteCTL)的产生,并提高CTL的杀伤活性。恶性肿瘤患者由于化疗和放疗使体内免疫系