硫酸化多糖的研究進(jìn)展

羅佳捷，張 彬，王 潔，陳登科

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2.長(zhǎng)沙市動(dòng)物防疫監(jiān)督站，長(zhǎng)沙 410013；3.唐人神集團(tuán)股份有限公司，湖南 株洲 412007）

多糖是生物體中除核酸和蛋白質(zhì)之外的一類非常重要的生物活性物質(zhì)，具有增強(qiáng)免疫、抗病毒、抗氧化、抗衰老和抗癌等多種生物學(xué)功能[1]。硫酸化多糖是指糖羥基上含有硫酸根的多糖，包括從植物中提取的各種硫酸多糖、天然中性多糖的硫酸衍生物及人工合成的各種硫酸化多糖，具有抗病毒、增強(qiáng)免疫、抗腫瘤及抗凝血等生物學(xué)活性[2]。本文對(duì)多糖的硫酸化方法及硫酸化多糖在人類及動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的多種生物學(xué)功能進(jìn)行了綜述。

1 多糖的硫酸化修飾方法

用化學(xué)方式對(duì)糖殘基上的羥基、氨基和羧基等基團(tuán)進(jìn)行修飾是提高多糖活性的有效途徑之一。目前，對(duì)多糖進(jìn)行硫酸化修飾的方法主要有氯磺酸－吡啶法、三氧化硫－吡啶法、濃硫酸法及三氧化硫－二甲基甲酞胺法等[1,3－4]。氯磺酸－吡啶法主要用于修飾吡喃型多糖，此法產(chǎn)物回收比較方便，有較高的回收率；濃硫酸法的原理是用濃硫酸、正丁醇與多糖粉末反應(yīng)，氫氧化鈉中和后用蒸餾水透析，95%乙醇沉淀后再次透析經(jīng)冷凍干燥便得到多糖硫酸酯；三氧化硫－吡啶法的過(guò)程與濃硫酸法大致相同，硫酸化后的多糖經(jīng)常使用KBr壓片法來(lái)進(jìn)行鑒別，以測(cè)定修飾成功與否。

劉國(guó)慶等使用三氧化硫－吡啶法對(duì)酵母多糖進(jìn)行硫酸化修飾，并用硫酸鋇比濁法測(cè)定了產(chǎn)物的硫含量及紅外光譜分析了其結(jié)構(gòu)與硫酸根取代度，進(jìn)而得出了酵母多糖硫酸化的最佳條件[5]。盧宇等探討了氯磺酸－吡啶法硫酸化淫羊藿多糖的最佳條件，發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)修飾效果的影響極大，并得出在溫度為80℃、氯磺酸與吡啶的體積比為1∶8～1∶10、反應(yīng)時(shí)間為2～3 h的條件下能得到硫酸根取代度及糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較理想的硫酸化多糖[6]。

2 硫酸化多糖的生物學(xué)功能

2.1 增強(qiáng)免疫

多種多糖都具有增強(qiáng)免疫的生物活性，而這種活性在多糖被硫酸化后表現(xiàn)得更加突出，硫酸右旋糖酐是B淋巴細(xì)胞的多克隆激活劑，并能誘導(dǎo)外周血T淋巴細(xì)胞的增殖。郭振環(huán)等研究了硫酸化黃芪多糖（sAPS）、硫酸化香菇多糖（sLNT）、硫酸化枸杞多糖（sLBS）、硫酸化淫羊藿多糖（sEPS）及硫酸化當(dāng)歸多糖（sCAPS）對(duì)雞外周血淋巴細(xì)胞增殖的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合適劑量的這5種硫酸化多糖均能單獨(dú)或協(xié)同伴刀豆素球蛋白（ConA）來(lái)刺激淋巴細(xì)胞的增殖，且呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系[7]。同時(shí)，sLNT與LNT相比，能顯著提高雞血清抗體效價(jià)最高達(dá)2個(gè)滴度（P＜0.05），并能促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，降低攻毒雞發(fā)病率和死亡率，最高達(dá)到17.5%，說(shuō)明硫酸化修飾能顯著提高LNT的免疫增強(qiáng)活性、提高新城疫疫苗的免疫效果（P＜0.05）[8]。顏新艷等研究表明，不同組合的sAPS、sLNT和sEPS均能顯著提高雞新城疫疫苗的免疫應(yīng)答，提高雞血清HI抗體效價(jià)，并能提高雞外周血淋巴細(xì)胞的增殖，還能降低攻毒后雞的發(fā)病率和死亡率，提高免疫保護(hù)率[9]。施志玉等應(yīng)用硫酸化多糖對(duì)IBD疫苗接種雛雞免疫水平中發(fā)現(xiàn)，sAPS能顯著提高雞血清抗體效價(jià)（P＜0.05），促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖，且低劑量水平的效果更佳，各濃度sAPS的作用效果均優(yōu)于未硫酸化修飾的黃芪多糖[10]。

2.2 抗病毒

硫酸化多糖的抗病毒活性主要是由于其聚陰離子的特性，而聚陰離子特性主要源于其分子中的硫酸基，強(qiáng)負(fù)電荷硫酸聚陰離子與病毒或細(xì)胞表面正電荷分子結(jié)合，可立體地抑制病毒的吸附；硫酸化多糖還能直接抑制病毒進(jìn)入細(xì)胞或抑制其進(jìn)入細(xì)胞后復(fù)制的某些步驟；此外，硫酸化多糖也能抑制病毒抗原的表達(dá)，抑制合胞體形成并抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的活性和抗氧化作用[11]。

王君敏等用MTT法檢測(cè)了硫酸基取代度不同的4種sCAPS和4種sLBS對(duì)新城疫病毒感染雞（CEF）細(xì)胞能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫酸化能使CAPS和LBS的抗病毒能力顯著提高，且其硫酸基取代度分別為2.2和1.5時(shí)效果最佳[12]。韋英益等研究發(fā)現(xiàn)，硫酸化茯苓多糖能呈時(shí)間和劑量依賴性的阻斷豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）對(duì)Marc－145細(xì)胞的感染，且預(yù)作用及感染后作用均有不錯(cuò)的效果[13]。黃小燕等研究了4種黃芪多糖和4種sAPS對(duì)雞CEF細(xì)胞生長(zhǎng)及其抵抗傳染性法氏囊病毒（IBDV）感染的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APS能顯著促進(jìn)CEF細(xì)胞的生長(zhǎng)（P＜0.05），但其抗病毒感染能力較弱，而sAPS抗IBDV感染的能力顯著增強(qiáng)，但安全濃度降低[14]。盧宇等研究發(fā)現(xiàn)，sEPS較EPS顯著提高了雞CEF細(xì)胞抵抗IBDV感染的能力，且與sEPS的硫酸基取代度及糖含量有一定的相關(guān)性[15]。sEPS能顯著增加雞外周血T淋巴細(xì)胞白細(xì)胞介素－2（IL－2）和干擾素－γ（IFN－γ）mRNA的表達(dá)水平（P＜0.05），并推測(cè)這可能是硫酸化多糖抗病毒及增強(qiáng)免疫的分子機(jī)制之一[16]。

2.3 抗氧化

大量研究表明，硫酸化多糖具有很強(qiáng)的抗氧化能力。張?bào)w祥等研究也發(fā)現(xiàn)，紅薯葉多糖在經(jīng)硫酸化修飾后，其對(duì)超氧陰離子自由基和羥基自由基的清除能力均大幅增強(qiáng)[17]。曲瑾郁等研究發(fā)現(xiàn)，將蛹蟲草多糖進(jìn)行硫酸化修飾后能大幅提高其抗氧化能力，其對(duì)烷基自由基的清除率可以提高73.58%，對(duì)羥自由基和超氧陰離子自由基的清除能力也有所加強(qiáng)[18]。申進(jìn)文等對(duì)6種不同組分的sLNT進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其均具有抗氧化活性，且在濃度為1～10 mg·mL－1呈量效關(guān)系[19]。

2.4 抗凝血

多糖在經(jīng)過(guò)硫酸化修飾后一般都會(huì)具有抗凝血活性，可以成為肝素的有效替代品。Preeyanat等制備了3種不同相對(duì)分子質(zhì)量的硫酸化殼聚糖，并發(fā)現(xiàn)其均具有很強(qiáng)的抗凝血活性，與肝素具有相同的作用機(jī)制，并且沒(méi)有抗血小板活性，不會(huì)引起非正常流血現(xiàn)象[20]。Yang等研究發(fā)現(xiàn)，硫酸化多糖側(cè)鏈中的6－O－SO3－基團(tuán)在抗凝血過(guò)程中發(fā)揮著十分重要的作用[21]。

2.5 抗腫瘤

硫酸化多糖可從抗增生、抗癌轉(zhuǎn)移及增強(qiáng)免疫等方面來(lái)發(fā)揮其抗腫瘤的作用。徐中平等研究發(fā)現(xiàn)，昆布多糖硫酸酯能抑制堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）附著和bFGF依賴性細(xì)胞的增殖，從而有效抑制內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)，抑制雞絨毛尿囊膜的形成，并具有抗鼠RIF－1腫瘤生長(zhǎng)的活性[22]。Hayashi等研究發(fā)現(xiàn)，從褐色海藻中提取的硫酸化巖藻依多糖不但具有抗凝血和抗血栓活性，而且該多糖對(duì)惡性腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移也具有顯著的抑制作用（P＜0.05）[23]。此外，Xian等研究發(fā)現(xiàn)，SPS能通過(guò)對(duì)巨噬細(xì)胞進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[24]。

3 小結(jié)

多糖硫酸酯作為一類多糖經(jīng)硫酸化修飾而形成的大分子活性物質(zhì)，具有多種重要的生物活性功能，在人類及動(dòng)物機(jī)體內(nèi)發(fā)揮著增強(qiáng)免疫、抗病毒、抗凝血、抗腫瘤和抗氧化等多種功效，對(duì)有效維持機(jī)體的健康具有重要作用。但也還存在一些不足之處，如許多硫酸化多糖由于相對(duì)分子質(zhì)量太大而很難通過(guò)機(jī)體的某些屏障，甚至細(xì)胞膜，像胃腸道對(duì)硫酸化葡聚糖的吸收效果就很差，因而很難達(dá)到足夠的血藥濃度。但隨著醫(yī)學(xué)研究的不斷深入及分子生物學(xué)等技術(shù)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，硫酸化多糖必將發(fā)揮更大的作用。

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