多糖及其硫酸化衍生物的抗病毒及免疫增強活性研究進展

賽福丁·阿不拉 ，王君敏，米克熱木·沙衣布扎提

1新疆農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院，烏魯木齊830052;2 鄭州大學實驗動物中心，鄭州450052

多糖廣泛存在于生物體特別是植物體中，不僅是生物體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，而且在生物體的生命活動中發(fā)揮重要的功能，與脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸一起被視為生物體中最重要的4 種生物大分子物質(zhì)。目前，已研究的多糖按來源可分為植物多糖、動物多糖、微生物多糖、另外還有半合成多糖，也就是將天然多糖進行人工化學修飾，提高其生物活性。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外大量科研工作者對多糖這類生物活性物質(zhì)進行了提取、分離純化、生物活性及作用機理等各方面的研究，發(fā)現(xiàn)多糖及其復(fù)合物參與和介導細胞各種生命現(xiàn)象的調(diào)節(jié)，促進RNA、DNA 和蛋白質(zhì)的合成，清除自由基，激活免疫系統(tǒng)活性，對機體特異性免疫和非特異性免疫、細胞免疫和體液免疫均有重要影響，此外還具有抗病毒、調(diào)節(jié)造血功能、降血糖、降血脂、抗氧化及延緩衰老等作用，在臨床上已用于治療肝炎、艾滋病、癌癥和許多其他疾病。其中調(diào)節(jié)機體的免疫功能和抗病毒作用是絕大多數(shù)多糖的主要藥理作用，是多糖的共性。本文對多糖的分類及抗病毒和增強免疫活性等研究內(nèi)容做一綜述。

1 多糖的分類

1.1 植物多糖

植物多糖是從植物尤其是中草藥中分離提取的多聚糖，植物中糖類通常占其干質(zhì)量的80%～90%［1］。根據(jù)其存在部位有細胞內(nèi)多糖、細胞壁多糖和細胞外多糖之分。其成分主要有果聚糖、甘露聚糖、半纖維素、半乳聚糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡聚糖醛酸、木聚糖、果膠類和其他類型的多糖等。迄今為止，已有近百種植物的多糖被分離提取鑒定出來［2］，這類多糖來源廣泛且沒有細胞毒性，應(yīng)用于生物體毒副作用小，因此對植物多糖的研究已成為醫(yī)藥界的熱門領(lǐng)域。常見的植物多糖有黃芪多糖、蘆薈多糖、南瓜多糖、人參多糖、黨參多糖、獼猴桃多糖、大棗多糖、牛膝多糖、柴胡多糖、苜蓿多糖、枸杞多糖、甘蔗多糖、魔芋多糖、茶葉多糖和當歸多糖等。

1.2 動物多糖

動物多糖作為多糖的重要來源之一，存在于動物結(jié)締組織基質(zhì)和細胞間質(zhì)［3］。但機體中多糖的分布不是均一的，而是隨組織類型而定。如硫酸軟骨素和硫酸角質(zhì)素主要存在于軟骨和骨架組織中;肝素主要分布在肝臟、肺、腸、皮等肥大細胞中;而透明質(zhì)酸在關(guān)節(jié)液、玻璃體、臍帶中含量較高。動物多糖的存在與分布的廣泛性為人類進行多糖研究提供了豐富資源。

動物多糖包括糖原(glycogen)、甲殼素(chitin)、肝素(heparin)、硫酸軟骨素(chondroitin sulfate)、透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)、硫酸角質(zhì)素(keratan sulfate)、酸性粘多糖(acid mucopolysaccharide)或糖胺聚糖(glycosaminoglycan)。隨著動物類藥材研究的日益繁榮，在動物機體內(nèi)的一些內(nèi)源性多糖被證明具有多種生物活性［4］。

1.3 微生物多糖

微生物多糖是細菌、真菌、藍藻等微生物在代謝過程中產(chǎn)生的對微生物有保護作用的生物高聚物。微生物多糖在工業(yè)生產(chǎn)與生活的許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值，如作為微生物絮凝劑、微生物采油中的生物化學調(diào)劑、食品添加劑、保鮮劑、抗癌醫(yī)藥品、包裝材料等。微生物多糖生產(chǎn)周期短，不受氣候和地理環(huán)境條件的限制，可以在人工控制條件下利用各種廢渣、廢液進行生產(chǎn)。另外，由于潛在用途不斷被開發(fā)，應(yīng)用前景比動植物多糖更為廣闊。

目前微生物多糖中對真菌多糖的研究較為深入。真菌多糖是從食藥用真菌子實體、菌絲體和發(fā)酵液中分離出的代謝產(chǎn)物，通常被稱為“生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑”，是一類能夠控制細胞分裂分化，調(diào)節(jié)細胞生長衰老的活性多糖，具有抗腫瘤、抗病毒、護肝、排毒及提高免疫力等多種生物活性。常見的真菌多糖主要有香菇多糖、靈芝多糖、金針菇多糖、平菇多糖、冬蟲夏草多糖、猴頭菇多糖、銀耳多糖、黑木耳多糖、雞腿菇多糖、茶樹菇多糖和羊肚菌多糖等。真菌多糖作為一種生物非特異性免疫促進劑，現(xiàn)正為人們所關(guān)注，在生物學、醫(yī)學、藥理學和食品科學等領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用。

1.4 多糖衍生物

根據(jù)現(xiàn)代化學、生物技術(shù)對多糖進行適當?shù)纳锝到夂突瘜W修飾，可以得到具有生物活性的一系列衍生物，可能具有用于臨床的巨大潛力。天然藥物的藥效相對較低，通過分子修飾的方法可以提高功效［5］。常用的修飾方法包括硫酸化、磷酸化、羧基化、硒化、水解等，另外還有生物學修飾和物理學修飾等方法。其中，多糖的硫酸化修飾由于具有獨特的作用而成為研究的熱點。

硫酸化多糖是多糖大分子鏈中單糖分子上的羥基被硫酸根所取代而形成的天然及半合成的酸性多糖，為聚陰離子化合物［6］。由于天然的多糖硫酸酯如硫酸軟骨素、肝素等，具有抗凝血、抗病毒等生物功能，對硫酸化多糖的研究受到了重視。為了獲得更多的含硫化合物，通過化學修飾得到了較多的天然多糖的硫酸化衍生物。目前人工合成的硫酸多糖主要有硫酸化香菇多糖、硫酸產(chǎn)堿桿菌多糖、硫酸裂褶菌多糖、硫酸地衣多糖、硫酸化木聚糖、硫酸戊聚糖、硫酸化箬葉多糖、硫酸化葡聚糖、黃芪多糖硫酸酯、昆布多糖硫酸酯、灰樹花多糖硫酸酯、茯苓菌絲體硫酸多糖、硫酸酯化虎奶多糖等。

2 各多糖抗病毒及免疫活性研究進展

2.1 多糖的抗病毒活性

病毒感染是人畜健康的巨大威脅之一，臨床用來抗病毒的藥物如核苷類、非核苷類化合物對人體均有一定的毒副作用，由于許多多糖都具有抗病毒活性，并具有低毒和低耐藥性等特點，逐漸受到關(guān)注。

從褐藻匍扇藻中獲得多糖，具有顯著的抗單純皰疹病毒I 型和Ⅱ型的活性，能抑制不同的單純皰疹病毒毒株［7］。從裙帶菜、紫杉藻和海頭紅科紅藻等中獲得的多糖能對單純皰疹病毒有強大的殺滅活性，而且較低濃度就能有效，且無毒［8］。李宏全等采用不同劑量的黃芪多糖注射IBD 病毒感染雛雞，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可減少雛雞的發(fā)病率和病死率，使雛雞紅細胞C3b 受體花環(huán)率表現(xiàn)為不同程度的升高［9］。研究發(fā)現(xiàn)板藍根多糖、黃芪多糖、牛膝多糖和山藥多糖體外對豬偽狂犬病毒均有顯著的阻斷作用，前兩種多糖還具有抑制和直接殺滅病毒的作用［10］。陳藝娟等用猴頭菇多糖對感染呼腸孤病毒的番鴨進行防治，結(jié)果表明給藥組在病毒感染早期促進細胞凋亡，晚期抑制細胞凋亡，有助于防止病毒在細胞中的擴散甚至有利于病毒的消除［11］。

綜合目前國內(nèi)外研究來看，多糖對艾滋病病毒、皰疹病毒及流感病毒等具有良好的抑制作用，且具有活性的多為硫酸多糖。經(jīng)人工硫酸化修飾可使原來不含有硫酸根或硫酸根含量低的多糖表現(xiàn)出較強的抗病毒活性［12］。硫酸化修飾后的淫羊藿多糖顯著提高了雞胚成纖維細胞抵抗雞傳染性法氏囊病毒感染的作用，且其能力與硫酸基取代度和糖含量有一定的相關(guān)性［13］。王君敏［14］等報道硫酸化當歸多糖和硫酸化枸杞多糖均能顯著提高雞胚成纖維細胞的抗新城疫病毒感染能力，且與硫酸基取代度有關(guān)。硫酸化甲殼低聚糖當分子量為3～5 kDa 時具有最顯著的抑制HIV-1 復(fù)制作用，而且能夠通過阻斷病毒與細胞表面受體結(jié)合達到防止病毒入侵和病毒與細胞融合的目的［15］。海藻提取出來的硫酸化藻酸鹽多糖在較低濃度時就能抑制HSV-1 病毒，通過與病毒囊膜上識別宿主細胞表面受體的糖蛋白結(jié)合來干擾感染過程［16］。從海洋微藻中分離出來的硫酸多糖p-KG03 有很好的體外抑制流感A 型病毒的活性，細胞病變測定結(jié)果顯示p-KG03 對流感A 型病毒的半數(shù)有效濃度為0.19～0.48 μg/mL，熒光顯微鏡檢查結(jié)果表明p-KG03 可能直接作用于病毒顆粒從而達到抗病毒的目的［17］。

2.2 多糖增強免疫活性

多糖在畜牧業(yè)上增加免疫功能的作用主要是通過促進多種細胞因子的分泌和激活、增強巨噬細胞免疫功能、促進單核細胞增殖、增強T 淋巴細胞和B淋巴細胞的功能、增強殺傷細胞的活性及增強體液免疫反應(yīng)等途徑而實現(xiàn)的。

黃芪多糖可以增加胃癌大鼠的脾淋巴細胞數(shù)量，增加IL-2 和NK 細胞活性，顯著增加血液中LgA、LgG 和LgM 的水平，刺激胃癌大鼠的免疫活動，可用于胃癌的治療［18］。給荷瘤小鼠灌胃馬尾藻多糖可調(diào)節(jié)T、B 淋巴細胞比，刺激T 淋巴細胞數(shù)量增長，增強肌體的免疫力，且馬尾藻多糖對荷瘤小鼠免疫器官胸腺、脾臟有明顯的保護作用，可提高脾指數(shù)和胸腺指數(shù)［19］。從白菖蒲提取出的果膠多糖體外在低濃度時就能促進小鼠巨噬細胞中IL-12 和NO 的生成，并能誘導人外周血單核細胞中TNF-α的分泌，體內(nèi)刺激小鼠TH1 細胞進行免疫應(yīng)答［20］。白蝦口服人參多糖一段時間后，檢測不同組織的免疫酶原活性，并通過RT-PCR 法測定細胞超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶基因的表達變化，結(jié)果顯示與對照組相比，多糖組能夠顯著提高白蝦腮和肝胰臟的超氧化物歧化酶活性及幾種基因的mRNA 表達量［21］。豬苓多糖能促進小鼠脾細胞對刀豆蛋白(ConA)和脂多糖(LPS)誘導的增殖反應(yīng)，能增強小鼠特異的抗體分泌細胞數(shù)，增強異型小鼠脾細胞誘導的遲發(fā)型超敏反應(yīng)(DTH)，并增強小鼠脾細胞毒T 細胞(CTL)對靶細胞的殺傷活性［22］。

多糖的生物活性與其結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)緊密相關(guān)，多種天然多糖具有增強免疫活性，一些多糖經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾后免疫活性得到提高［23］。金麗琴［24］等研究發(fā)現(xiàn)硫酸化牛膝多糖能夠劑量依賴性地促進小樹脾淋巴細胞增殖，還可以分別通過IL-2 和TNF-α 發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。Zhang［25］等將純化水溶性柿子多糖進行硫酸化修飾得到三種不同取代度和分子量的硫酸化多糖，并進行體外脾淋巴細胞增殖實驗，結(jié)果顯示硫酸化多糖均能顯著促進細胞因子的產(chǎn)生及NO 釋放。楊鐵虹［26］等用小鼠L6565 白血病病毒感染出生24 h 內(nèi)的乳鼠建立小鼠艾滋病模型，選取當歸多糖硫酸醋化產(chǎn)物之一APS4進行藥理研究，發(fā)現(xiàn)當歸多糖硫酸酯在抑制病毒復(fù)制、降低血漿病毒載量的同時，能顯著提高病毒感染小鼠CD+4 . 淋巴細胞數(shù)CD4+/CD8+比值，表出了良好的免疫調(diào)節(jié)作用和抗病毒作用。陳美珍［27］等對分別采用改良方法對龍須菜多糖進行硫酸化修飾與脫硫處理，并探討不同硫酸基含量的天然多糖、硫酸化多糖和脫硫多糖對由環(huán)磷酰胺引起的免疫力低下小鼠免疫功能的影響。結(jié)果表明這3 種多糖都能顯著促進免疫抑制小鼠的溶血素和溶血空斑的形成，天然多糖和硫酸化多糖優(yōu)于脫硫多糖。Guo［28］等將硫酸化香菇多糖配合新城疫疫苗免疫雛雞，在一免后28 天內(nèi)能夠顯著提高血清抗體效價，促進淋巴細胞增殖，增強新城疫疫苗的免疫效果。另外郭振環(huán)比較了硫酸化黃芪多糖、硫酸化淫羊藿多糖、硫酸化香菇多糖、硫酸化當歸多糖和硫酸化枸杞多糖體外對雞外周血淋巴細胞增殖的影響。結(jié)果表明，5 種硫酸化多糖在合適的劑量均可單獨或協(xié)同ConA 刺激淋巴細胞增殖，且有一定的量效關(guān)系［29］。

3 小結(jié)

多糖能明顯增強機體免疫力，對某些病毒性疾病可達到治愈的目的，日益引起人們的重視和開發(fā)。加上多糖來源廣泛、使用安全方便、毒副作用小、無殘留等優(yōu)點已得到國際上的認可。多糖經(jīng)硫酸酯化的結(jié)構(gòu)修飾后，構(gòu)象發(fā)生了變化，而構(gòu)象變化往往是生物活性變化的決定因素。不同的結(jié)構(gòu)特征是否與其作用位點及作用的靶細胞有關(guān)還需進一步探討。在每一大類多糖中，各種多糖具體的作用機制、活性表現(xiàn)也存在差異，限于研究水平，目前還未完全了解。但隨著多糖分子修飾方法、分析手段的完善和技術(shù)水平的提高，將為多糖構(gòu)效關(guān)系研究提供技術(shù)資料，也為藥物篩選提供各種結(jié)構(gòu)類型的硫酸酯化多糖侯選化合物。因此，多糖及硫酸化產(chǎn)物在臨床實際應(yīng)用中有較廣闊的應(yīng)用前景。

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