貝類多糖的生物活性研究現(xiàn)狀及其藥用價值

程知慶，沈和定*，姚理想，刁 亞

(上海海洋大學(xué)省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點實驗室，上海 201306)

生物體內(nèi)活性物質(zhì)的研究是研制功能藥物、保健食品和生物制品的基本前提。多糖作為主要活性物質(zhì)之一，是一種由10個以上的單糖通過脫水縮合形成糖苷鍵聚合而成的高分子糖鏈。多糖被發(fā)現(xiàn)參與許多生物學(xué)過程，如細胞-細胞通訊，胚胎發(fā)育，細菌或病毒感染以及體液免疫和細胞免疫。近年來，對多糖的研究涉及多個領(lǐng)域如臨床醫(yī)藥、生物燃料、化妝品、營養(yǎng)保健品等［1］。多糖的多種生物學(xué)功能活性及多糖資源的開發(fā)與利用成為人們近代研究的熱點。

貝類多糖是能調(diào)節(jié)細胞和機體“生老病死”的一類重要生物大分子，其中以一種含氨基的酸性黏多糖為主。根據(jù)其不同來源，可分為海洋貝類多糖、淡水貝類多糖和陸生貝類多糖［2］。貝類多糖因成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多變，導(dǎo)致其生物學(xué)活性存在差異［3］。研究表明，貝類多糖具有抗腫瘤、抗衰老、抗病毒、降血糖血脂等生物活性。筆者綜合近年關(guān)于貝類多糖的研究，對貝類多糖的生物學(xué)活性及其藥用價值進行概述。

1 貝類多糖的生物學(xué)活性

1.1 抗腫瘤活性 多糖抗腫瘤活性一直是生物學(xué)活性研究的重點，也是新藥開發(fā)的研究熱點。多糖的抗腫瘤活性與糖鏈大小、分支結(jié)構(gòu)以及單糖間糖苷鍵的縮合方式等內(nèi)在影響因素有關(guān)，同時與給藥劑量、濃度和作用時間、抗腫瘤藥物聯(lián)合應(yīng)用和綴合物的影響［3］等外在因素密切相關(guān)［2］。多糖抗腫瘤主要通過3種方式:一是誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，抑制其增殖;二是增強機體的免疫功能，通過激活巨噬細胞提高其吞噬功能，促進T、B淋巴細胞增殖，增強N、K細胞活性，抑制腫瘤的生長;三是與多糖抗氧化和清除自由基的功能有關(guān)［2，4］。

研究表明，多糖的抗腫瘤活性與其結(jié)構(gòu)中(1→3)-β-D-葡聚糖和(1→4)-β-D-葡聚糖的含量呈正相關(guān)關(guān)系［3］，而多糖分子結(jié)構(gòu)的改變對多糖抗腫瘤活性的影響也較顯著。經(jīng)化學(xué)修飾后多糖結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的改變可提高多糖的生物活性。硫酸化修飾后的多糖具有更強的抗腫瘤活性［5-6］。杜挺挺等［7］采用三氧化硫吡啶法對厚殼貽貝多糖的結(jié)構(gòu)進行硫酸化修飾，并對修飾前后的2種多糖的體外抗腫瘤活性進行比較，發(fā)現(xiàn)硫酸化修飾后的多糖(MTS)的提取率高于原牡蠣多糖(MT1)。體外抗腫瘤活性測定結(jié)果顯示，當(dāng)多糖濃度均為8 mg/ml時，MTS和MT1對前列腺癌DU-145細胞72 h后的抑制率分別為85.04%、79.35%，對人肺癌H1299細胞作用的抑制率分別為85.32%、81.28%。該研究結(jié)果表明，硫酸化修飾可提高牡蠣多糖的抗腫瘤活性。Chen等［8］對烏墨賊多糖TBA-1進行特殊結(jié)構(gòu)的硫酸化修飾，發(fā)現(xiàn)修飾后的多糖TBA-1能夠明顯抑制血管生成，對HepG2腫瘤細胞的增殖沒有明顯影響，但劑量依賴性抑制HepG2細胞的侵襲和遷移。該研究首次發(fā)現(xiàn)烏墨賊多糖TBA-1可以作為預(yù)防腫瘤轉(zhuǎn)移的一個潛在候選化合物。

吳紅棉等［9］通過體外試驗發(fā)現(xiàn)近江牡蠣糖胺聚糖粗制品 CG、純化級分 CGIa、CGIIa對 K562、CNE-2Z和 Hela 3種腫瘤細胞增殖均表現(xiàn)一定的抑制作用，且對前2種腫瘤細胞的抑制率表現(xiàn)出較好的量效關(guān)系和時效關(guān)系，其中對K562細胞作用最為敏感，抑制作用最強，但是對Hela細胞增殖的抑制作用和敏感度不強。3個不同純度的樣品組分表現(xiàn)出不同抑制腫瘤的效果，表明多糖的結(jié)構(gòu)、組成以及與蛋白質(zhì)的連接與其腫瘤細胞增殖抑制作用有較大關(guān)系。由半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖和甘露糖組成且相對分子質(zhì)量大于100 kDa的多糖或蛋白多糖一般具有較高的生物活性［10-11］，試驗中牡蠣多糖高分子組分CGIa則表現(xiàn)出較強的體外腫瘤抑制作用。3種多糖組分與抗腫瘤藥物聯(lián)合使用時均具有相加效果。體內(nèi)試驗結(jié)果表明，CG對S180實體瘤的抑瘤效果有劑量效應(yīng)關(guān)系，與CTX合用能起協(xié)同增強抗腫瘤效果，延長L1210腹水瘤小鼠和荷EAC小鼠的生命，且對CTX損傷導(dǎo)致胸腺與脾臟縮小的小鼠有一定的修復(fù)作用，推測可能通過增強小鼠的免疫功能而起到抑制腫瘤生長作用。

1.2 抗氧化、抗衰老作用 免疫系統(tǒng)功能下降以及機體自由基的產(chǎn)生與累計是導(dǎo)致人體衰老的主要原因。正常的新陳代謝會產(chǎn)生具有強氧化性但壽命極短的自由基。自由基強奪電子的能力可使脂質(zhì)、生物膜以及DNA氧化性損傷。過量自由基可引起機體多種慢性疾病及衰老。研究發(fā)現(xiàn)，多糖可以增強機體的特異性和非特異性免疫，并可有效抑制自由基的氧化作用。多糖可以通過2種方式達到清除自由基的功效。一是直接抑制，多糖通過捕獲、供氫、自身被氧化等形式直接作用于活性氧;二是間接抑制，通過提高抗氧化酶的活性、絡(luò)合活性氧形成所必須的金屬離子、促進活性氧的釋放等方法降低自由基含量［12］。鄒艷君等［13］利用傳統(tǒng)熱水浸提法提取出紫貽貝粗多糖，采用分光光度法、Fenton法檢測多糖的還原能力和對DPPH自由基和羥基自由基的清除能力，結(jié)果表明紫貽貝多糖具有良好的抗氧化活性，并在10～60 μg/ml濃度范圍內(nèi)多糖抗氧化活性與含量呈良好的量效關(guān)系。鐘城城等［14］利用熱水浸提和兩步聯(lián)合酶解法分別提取、分離出RT(熱水浸提法提取的粗多糖)多糖和MT(兩步聯(lián)合酶解法提取的粗多糖)多糖，2種多糖均表現(xiàn)出對DPPH、超氧陰離子和脂質(zhì)過氧化物較強的清除能力，并且推測出MT多糖中含量較多的類糖胺聚糖可能是導(dǎo)致MT多糖的抗氧化活性強于RT多糖的原因，并且后續(xù)的分離純化及抗腫瘤結(jié)果表明類糖胺聚糖也是貽貝多糖中主要的抗腫瘤成分。陳文星等［15］利用珠蚌多糖作用于免疫正常或免疫低下小鼠的淋巴細胞，同時進行體外培養(yǎng)和轉(zhuǎn)化增殖的觀察;采用3H-TdR摻入法進行研究，發(fā)現(xiàn)珠蚌多糖可有效促進B細胞的增生，但對于T淋巴細胞增殖效果不明顯，同時能提高血漿中cGMP/cAMP的比值，表明珠蚌多糖能促進DNA合成，免疫細胞增殖分化，從而提高機體的免疫功能。

1.3 抗病毒作用 病毒感染是與敏感細胞結(jié)合和侵入的過程。結(jié)合主要分為非特異性結(jié)合和特異性結(jié)合。多糖通過靜電作用與病毒非特異性結(jié)合，以受體競爭抑制的方式阻止病毒與寄主細胞作用，同時多糖也可以和細胞表面受體進行特異性結(jié)合以阻斷病毒感染。當(dāng)病毒侵入機體后，多糖抑制病毒的方式主要是通過抑制病毒的復(fù)制和抗原的表達［16］。硫酸根的存在、分子量的大小及多寡都直接影響多糖的抗病毒作用。艾滋病毒(HIV-1)是人類最恐懼的病毒之一。硫酸多糖不僅可以通過與HIV病毒的gp-120或宿主細胞的CD4受體結(jié)合阻斷病毒對宿主細胞的吸附，而且可以與HIV-1 Ta蛋白結(jié)合，從而抑制HIV-1［17］。多糖的抗病毒作用為新藥的研發(fā)開辟了一個新的方向。李江濱等［18］研究牡蠣多糖對流感病毒的抑制效果，通過MDCK細胞中流感病毒的增殖情況，發(fā)現(xiàn)低劑量的牡蠣多糖和利巴韋林一樣具有較好的抗病毒效果，同時牡蠣多糖與利巴韋林的聯(lián)合使用比單獨使用更好地抑制增殖，具有相加效應(yīng)。WOO等［19］從文蛤中提取、分離出來的一種多糖通過阻礙HIV對T細胞的黏附和融合，發(fā)揮抗HIV的活性。乙型肝炎病毒(HBV)的持續(xù)感染和復(fù)制是肝臟病變活動和發(fā)展的基本病因。范巧云等［20］研究發(fā)現(xiàn)，扇貝多糖通過抑制HBV DNA的復(fù)制直接阻斷HBV的侵染。

1.4 降血糖、血脂、血壓 多糖可以通過清除體內(nèi)自由基、抑制脂質(zhì)過氧化物和增強冠體流量與心肌供氧，預(yù)防與治療動脈粥樣硬化。多糖降血糖的機制可能是通過提高組織對葡萄糖的利用率，提高機體對胰島素的敏感度，增加胰島素受體數(shù)目，提高胰島素受體敏感度［21］。范秀萍等［22］提取、分離出波紋巴非蛤多糖(PUG-1)，對小鼠進行體內(nèi)給藥，并通過陽性藥物(辛伐他汀)進行對照試驗，發(fā)現(xiàn)PUG-1對高脂模型小鼠具有較好的降低血脂與預(yù)防動脈粥樣硬化作用。高劑量組文蛤多糖可顯著降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖含量，延長小鼠游泳時間、常壓耐缺氧時間、耐高溫及耐低溫時間［23］。

1.5 其他作用 貝類多糖還具有多種活性。馬氏珠母貝多糖和企鵝珍珠貝多糖都具有較好的保濕效果，一般強于化妝品中常規(guī)的保濕劑。分別用貽貝多糖［24］和鮑魚內(nèi)臟多糖［25］制作的潤膚霜和水洗面膜的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)。根據(jù)紫外吸收強度值，發(fā)現(xiàn)這2種多糖均具有良好的抗紫外UVA和UVB的能力。多糖可以通過修復(fù)免疫損傷、保護造血組織、清除自由基和抗脂質(zhì)過氧化等方面來達到抗輻射的效果。珠母貝糖胺聚糖、紫貽貝多糖具有抗凝血活性，其作用機理與肝素類似。皺紋盤鮑多糖［26］AAP被認(rèn)為是通過影響多凝過程的方式，從而達到抗凝血的作用，尤其是最后一步凝血酶介導(dǎo)的纖維蛋白的形成凝結(jié)的過程。Xu等［27］從厚殼貽貝提取出一種多糖MP-1。它對小鼠急性肝損傷具有保護作用，能夠抑制參與肝功能衰竭組織損傷過程中的脂質(zhì)過氧化。從皺紋盤鮑分離得到的多糖AVAP I具有較強的刺激細胞生長的能力，能明顯降低CDK6和cyclin E1 mRNA水平，增強細胞周期蛋白B1、CDK1和cyclin F表達，因此AVAP I可以通過調(diào)節(jié)基因表達和促進細胞周期進程的方式來促進HepG2細胞的增殖。這可能是一個有用的通過補充血清來刺激哺乳動物細胞增殖的方式［28］。

2 貝類多糖的藥用價值

2.1 臨床用藥

2.1.1 抗腫瘤藥。惡性腫瘤又稱為癌癥。腫瘤細胞能侵犯、破壞鄰近的組織和器官。癌癥目前仍然是人類最害怕也是最難攻克的難題之一。目前，市場上有多種化學(xué)合成的抗腫瘤藥物，但治療效果和藥物產(chǎn)生的毒副作用使人們對此并不滿意，而從動植物體內(nèi)提取出來的天然多糖具有抑制腫瘤細胞增殖的效果且毒副作用較小的優(yōu)點，因此將天然多糖藥用化對目前市場產(chǎn)生巨大的吸引力。多種貝類多糖具有抗腫瘤和提高機體免疫力的功能。翡翠貽貝多糖可以抑制乳腺癌QKBD細胞增殖。貽貝多糖對前列腺癌DU-145細胞有較高的抑制率。抗腫瘤藥物如5-FU、環(huán)磷酞胺與多糖聯(lián)合使用，不僅可以大大提高抗腫瘤效果，而且多糖可以修復(fù)抗腫瘤藥物產(chǎn)生的免疫功能下降。這給研制抗腫瘤新藥開辟了一個重要的方向。目前，已有不少用多糖制成的抗腫瘤增強免疫的藥物經(jīng)衛(wèi)生部批準(zhǔn)已被應(yīng)用于臨床，其中植物多糖占多數(shù)。貝類多糖對腫瘤的高抑制率具有光明的開發(fā)與應(yīng)用前景。

2.1.2 抗病毒藥。近年來發(fā)現(xiàn)硫酸化多糖如硫酸葡聚糖、角叉菜膠、肝素、硫酸軟骨素等對HIV有抑制作用。硫酸根離子是多糖抗HIV的必須結(jié)構(gòu)［29］。硫酸多糖用作抗病毒藥的突出例子是抗HIV藥物Hoe/Bay 946。它是一種蛋白激酶-C抑制劑，主要干擾HIV穿透進入CD4細胞，體內(nèi)外試驗給藥均獲得滿意結(jié)果［30］。臨床試驗表明，硫酸多糖的耐受性較高且毒副作用小。貝類多糖具有較好的抗病毒功效，如河蚌多糖［31］可以抑制 HepG2-2，2，15HBsAg 和 HBeAg 的分泌;扇貝多糖［20，32］體外可以抗HBV作用，體內(nèi)可以抑制DHBV作用等。研究表明，貝類多糖如近江牡蠣糖胺聚糖［33］和貽貝多糖［34］膠囊急性毒性分級屬無毒級，無遺傳毒性。

2.2 藥用保健品 隨著人們生活水平的提高，三高人群的比例逐漸上升。高血壓、高血脂、高血糖嚴(yán)重威脅著人類的健康。天然貝類多糖有降血脂、降血糖、抗凝血、提高機體免疫功能的活性，并且無毒副作用，可供開發(fā)為藥用保健品。貝類多糖具有抗氧化活性，可清除自由基能力，降低血脂和脂褐素含量，滿足了人們對長壽或克服早衰的渴望。多糖的抗氧化延緩衰老的功效目前已被應(yīng)用到化妝品行業(yè)中且廣受好評。貝類多糖的藥用保健品也具有較好的應(yīng)用和開發(fā)前景。

3 展望

目前，關(guān)于植物多糖的生物活性研究及其在功能食品、臨床藥物的使用上更加成熟，然而貝類多糖的生物活性及藥理效應(yīng)與植物多糖的醫(yī)療效果也有許多相似之處。由于貝類多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，關(guān)于貝類多糖的研究還停留在動物試驗的基礎(chǔ)上。只有弄清貝類多糖結(jié)構(gòu)與生物活性的構(gòu)效關(guān)系，才能“對癥下藥”地研制出高效、有用、無毒的良藥，從而為人類的健康增加一重保障。

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