海藻多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)與藥用活性研究進(jìn)展

滕 浩

(合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，安徽合肥 230009)

多糖是生命體的重要構(gòu)成成分，廣泛存在于植物、動(dòng)物和微生物中，它們不僅能調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞間的信息傳遞，還能調(diào)控細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)和衰老，維持機(jī)體正常的生理代謝。海藻按門(mén)類(lèi)分，主要有藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、紅藻門(mén)和褐藻門(mén)，物種數(shù)量繁多，富含活性多糖，具有極高的應(yīng)用價(jià)值、巨大的開(kāi)發(fā)潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。

1　海藻多糖的結(jié)構(gòu)

海藻多糖是一類(lèi)分子量大、化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子天然化合物[1]，依據(jù)其來(lái)源，可以分為紅藻多糖、綠藻多糖、褐藻多糖等。文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，近10年來(lái)，有關(guān)褐藻多糖的研究最多，紅藻多糖次之。Maciel等[2]從紅藻Gracilariabirdiae中分離純化獲得一種硫酸化多糖，結(jié)構(gòu)分析表明該多糖主要由半乳糖構(gòu)成，且硫酸基團(tuán)連接在C-6位上。Barros等[3]從紅藻Gracilariacaudata中獲得一種分子量為250 kDa的多糖GPC，主要由半乳糖構(gòu)成。Byankina等[4]從紅藻Tichocarpus中分離純化獲得3種多糖組分HT、AE和AM，分子量分別為376.0、468.0和5.8 kDa。單糖組成分析發(fā)現(xiàn)，這3種多糖均由半乳糖和葡萄糖構(gòu)成，其分子組成摩爾比分別為25.7∶1.9、19.2∶23.0和30.4∶4.9。Gómez-Ordóez等[5]從紅藻Mastocarpusstellatus中分離獲得5種不同分子量的多糖組分F1～F5，F(xiàn)1和F5主要由木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖構(gòu)成，其分子組成摩爾比分別為4.43∶2.40∶87.76∶5.41和1.29∶2.31∶18.90∶77.5。F2、F3和F4主要由木糖、半乳糖和葡萄糖構(gòu)成，分子組成摩爾比分別為2.47∶95.19∶2.35、3.86∶93.85∶2.29和7.98∶70.17∶21.84。Ciancia等[6]從綠藻C.fragile和C.vermilara中分別獲得2種多糖M1與M2和W1與W2。M1和M2的分子量分別為50和41 kDa。其中，M1主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖按分子摩爾比10.5∶9.2∶50.1∶28.9構(gòu)成，主鏈主要包含α-1，4和β-1，4 2種糖苷鍵構(gòu)型。M2主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和巖藻糖按17.9∶10.2∶36.6∶34.1∶1.2的分子摩爾比構(gòu)成。盡管W1與W2的分子量均未確定，但明確了它們的主要單糖組成，W1主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、木糖和鼠李糖構(gòu)成，而W2不含木糖和鼠李糖。Shao等[7]從ChlorophytanUlvafasciata中分離純化獲得4種不同分子量的多糖硫酸酯UFP1、UFP2、UFP3和UFP4，其分子量分別為264、75、29和2 kDa。UFP1、UFP2、UFP3主要由鼠李糖、木糖和葡萄糖構(gòu)成，分子摩爾比分別為51.10∶27.17∶7.29、92.23∶2.47∶1.63和17.08∶9.91∶10.68。采用DEAE-Cellulose離子交換色譜、Sephacryl S-500凝膠滲透色譜等分離純化技術(shù)對(duì)海帶總多糖進(jìn)行分離純化，從40%酒精醇沉的水溶性多糖組分中獲得3種多糖均一組分LJP11、LJP12和LJP31，分子量分別為2.45×107、1.8×107、1.1×107Da。單糖組成及甲基化分析表明，LJP11主要由阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖組成，分子摩爾比為1.0∶1.16∶6.33，主鏈主要包含1，4-β-D-Glcp、1，4-β-D-GlcpAc、1，3，6-α-D-Manp和1-β-L-Araf。LJP12主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，分子摩爾比為1∶0.17∶1.54∶2.64∶0.18，主鏈主要包含1，3，6-α-D-Manp、1-α-D-Galp、1，4-2-O-acetyl-β-D-Manp、1，4-β-D-Glcp和1-β-L-Araf[8]。LJP31主要由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，分子摩爾比為1.0∶7.8∶6.6∶0.8，主鏈主要包含1，4-2-O-acetyl-β-D-Manp、1，3，6-α-D-Manp、1，4-β-D-Glcp、1-β-L-Araf、1-α-D-Glap和1，4-β-D-Manp[9]。Zha等[10]從60%酒精醇沉的水溶性海帶總多糖中分離純化得到一種分子量約為1 960 kDa的多糖硫酸酯LJP61A，研究表明，該多糖主要由甘露糖、葡萄糖和半乳糖構(gòu)成，并通過(guò)甲基化、脫硫酸化、FT-IR和NMR等技術(shù)，分析LJP61A的結(jié)構(gòu)特征，推斷出LJP61A的主鏈和可能的重復(fù)單元。Vishchu課題組從褐藻中純化獲得3種不同多糖組分，并對(duì)多糖Sj-L進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析，結(jié)果表明Sj-L主要由(1→3)-β-D-glcp 和(1→6)-β-D-glcp構(gòu)成[11]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還對(duì)Undariapinnatifida、Alariamarginata和Alariaangusta等褐藻資源生物多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行研究[12]。

2　藥用活性

2.1免疫調(diào)節(jié)功能免疫調(diào)節(jié)活性是不同來(lái)源多糖的主要活性之一。黃震等[15]研究表明，海藻多糖不僅能促進(jìn)小鼠巨噬細(xì)胞的吞噬功能，而且能刺激細(xì)胞產(chǎn)生IL-1和IFN-γ。李龍[16]對(duì)壇紫菜多糖和龍須菜多糖的免疫調(diào)節(jié)功能進(jìn)行研究，結(jié)果表明這2種多糖刺激免疫細(xì)胞分泌炎性因子IL-6、IL-1、IL-12。林麗琴等[17]在研究紫球藻多糖活性時(shí)發(fā)現(xiàn)，該多糖可恢復(fù)藥物所致免疫功能低下小鼠的免疫功能，具有正向免疫調(diào)節(jié)作用。

2.2抗腫瘤大量研究表明，多糖的抗腫瘤活性與其免疫調(diào)節(jié)功能密切相關(guān)，多糖可通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，抑制或殺死腫瘤細(xì)胞。已有研究表明，馬尾藻多糖和羊棲菜多糖具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性?？祫P等[18]研究大型海藻孔石莼中的活性化學(xué)成分，并證明多糖是其主要抗腫瘤活性物質(zhì)。鄧志峰等[19]用冷水提取龍須菜多糖和熱水提取扁江蘺多糖，并檢測(cè)多糖的抗腫瘤活性，結(jié)果顯示，這2種瓊膠型多糖均能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。 Umemura 等[20]研究發(fā)現(xiàn)海藻硫酸化多糖能通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性，進(jìn)而干預(yù)腫瘤細(xì)胞惡性增殖。季宇彬等[21]研究發(fā)現(xiàn)，海藻硫酸化多糖能顯著抑制小鼠S180 瘤體的生長(zhǎng)。盧睿春等[22]研究表明，從馬尾藻中獲得的硫酸化多糖能顯著抑制小鼠艾氏腹水瘤、腹水型肉瘤的生長(zhǎng)。王長(zhǎng)振等[23]研究海藻硫酸多糖對(duì)小鼠S180腫瘤的抑制效果，結(jié)果顯示，低、中、高劑量組的海藻硫酸化多糖的抑瘤率分別能達(dá)到4.89%、26.63%和29.35%。Vishchuk等[11]從裙帶菜中提取分離純化得到的海藻多糖Sj-E和Up-E具有明顯的抗腫瘤活性。

2.3抗病毒抗病毒是海藻多糖的重要應(yīng)用方向。Zhang等[24]采用體外細(xì)胞培養(yǎng)方法，對(duì)南海7種海藻多糖的抗病毒活性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，這 7種海藻多糖對(duì)單純皰疹 Ⅰ 型病毒(HSV-1)和柯薩奇B組3型病毒(CoxB3)均表現(xiàn)出一定的抗病毒活性，其中，孔石莼多糖、蜈蚣藻多糖能明顯抑制HSV-1病毒，IC50約為3.90 μg/mL，選擇指數(shù)(SI)分別能達(dá)到363.0和296.4?？资欢嗵呛托∈ú硕嗵悄茱@著顯抑制CoxB3病毒，IC50分別為1.95和7.81 μg/mL，SI分別達(dá)到>1 025.6和212.0[24]。已有研究發(fā)現(xiàn)，海藻多糖的抗病毒活性與其硫酸基團(tuán)的含量密切相關(guān)，可能是多糖通過(guò)硫酸基團(tuán)干擾病毒對(duì)宿主細(xì)胞的黏附來(lái)達(dá)到抗病毒作用[25]。Lee等[26]研究裙帶菜褐藻糖膠的抗病毒活性，結(jié)果表明，褐藻糖膠對(duì)HSV病毒具有明顯的抵抗效應(yīng)。

2.4抗氧化邵平等[27]采用徑向流色譜技術(shù)從裂片石莼、亨氏馬尾藻和海蘿3種海藻中提取獲得粗多糖，并測(cè)定其抗氧化能力，結(jié)果表明，這些多糖均具有抗氧化活性，且呈量效關(guān)系。在這些多糖中，馬尾藻60%醇沉組分(SHP60)的抗氧化活性最強(qiáng)，當(dāng)劑量為70 μg/mL時(shí)，它對(duì)超氧陰離子自由基和羥基自由基清除率分別達(dá)到74.34%和71.84%。研究還發(fā)現(xiàn)，同種海藻提取獲得的多糖，分子量越大，其抗氧化活性不一定越強(qiáng)[27]。吳婧娜等[28]研究海藻硫酸多糖SPS的氧化活性，發(fā)現(xiàn)SPS具有很強(qiáng)的抗氧化活性，不僅能有效地清除自由基，還能抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，而且能與金屬離子螯合。黃朋納等[29]采用活體動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯縎pirulinaPlatensis多糖PSP抗氧化作用。結(jié)果表明，在體外，PSP可劑量依賴(lài)性地抑制Fenton反應(yīng)導(dǎo)致的CCl4毒化小鼠肝勻漿中LPO的生成；在體內(nèi)，灌胃250 mg/kg的PSP可明顯降低CCl4毒化小鼠血清SGPT活性，提示PSP對(duì)體內(nèi)外肝組織有一定程度的抗氧化作用。王凌等[30]分析綠色巴夫藻多糖PPS及其降解產(chǎn)物PPS1與PPS2的抗氧化能力，結(jié)果表明，綠色巴夫藻多糖降解產(chǎn)物的抗氧化活性明顯強(qiáng)于原多糖，且與VC的抗氧化能力相當(dāng)。研究還發(fā)現(xiàn)，PPS的抗氧化活性與分子質(zhì)量成反比，與其糖醛酸含量成正比。

2.5抗心血管疾病近年來(lái)，海藻多糖在心血管疾病的防治方面受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。海帶褐藻糖膠可通過(guò)促進(jìn)機(jī)體合成NO及降低血管緊張素Ⅱ降低高血壓大鼠的動(dòng)脈壓[31]。Zha等[10]從海帶中分離純化得到硫酸化多糖均一組分LJP61A，采用高脂暴露誘發(fā)LDLr-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究LJP61A的抗動(dòng)脈粥樣硬化活性。病理學(xué)研究顯示，海帶多糖LJP61A能顯著抑制高脂飼料誘導(dǎo)LDLr-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，并且呈量效關(guān)系。研究表明，紫菜多糖具有增強(qiáng)心肌收縮、降血脂、抗凝血、抑制血栓的功能，這對(duì)預(yù)防動(dòng)脈粥化、改善心肌梗死等疾病具有重要意義。周慧萍等[32]將紫菜多糖注射到小鼠腹膜內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，該類(lèi)多糖具有很強(qiáng)抗凝血活性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，紫菜多糖可抑制血栓形成，能延長(zhǎng)纖維蛋白血栓形成的時(shí)間和特異性血栓形成的時(shí)間，暗示紫菜多糖可能具有防治心血管疾病的功能。

2.6腎臟保護(hù)作用楊旭東等[33]采用2型糖尿病大鼠模型，研究羊棲菜多糖SFPS對(duì)腎臟保護(hù)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SFPS能顯著改善腎臟功能，與模型組相比，SFPS能顯著抑制糖尿病引起的TGF-β1和Smad 7 mRNA表達(dá)升高，表明SFPS對(duì)糖尿病大鼠腎組織有明顯保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能與抑制腎臟TGF-β1和Smad 7 mRNA的表達(dá)相關(guān)。劉建春等[34]研究表明，褐藻多糖硫酸酯(FPS)不僅能顯著減少腺嘌呤致腎衰竭大鼠尿中蛋白含量，而且能明顯改善腎間質(zhì)纖維化程度，其機(jī)制可能與抑制腎小管上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化有關(guān)。

3　展望

研究表明，多糖是海藻中主要的生物活性成分，因其化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性，使其具有其他天然多糖無(wú)法比擬的藥理學(xué)活性，具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力和廣闊的市場(chǎng)前景，已受到醫(yī)學(xué)、藥學(xué)和食品等領(lǐng)域?qū)W者的高度關(guān)注。隨著人們對(duì)海藻多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)、藥理作用及作用機(jī)制研究的深入，海藻多糖將為人類(lèi)的健康做出巨大貢獻(xiàn)。

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