海藻多糖提取及其炎癥調(diào)控活性研究進(jìn)展

陳夢真　包曉丹　彭雅茜　張夢然　陳怡霏　陳瑾

【摘 要】海藻多糖因其廣泛的生物活性在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域具有重要潛在應(yīng)用價值。藻多糖的有效提取及結(jié)構(gòu)解析，成為其藥效研究熱點(diǎn)。免疫及炎癥反應(yīng)是機(jī)體首要防御機(jī)制及早期健康風(fēng)險的重要指示因子，藻多糖具有較好的免疫調(diào)控性能。本文綜述了藻多糖的提取工藝，解析藻多糖炎癥調(diào)控的可能分子機(jī)制，為天然活性化合物多糖的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和人體健康防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】藻多糖，提取工藝，炎癥信號調(diào)控，生物活性

【中圖分類號】R920.9【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-3783（2020）03-09--01

1 藻多糖的提取工藝

藻多糖提取方法主要為水解、乙醇沉淀和膜分離，不同提取方法導(dǎo)致多糖成分差異。傳統(tǒng)水提醇沉法提多糖提取效率低。膜法純度提高又不破壞藻多糖的生物活性，但是對膜的要求大、成本較高[1]。近年藻多糖的提取工藝被廣泛研究，倪順等（2018）利用響應(yīng)面法優(yōu)化羊棲菜多糖的提取，在三因素三水平上探討了羊棲菜多糖水浸提的最佳條件為液料比32：1，2.6h提取時間和87℃提取溫度[2]。Reinu E. Abraham等人開發(fā)和優(yōu)化一種海藻生物能源工藝，在傳統(tǒng)堿萃取的基礎(chǔ)上，添加酸提取作為第一步及其優(yōu)化使巖藻聚糖和海帶多糖、酸性可提取海藻酸鹽和堿性可提取海藻酸鹽的三種多糖產(chǎn)品得以生產(chǎn)。根據(jù)提取條件的不同，這種新的生物法可以產(chǎn)生不同分子量的多糖，其最佳條件為60°C下0.05M HCl，提取3h[3]。為提高效率，新型提取方法包括微波、超聲、酶解被應(yīng)用于藻多糖提取。超聲提取海帶多糖含量明顯高于傳統(tǒng)水提取，同時提取時間從2h縮減至15-30min，并保證不影響化學(xué)結(jié)構(gòu)[4—5]。

2 藻多糖炎癥調(diào)控活性及分子機(jī)制

藻多糖通過下調(diào)炎癥關(guān)鍵因子表達(dá)而發(fā)揮抗炎作用，如馬尾藻提取多糖降低巨噬細(xì)胞RAW264.7中脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的一氧化氮（NO）和前列腺素（Prostaglandin E2）的表達(dá)，同時下調(diào)腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素6（IL-6）的產(chǎn)生[6]。海藻多糖能夠通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1（AP-1）激活等機(jī)制下調(diào)iNOS及COX-2的表達(dá)，從而抑制炎癥介質(zhì)NO及前列腺素E2的釋放，發(fā)揮其抗炎作用[7]。研究表明藻多糖不僅能夠減少TNF-α、IL-1β、IL-6及IFN-γ等促炎因子的分泌，還能促進(jìn)抗炎因子IL-10的產(chǎn)生以及TGF-β mRNA的表達(dá)，如在多糖刺激下，TNF-α和IL-1β的分泌顯著增加，同時，促炎性細(xì)胞因子的分泌被來自細(xì)胞核酶消化的粗多糖（CCP）以劑量依賴性的方式抑制[8]。藻多糖抗炎作用與NF-κB信號通路下調(diào)相關(guān)，然其具體靶向分子和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控機(jī)制還不清楚。

NF-κB信號通路是細(xì)胞主要應(yīng)激和炎癥調(diào)控信號通路，介導(dǎo)大量炎性細(xì)胞因子、趨化因子的轉(zhuǎn)錄。Science上已報道經(jīng)典NF-κB信號通路激活機(jī)制，靜息狀態(tài)胞內(nèi)NF-κB二聚體p50/p65與其抑制蛋白（IκB）家族結(jié)合而穩(wěn)定存在于胞質(zhì);當(dāng)外界刺激通過膜腫瘤壞死因子受體（TNFR）、Toll-樣受體（TLRs）、白介素受體（IL-1R）作用于IκB激酶（IKK），磷酸化IκB家族，并在SCFβTrCP型E3連接酶催化下形成賴氨酸48連接泛素鏈，識別IκBα雙磷酸化位點(diǎn)使其降解，從而釋放p50/p65進(jìn)行核轉(zhuǎn)錄[9]。有研究指出藻多糖疏酸脂因其分子量較大無法直接穿過細(xì)胞膜，認(rèn)為其硫酸基團(tuán)與膜表面蛋白受體的結(jié)合是激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的起始事件。TLR4是多糖潛在受體，如λ角叉菜膠通過TLR4激活巨噬細(xì)胞[10]。有研究指出，當(dāng)多糖刺激巨噬細(xì)胞RAW264.7后，胞漿中的NF-κB p50和p65蛋白質(zhì)含量均降低，但細(xì)胞核內(nèi)兩者含量卻均上升，說明巨噬細(xì)胞RAW264.7中的NF-κB p50和p65在炎癥因素刺激后，可進(jìn)入細(xì)胞核中發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄功能，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。已證實(shí)藻多糖能夠逆轉(zhuǎn)這種效應(yīng)，進(jìn)而通過抑制NF-κB p50和p65入核來發(fā)揮其抗炎作用[11，12]。紅藻多糖與NF-κB調(diào)控因子：細(xì)胞間黏附因子1（ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附因子1（VCAM-1）的表達(dá)呈劑量依賴性，在一定濃度范圍內(nèi)隨多糖用量的增加其表達(dá)水平降低;還指出多糖可能通過對NF-κB的復(fù)合成分（p65與IκB）的脫位來發(fā)揮抗炎作用，在一定濃度范圍內(nèi)隨多糖用量的增加p65核表達(dá)水平降低，與此同時去磷酸化的IκB水平升高，表明多糖抗炎作用存在一定的量效規(guī)律[13]。

3 藻多糖生物活性的影響因素

藻多糖的結(jié)構(gòu)與其生物活性密切相關(guān)。藻多糖分子由單糖天然組裝而成，形成直鏈或在碳水環(huán)的不同位點(diǎn)結(jié)合支鏈，形成分支聚合物;同時羥化、磷酸化、硫酸鹽化修飾增添結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和功能特異性。多糖分子中的硫酸基團(tuán)被認(rèn)為對其生物活性起關(guān)鍵作用，多糖硫酸酯因其結(jié)構(gòu)中富含聚陰分子可與大量基質(zhì)和細(xì)胞蛋白作用[14]。然Costa等（2010）分析11種藻多糖抗氧化活性與多糖硫含量無相關(guān)性，表明多糖中硫酸基團(tuán)對氧自由基的作用與其空間結(jié)構(gòu)相關(guān)。Park等（2010）比較了高分子量（100±4 kDa）和低分子量（1±0.2 kDa）巖藻多糖對膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎作用，結(jié)果表明高分子量通過炎性激活巨噬細(xì)胞增強(qiáng)關(guān)節(jié)炎癥狀，而低分子量抑制Th1介導(dǎo)的免疫反應(yīng)減緩關(guān)節(jié)炎癥狀?；谧V效-構(gòu)效關(guān)系研究揭示羊棲菜多糖抗炎活性分子作用機(jī)制對其醫(yī)藥應(yīng)用和藥效預(yù)測評估意義重大。

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