硫酸化多糖的研究进展

罗佳捷，张 彬，王 洁，陈登科

（1.湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128；2.长沙市动物防疫监督站，长沙 410013；3.唐人神集团股份有限公司，湖南 株洲 412007）

多糖是生物体中除核酸和蛋白质之外的一类非常重要的生物活性物质，具有增强免疫、抗病毒、抗氧化、抗衰老和抗癌等多种生物学功能[1]。硫酸化多糖是指糖羟基上含有硫酸根的多糖，包括从植物中提取的各种硫酸多糖、天然中性多糖的硫酸衍生物及人工合成的各种硫酸化多糖，具有抗病毒、增强免疫、抗肿瘤及抗凝血等生物学活性[2]。本文对多糖的硫酸化方法及硫酸化多糖在人类及动物机体内的多种生物学功能进行了综述。

1 多糖的硫酸化修饰方法

用化学方式对糖残基上的羟基、氨基和羧基等基团进行修饰是提高多糖活性的有效途径之一。目前，对多糖进行硫酸化修饰的方法主要有氯磺酸－吡啶法、三氧化硫－吡啶法、浓硫酸法及三氧化硫－二甲基甲酞胺法等[1,3－4]。氯磺酸－吡啶法主要用于修饰吡喃型多糖，此法产物回收比较方便，有较高的回收率；浓硫酸法的原理是用浓硫酸、正丁醇与多糖粉末反应，氢氧化钠中和后用蒸馏水透析，95%乙醇沉淀后再次透析经冷冻干燥便得到多糖硫酸酯；三氧化硫－吡啶法的过程与浓硫酸法大致相同，硫酸化后的多糖经常使用KBr压片法来进行鉴别，以测定修饰成功与否。

刘国庆等使用三氧化硫－吡啶法对酵母多糖进行硫酸化修饰，并用硫酸钡比浊法测定了产物的硫含量及红外光谱分析了其结构与硫酸根取代度，进而得出了酵母多糖硫酸化的最佳条件[5]。卢宇等探讨了氯磺酸－吡啶法硫酸化淫羊藿多糖的最佳条件，发现温度对修饰效果的影响极大，并得出在温度为80℃、氯磺酸与吡啶的体积比为1∶8～1∶10、反应时间为2～3 h的条件下能得到硫酸根取代度及糖质量分数均较理想的硫酸化多糖[6]。

2 硫酸化多糖的生物学功能

2.1 增强免疫

多种多糖都具有增强免疫的生物活性，而这种活性在多糖被硫酸化后表现得更加突出，硫酸右旋糖酐是B淋巴细胞的多克隆激活剂，并能诱导外周血T淋巴细胞的增殖。郭振环等研究了硫酸化黄芪多糖（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）及硫酸化当归多糖（sCAPS）对鸡外周血淋巴细胞增殖的影响，结果发现，合适剂量的这5种硫酸化多糖均能单独或协同伴刀豆素球蛋白（ConA）来刺激淋巴细胞的增殖，且呈现一定的量效关系[7]。同时，sLNT与LNT相比，能显著提高鸡血清抗体效价最高达2个滴度（P＜0.05），并能促进淋巴细胞增殖，降低攻毒鸡发病率和死亡率，最高达到17.5%，说明硫酸化修饰能显著提高LNT的免疫增强活性、提高新城疫疫苗的免疫效果（P＜0.05）[8]。颜新艳等研究表明，不同组合的sAPS、sLNT和sEPS均能显著提高鸡新城疫疫苗的免疫应答，提高鸡血清HI抗体效价，并能提高鸡外周血淋巴细胞的增殖，还能降低攻毒后鸡的发病率和死亡率，提高免疫保护率[9]。施志玉等应用硫酸化多糖对IBD疫苗接种雏鸡免疫水平中发现，sAPS能显著提高鸡血清抗体效价（P＜0.05），促进T淋巴细胞的增殖，且低剂量水平的效果更佳，各浓度sAPS的作用效果均优于未硫酸化修饰的黄芪多糖[10]。

2.2 抗病毒

硫酸化多糖的抗病毒活性主要是由于其聚阴离子的特性，而聚阴离子特性主要源于其分子中的硫酸基，强负电荷硫酸聚阴离子与病毒或细胞表面正电荷分子结合，可立体地抑制病毒的吸附；硫酸化多糖还能直接抑制病毒进入细胞或抑制其进入细胞后复制的某些步骤；此外，硫酸化多糖也能抑制病毒抗原的表达，抑制合胞体形成并抑制逆转录酶的活性和抗氧化作用[11]。

王君敏等用MTT法检测了硫酸基取代度不同的4种sCAPS和4种sLBS对新城疫病毒感染鸡（CEF）细胞能力的影响，结果发现硫酸化能使CAPS和LBS的抗病毒能力显著提高，且其硫酸基取代度分别为2.2和1.5时效果最佳[12]。韦英益等研究发现，硫酸化茯苓多糖能呈时间和剂量依赖性的阻断猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）对Marc－145细胞的感染，且预作用及感染后作用均有不错的效果[13]。黄小燕等研究了4种黄芪多糖和4种sAPS对鸡CEF细胞生长及其抵抗传染性法氏囊病毒（IBDV）感染的影响，结果发现APS能显著促进CEF细胞的生长（P＜0.05），但其抗病毒感染能力较弱，而sAPS抗IBDV感染的能力显著增强，但安全浓度降低[14]。卢宇等研究发现，sEPS较EPS显著提高了鸡CEF细胞抵抗IBDV感染的能力，且与sEPS的硫酸基取代度及糖含量有一定的相关性[15]。sEPS能显著增加鸡外周血T淋巴细胞白细胞介素－2（IL－2）和干扰素－γ（IFN－γ）mRNA的表达水平（P＜0.05），并推测这可能是硫酸化多糖抗病毒及增强免疫的分子机制之一[16]。

2.3 抗氧化

大量研究表明，硫酸化多糖具有很强的抗氧化能力。张体祥等研究也发现，红薯叶多糖在经硫酸化修饰后，其对超氧阴离子自由基和羟基自由基的清除能力均大幅增强[17]。曲瑾郁等研究发现，将蛹虫草多糖进行硫酸化修饰后能大幅提高其抗氧化能力，其对烷基自由基的清除率可以提高73.58%，对羟自由基和超氧阴离子自由基的清除能力也有所加强[18]。申进文等对6种不同组分的sLNT进行了研究，发现其均具有抗氧化活性，且在浓度为1～10 mg·mL－1呈量效关系[19]。

2.4 抗凝血

多糖在经过硫酸化修饰后一般都会具有抗凝血活性，可以成为肝素的有效替代品。Preeyanat等制备了3种不同相对分子质量的硫酸化壳聚糖，并发现其均具有很强的抗凝血活性，与肝素具有相同的作用机制，并且没有抗血小板活性，不会引起非正常流血现象[20]。Yang等研究发现，硫酸化多糖侧链中的6－O－SO3－基团在抗凝血过程中发挥着十分重要的作用[21]。

2.5 抗肿瘤

硫酸化多糖可从抗增生、抗癌转移及增强免疫等方面来发挥其抗肿瘤的作用。徐中平等研究发现，昆布多糖硫酸酯能抑制碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）附着和bFGF依赖性细胞的增殖，从而有效抑制内皮细胞形成管状结构，抑制鸡绒毛尿囊膜的形成，并具有抗鼠RIF－1肿瘤生长的活性[22]。Hayashi等研究发现，从褐色海藻中提取的硫酸化岩藻依多糖不但具有抗凝血和抗血栓活性，而且该多糖对恶性肿瘤的增殖和转移也具有显著的抑制作用（P＜0.05）[23]。此外，Xian等研究发现，SPS能通过对巨噬细胞进行调节来诱导肿瘤细胞的凋亡[24]。

3 小结

多糖硫酸酯作为一类多糖经硫酸化修饰而形成的大分子活性物质，具有多种重要的生物活性功能，在人类及动物机体内发挥着增强免疫、抗病毒、抗凝血、抗肿瘤和抗氧化等多种功效，对有效维持机体的健康具有重要作用。但也还存在一些不足之处，如许多硫酸化多糖由于相对分子质量太大而很难通过机体的某些屏障，甚至细胞膜，像胃肠道对硫酸化葡聚糖的吸收效果就很差，因而很难达到足够的血药浓度。但随着医学研究的不断深入及分子生物学等技术在动物营养生理学领域的应用，硫酸化多糖必将发挥更大的作用。

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