多糖及其硫酸化衍生物的抗病毒及免疫增强活性研究进展

赛福丁·阿不拉 ，王君敏，米克热木·沙衣布扎提

1新疆农业大学动物医学学院，乌鲁木齐830052;2 郑州大学实验动物中心，郑州450052

多糖广泛存在于生物体特别是植物体中，不仅是生物体重要的营养物质，而且在生物体的生命活动中发挥重要的功能，与脂质、蛋白质、核酸一起被视为生物体中最重要的4 种生物大分子物质。目前，已研究的多糖按来源可分为植物多糖、动物多糖、微生物多糖、另外还有半合成多糖，也就是将天然多糖进行人工化学修饰，提高其生物活性。随着科学技术的飞速发展，国内外大量科研工作者对多糖这类生物活性物质进行了提取、分离纯化、生物活性及作用机理等各方面的研究，发现多糖及其复合物参与和介导细胞各种生命现象的调节，促进RNA、DNA 和蛋白质的合成，清除自由基，激活免疫系统活性，对机体特异性免疫和非特异性免疫、细胞免疫和体液免疫均有重要影响，此外还具有抗病毒、调节造血功能、降血糖、降血脂、抗氧化及延缓衰老等作用，在临床上已用于治疗肝炎、艾滋病、癌症和许多其他疾病。其中调节机体的免疫功能和抗病毒作用是绝大多数多糖的主要药理作用，是多糖的共性。本文对多糖的分类及抗病毒和增强免疫活性等研究内容做一综述。

1 多糖的分类

1.1 植物多糖

植物多糖是从植物尤其是中草药中分离提取的多聚糖，植物中糖类通常占其干质量的80%～90%［1］。根据其存在部位有细胞内多糖、细胞壁多糖和细胞外多糖之分。其成分主要有果聚糖、甘露聚糖、半纤维素、半乳聚糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡聚糖醛酸、木聚糖、果胶类和其他类型的多糖等。迄今为止，已有近百种植物的多糖被分离提取鉴定出来［2］，这类多糖来源广泛且没有细胞毒性，应用于生物体毒副作用小，因此对植物多糖的研究已成为医药界的热门领域。常见的植物多糖有黄芪多糖、芦荟多糖、南瓜多糖、人参多糖、党参多糖、猕猴桃多糖、大枣多糖、牛膝多糖、柴胡多糖、苜蓿多糖、枸杞多糖、甘蔗多糖、魔芋多糖、茶叶多糖和当归多糖等。

1.2 动物多糖

动物多糖作为多糖的重要来源之一，存在于动物结缔组织基质和细胞间质［3］。但机体中多糖的分布不是均一的，而是随组织类型而定。如硫酸软骨素和硫酸角质素主要存在于软骨和骨架组织中;肝素主要分布在肝脏、肺、肠、皮等肥大细胞中;而透明质酸在关节液、玻璃体、脐带中含量较高。动物多糖的存在与分布的广泛性为人类进行多糖研究提供了丰富资源。

动物多糖包括糖原(glycogen)、甲壳素(chitin)、肝素(heparin)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate)、透明质酸(hyaluronic acid)、硫酸角质素(keratan sulfate)、酸性粘多糖(acid mucopolysaccharide)或糖胺聚糖(glycosaminoglycan)。随着动物类药材研究的日益繁荣，在动物机体内的一些内源性多糖被证明具有多种生物活性［4］。

1.3 微生物多糖

微生物多糖是细菌、真菌、蓝藻等微生物在代谢过程中产生的对微生物有保护作用的生物高聚物。微生物多糖在工业生产与生活的许多领域具有广泛的应用价值，如作为微生物絮凝剂、微生物采油中的生物化学调剂、食品添加剂、保鲜剂、抗癌医药品、包装材料等。微生物多糖生产周期短，不受气候和地理环境条件的限制，可以在人工控制条件下利用各种废渣、废液进行生产。另外，由于潜在用途不断被开发，应用前景比动植物多糖更为广阔。

目前微生物多糖中对真菌多糖的研究较为深入。真菌多糖是从食药用真菌子实体、菌丝体和发酵液中分离出的代谢产物，通常被称为“生物反应调节剂”，是一类能够控制细胞分裂分化，调节细胞生长衰老的活性多糖，具有抗肿瘤、抗病毒、护肝、排毒及提高免疫力等多种生物活性。常见的真菌多糖主要有香菇多糖、灵芝多糖、金针菇多糖、平菇多糖、冬虫夏草多糖、猴头菇多糖、银耳多糖、黑木耳多糖、鸡腿菇多糖、茶树菇多糖和羊肚菌多糖等。真菌多糖作为一种生物非特异性免疫促进剂，现正为人们所关注，在生物学、医学、药理学和食品科学等领域得到广泛的研究与应用。

1.4 多糖衍生物

根据现代化学、生物技术对多糖进行适当的生物降解和化学修饰，可以得到具有生物活性的一系列衍生物，可能具有用于临床的巨大潜力。天然药物的药效相对较低，通过分子修饰的方法可以提高功效［5］。常用的修饰方法包括硫酸化、磷酸化、羧基化、硒化、水解等，另外还有生物学修饰和物理学修饰等方法。其中，多糖的硫酸化修饰由于具有独特的作用而成为研究的热点。

硫酸化多糖是多糖大分子链中单糖分子上的羟基被硫酸根所取代而形成的天然及半合成的酸性多糖，为聚阴离子化合物［6］。由于天然的多糖硫酸酯如硫酸软骨素、肝素等，具有抗凝血、抗病毒等生物功能，对硫酸化多糖的研究受到了重视。为了获得更多的含硫化合物，通过化学修饰得到了较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、硫酸产碱杆菌多糖、硫酸裂褶菌多糖、硫酸地衣多糖、硫酸化木聚糖、硫酸戊聚糖、硫酸化箬叶多糖、硫酸化葡聚糖、黄芪多糖硫酸酯、昆布多糖硫酸酯、灰树花多糖硫酸酯、茯苓菌丝体硫酸多糖、硫酸酯化虎奶多糖等。

2 各多糖抗病毒及免疫活性研究进展

2.1 多糖的抗病毒活性

病毒感染是人畜健康的巨大威胁之一，临床用来抗病毒的药物如核苷类、非核苷类化合物对人体均有一定的毒副作用，由于许多多糖都具有抗病毒活性，并具有低毒和低耐药性等特点，逐渐受到关注。

从褐藻匍扇藻中获得多糖，具有显著的抗单纯疱疹病毒I 型和Ⅱ型的活性，能抑制不同的单纯疱疹病毒毒株［7］。从裙带菜、紫杉藻和海头红科红藻等中获得的多糖能对单纯疱疹病毒有强大的杀灭活性，而且较低浓度就能有效，且无毒［8］。李宏全等采用不同剂量的黄芪多糖注射IBD 病毒感染雏鸡，发现黄芪多糖可减少雏鸡的发病率和病死率，使雏鸡红细胞C3b 受体花环率表现为不同程度的升高［9］。研究发现板蓝根多糖、黄芪多糖、牛膝多糖和山药多糖体外对猪伪狂犬病毒均有显著的阻断作用，前两种多糖还具有抑制和直接杀灭病毒的作用［10］。陈艺娟等用猴头菇多糖对感染呼肠孤病毒的番鸭进行防治，结果表明给药组在病毒感染早期促进细胞凋亡，晚期抑制细胞凋亡，有助于防止病毒在细胞中的扩散甚至有利于病毒的消除［11］。

综合目前国内外研究来看，多糖对艾滋病病毒、疱疹病毒及流感病毒等具有良好的抑制作用，且具有活性的多为硫酸多糖。经人工硫酸化修饰可使原来不含有硫酸根或硫酸根含量低的多糖表现出较强的抗病毒活性［12］。硫酸化修饰后的淫羊藿多糖显著提高了鸡胚成纤维细胞抵抗鸡传染性法氏囊病毒感染的作用，且其能力与硫酸基取代度和糖含量有一定的相关性［13］。王君敏［14］等报道硫酸化当归多糖和硫酸化枸杞多糖均能显著提高鸡胚成纤维细胞的抗新城疫病毒感染能力，且与硫酸基取代度有关。硫酸化甲壳低聚糖当分子量为3～5 kDa 时具有最显著的抑制HIV-1 复制作用，而且能够通过阻断病毒与细胞表面受体结合达到防止病毒入侵和病毒与细胞融合的目的［15］。海藻提取出来的硫酸化藻酸盐多糖在较低浓度时就能抑制HSV-1 病毒，通过与病毒囊膜上识别宿主细胞表面受体的糖蛋白结合来干扰感染过程［16］。从海洋微藻中分离出来的硫酸多糖p-KG03 有很好的体外抑制流感A 型病毒的活性，细胞病变测定结果显示p-KG03 对流感A 型病毒的半数有效浓度为0.19～0.48 μg/mL，荧光显微镜检查结果表明p-KG03 可能直接作用于病毒颗粒从而达到抗病毒的目的［17］。

2.2 多糖增强免疫活性

多糖在畜牧业上增加免疫功能的作用主要是通过促进多种细胞因子的分泌和激活、增强巨噬细胞免疫功能、促进单核细胞增殖、增强T 淋巴细胞和B淋巴细胞的功能、增强杀伤细胞的活性及增强体液免疫反应等途径而实现的。

黄芪多糖可以增加胃癌大鼠的脾淋巴细胞数量，增加IL-2 和NK 细胞活性，显著增加血液中LgA、LgG 和LgM 的水平，刺激胃癌大鼠的免疫活动，可用于胃癌的治疗［18］。给荷瘤小鼠灌胃马尾藻多糖可调节T、B 淋巴细胞比，刺激T 淋巴细胞数量增长，增强肌体的免疫力，且马尾藻多糖对荷瘤小鼠免疫器官胸腺、脾脏有明显的保护作用，可提高脾指数和胸腺指数［19］。从白菖蒲提取出的果胶多糖体外在低浓度时就能促进小鼠巨噬细胞中IL-12 和NO 的生成，并能诱导人外周血单核细胞中TNF-α的分泌，体内刺激小鼠TH1 细胞进行免疫应答［20］。白虾口服人参多糖一段时间后，检测不同组织的免疫酶原活性，并通过RT-PCR 法测定细胞超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶基因的表达变化，结果显示与对照组相比，多糖组能够显著提高白虾腮和肝胰脏的超氧化物歧化酶活性及几种基因的mRNA 表达量［21］。猪苓多糖能促进小鼠脾细胞对刀豆蛋白(ConA)和脂多糖(LPS)诱导的增殖反应，能增强小鼠特异的抗体分泌细胞数，增强异型小鼠脾细胞诱导的迟发型超敏反应(DTH)，并增强小鼠脾细胞毒T 细胞(CTL)对靶细胞的杀伤活性［22］。

多糖的生物活性与其结构和理化性质紧密相关，多种天然多糖具有增强免疫活性，一些多糖经结构修饰后免疫活性得到提高［23］。金丽琴［24］等研究发现硫酸化牛膝多糖能够剂量依赖性地促进小树脾淋巴细胞增殖，还可以分别通过IL-2 和TNF-α 发挥免疫调节作用。Zhang［25］等将纯化水溶性柿子多糖进行硫酸化修饰得到三种不同取代度和分子量的硫酸化多糖，并进行体外脾淋巴细胞增殖实验，结果显示硫酸化多糖均能显著促进细胞因子的产生及NO 释放。杨铁虹［26］等用小鼠L6565 白血病病毒感染出生24 h 内的乳鼠建立小鼠艾滋病模型，选取当归多糖硫酸醋化产物之一APS4进行药理研究，发现当归多糖硫酸酯在抑制病毒复制、降低血浆病毒载量的同时，能显著提高病毒感染小鼠CD+4 . 淋巴细胞数CD4+/CD8+比值，表出了良好的免疫调节作用和抗病毒作用。陈美珍［27］等对分别采用改良方法对龙须菜多糖进行硫酸化修饰与脱硫处理，并探讨不同硫酸基含量的天然多糖、硫酸化多糖和脱硫多糖对由环磷酰胺引起的免疫力低下小鼠免疫功能的影响。结果表明这3 种多糖都能显著促进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优于脱硫多糖。Guo［28］等将硫酸化香菇多糖配合新城疫疫苗免疫雏鸡，在一免后28 天内能够显著提高血清抗体效价，促进淋巴细胞增殖，增强新城疫疫苗的免疫效果。另外郭振环比较了硫酸化黄芪多糖、硫酸化淫羊藿多糖、硫酸化香菇多糖、硫酸化当归多糖和硫酸化枸杞多糖体外对鸡外周血淋巴细胞增殖的影响。结果表明，5 种硫酸化多糖在合适的剂量均可单独或协同ConA 刺激淋巴细胞增殖，且有一定的量效关系［29］。

3 小结

多糖能明显增强机体免疫力，对某些病毒性疾病可达到治愈的目的，日益引起人们的重视和开发。加上多糖来源广泛、使用安全方便、毒副作用小、无残留等优点已得到国际上的认可。多糖经硫酸酯化的结构修饰后，构象发生了变化，而构象变化往往是生物活性变化的决定因素。不同的结构特征是否与其作用位点及作用的靶细胞有关还需进一步探讨。在每一大类多糖中，各种多糖具体的作用机制、活性表现也存在差异，限于研究水平，目前还未完全了解。但随着多糖分子修饰方法、分析手段的完善和技术水平的提高，将为多糖构效关系研究提供技术资料，也为药物筛选提供各种结构类型的硫酸酯化多糖侯选化合物。因此，多糖及硫酸化产物在临床实际应用中有较广阔的应用前景。

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