黄芪多糖对树突状细胞形态和功能影响研究进展

边亚彬，张景艳，王　磊，王旭荣，张　康，王学智，孟嘉仁，李建喜

(中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所/甘肃省中兽药工程技术研究中心，甘肃兰州 730050)



黄芪多糖对树突状细胞形态和功能影响研究进展

边亚彬△，张景艳△，王磊，王旭荣，张康，王学智，孟嘉仁，李建喜*

(中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所/甘肃省中兽药工程技术研究中心，甘肃兰州 730050)

摘要：树突状细胞(DC)是目前发现功能最强的一类抗原递呈细胞(APC)，因其在机体免疫应答及免疫功能发挥中担当重要角色，成为免疫学研究热点。多糖是中药黄芪的重要有效成分，由己糖醛酸、果糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等组成，具有免疫调节、抗肿瘤、抗应激和抗氧化等作用。黄芪多糖的免疫调节一直是人们研究的重点，研究发现其可通过促进DC成熟而发挥免疫调节作用。 论文从DC的形态和功能变化、DC的成熟和DC表面标志CD80、CD86、CD83和相关细胞因子表达等方面，综合分析了黄芪多糖对DC抗原递呈能力的影响。

关键词：黄芪多糖；树突状细胞；细胞因子

树突状细胞(dendritic cells,DC)由Steinman和Cohn在1973年首次发现，其在固有免疫和适应性免疫过程中起到抗原的摄取、加工和递呈的作用，诱导机体产生免疫应答[1]。大量科学实验证明，DC在抗感染免疫、移植物抗宿主免疫、抗肿瘤免疫以及诱导免疫耐受等方面发挥着重要作用，并已在人类肿瘤疾病及其他疾病的免疫与治疗中取得了良好的效果和广泛的应用[2]。在畜牧方面，抗生素滥用、兽药残留等问题导致对动物疫病的控制难度加大。因此，利用DC的生物学特性增强动物机体对病毒、微生物侵袭的抵抗力，对我国畜牧业的发展有重要意义。近些年来，有研究报道,利用树突状细胞疫苗治疗猪瘟[3-4]、布鲁菌病[5]及寄生虫病[6]等， 但该类疫苗价格昂贵，其功能是否稳定有待研究。

黄芪多糖作为中药黄芪中一类重要的活性成分，更因具有促进免疫器官功能和抗体生成、双向调节血糖、抗肿瘤、抑菌及抗病毒、抗氧化及抗衰老等多种药理作用，受到国内外学者的普遍关注[7-10]。在畜禽疾病防治及保健方面，相关研究表明,黄芪多糖不仅能提升机体免疫功能[11]，增强机体对病原微生物的抵御能力[12]，还能提高营养物质的利用及促进动物生长[8]。因此，研究黄芪多糖对DC功能的影响将有助于揭示黄芪多糖预防、治疗动物疾病的作用机制，同时也有助于新型中兽药和动物保健品的研究与开发。

1黄芪多糖对DC形态及数量的影响

1.1黄芪多糖对DC形态的影响

树突状细胞的细胞膜向外伸出，形成膜性突起，型似树突，故而得名[13]。利用体外培养细胞的方法，将脐血DC培养6 d后，细胞体积变大，细胞形态呈星形或梭形，细胞核明显，细胞聚集生长，培养12 d后，大部分细胞出现悬浮生长，呈不太规则的毛刺状态，是典型的树突状细胞形态。树突状细胞的直径比淋巴细胞大，在10 μm～20 μm之间，细胞呈星形或梭形，似“海星”。细胞清晰可见，细胞表面的突起增多，变的细长，分支增多，呈蔓状分布于细胞表面，形似树突状[14]。 黄芪多糖[15]和许多植物[16-17]多糖一样，可以诱导形态典型的DC生成，其作用于小鼠骨髓源树突状细胞，在第7天时收集悬浮的DC，结果发现，黄芪多糖和脂多糖处理的DC表面可见较长的突起，这是DC成熟的重要特征；而未做处理的DC的突起很短甚至没有突起。这种形态上的成熟表明黄芪多糖在刺激DC成熟方面是有效的。

1.2黄芪多糖对DC增殖的影响

在树突状细胞体外培养过程中，加入黄芪多糖会对DC的细胞数量造成一定的影响。骆殊等[18]在研究黄芪多糖体外诱导外周血来源的DC成熟的过程中，动态观察了细胞的数量，结果表明黄芪多糖添加浓度小于200 μg/mL时，与空白组相比较，其对树突状细胞数量的影响不显著；当黄芪多糖添加浓度为300 μg/mL时，树突状细胞的数量明显减少。该研究结果表明,体外添加适量的黄芪多糖对外周血来源DC的生长无显著影响，但当黄芪多糖添加浓度超出DC的承受范围，对体外培养DC有抑制生长的作用。

2黄芪多糖对DC功能的影响

2.1黄芪多糖对DC表型的影响

研究发现，DC并无特异性表面标志，其共同的表面标志可能是Flt3受体，并表达抗原递呈分子(MHCⅠ类Ⅱ类分子、CD1)、共刺激分子(CD80、CD86等)、黏附分子(CD40、CD54)、细胞因子受体(GM-CSFR、IL-1R、IL-10R、IL-4R等)、与吞噬有关的受体(TLR、补体受体、甘露糖受体等)；另外，小鼠DC表达NL、DC145、33D1等相对特异性标志，人DC表达CD1a、CD11c、和BDCA2等相对特异性标志[19]。研究表明，分子量约为43 000 Mr的膜蛋白-CD83，是成熟DC的重要膜标志分子；未成熟DC表达CD83水平低，随着DC的成熟，DC的抗原递呈能力增强，能够高表达CD83[20]。适当剂量黄芪多糖可以使 DC 膜表面的HLA-DR、CD86、CD83等共剌激分子表达增加，可促进 DC的分化与成熟[21]；黄芪多糖能与LPS作用于在 hGM-CSF+hIL-4 培养的外周血源性单核细胞，使其转化为成熟DC，说明黄芪多糖具有一定的调节DC抗原性和免疫原性的特点[22]。

2.2黄芪多糖对DC分泌细胞因子的影响

树突状细胞分泌多种细胞因子，并能通过与靶细胞(如T细胞、B细胞)上的受体结合，产生特定的生物学效应，从而对免疫反应有调控作用[23]。研究发现，黄芪多糖能够促进小鼠骨髓源DC分泌细胞因子IL-12，促进DC成熟，调节机体的免疫应答[15]。黄芪多糖和氧化苦参碱复方可以提高鸡对新城疫病毒的抵抗能力，并显著提高IL-2和IFN-γ的表达[24]。刘立民等[25]发现，对浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cell,pDC)在脂多糖和黄芪多糖刺激下，可分泌大量IFN-γ及一定数量的IL-6、TNF-α，促进DC逐渐分化成熟，并使DC在形态上更加成熟。

2.3黄芪多糖对DC吞噬功能的影响

DC的吞噬功能主要表现在对抗原的吞噬处理，是未成熟树突状细胞 (immature DC，iDC)的主要功能体现。黄芪多糖处理人外周血DC后，结果表明其形态和功能符合成熟DC的特征，且DC的吞噬功能明显下降，抗原递呈能力增强[26]。酸性磷酸酶与吞噬细胞、树突状细胞等抗原递呈细胞的吞噬和抗原递呈能力有关。酸性磷酸酶活性减弱时，未成熟的树突状细胞开始向成熟分化，此时树突状细胞的吞噬作用和摄取抗原的能力逐渐减弱，而抗原递呈作用逐渐增强[27]。尚利明[14]研究表明，黄芪多糖和脂多糖作用于小鼠骨髓源树突状细胞后，酸性磷酸酶活性显著低于阴性对照组，说明黄芪多糖使DC的吞噬活性降低，促进DC成熟。

2.4黄芪多糖对T细胞增殖及其功能的影响

诱导T淋巴细胞活化与增殖是DC特有的生物功能，是启动免疫、发挥其功能的关键步骤。一般认为，DC1可分泌IL-12，诱导Th0向Th1细胞分化；DC2可分泌IL-10，作用于Th0向Tp细胞分化[28]。黄芪多糖诱导人外周血树突状细胞成熟后，其MHCⅡ相关分子表达增加，抗原递呈能力增强，对T 淋巴细胞的刺激能力增强，并促进T淋巴细胞的增殖并具有杀伤肿瘤的作用[23]。邓旻等[22]运用了异基因混合淋巴反应作为脐血DC成熟的功能试验，结果表明经黄芪多糖(100 mg/L)分别诱导的1×103、1×104、1×105三个数量级的DC对异基因外周血T淋巴细胞的增殖具有明显刺激作用，并且随着细胞数量的增多而作用增强，呈良好的量效关系，证明黄芪多糖诱导的DC能特异性激活T细胞，产生细胞免疫。

3小结与展望

黄芪最初记载于《神农本草经》，在我国已有2 000多年的药用历史，在食品药品等领域应用广泛。目前以黄芪为原料生产的中成药达200多种。黄芪多糖，作为黄芪中的主要有效成分之一，已在畜禽健康养殖和疾病防治中得到了广泛应用，并取得了良好的效果[8,29]。因此，对黄芪多糖开展进一步的认识与研究，有助于阐明黄芪及其主要成分的多种药理活性的作用机制。

尽管黄芪多糖对DC免疫功能调控的研究取得了许多进展，但是由于受到黄芪品种、来源地、提取与纯化工艺、自身结构复杂性等多种因素的限制，黄芪多糖目前仍缺乏详尽的相对分子质量、具体化学结构与组成等信息，从而大大增加了阐明黄芪多糖药理活性作用机制以及构效关系的困难程度。与此同时，国内外有关各种实验动物不同来源DC细胞的体外培养、纯化方法与鉴定技术正在建立与完善中，更加增大了开展黄芪多糖对DC免疫功能调控研究的可操作性。因此，未来的研究还需要加强以下几点：一是借助先进的仪器分析手段、高效纯化分离技术，加强对黄芪多糖化学结构的深入研究，建立黄芪多糖的质量控制标准。二是在现有基础上，建立与完善各种实验动物不同来源DC细胞的体外培养技术；利用流式细胞术、生物分离、纯化及鉴定等技术，进一步研究黄芪多糖对不同来源DC细胞的诱导、分化作用。

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Progress on Effects ofAstragalusPolysaccharides on Morphology and Function of Dendritic Cells

BIAN Ya-bin,ZHANG Jing-yan,WANG Lei,WANG Xu-rong,ZHANG Kang,WANG Xue-zhi,MENG Jia-ren ,LI Jian-xi

(LanzhouInstituteofAnimalHusbandryandPharmaceuticalScienceofCAAS,Engineering&Technology

ResearchCenterofTraditionalChineseVeterinaryMedicineofGansuProvince,Lanzhou,Gansu,730050,China)

Abstract:Dendritic cells(DCs) are the most efficient among the antigen-presenting cells.Because DCs play key roles in immune response and function,DCs are becoming the hot topics in the study of immunology.Polysaccharide is an important component of Astragalus,and it is comprised of uronic acid,fructose,arabinose,galacturonic acid.Astragalus polysaccharides have immunomodulatory,anti-tumor,anti-stress and antioxidant effects.The immune function of Astragalus polysaccharide is the main point for Astragalus all the time.It has been proved that Astragalus polysaccharide can promote the maturation of DCs,by doing that the immune responses are regulated.The paper reviewed the effects of Astragalus polysaccharides on the antigen-presenting ability of DCs from the changes of morphology and function of DCs,the maturation of DCs and the expressions of DC surface molecular markers(CD80，CD86，CD83) and cytokines.

Key words:Astragalus polysaccharide;dendritic cell;cytokine

文章编号:1007-5038(2016)04-0086-04

中图分类号:S852.41;S853.74

文献标识码:A

作者简介：边亚彬(1990-)，男，河北保定人，硕士研究生，主要从事中兽药免疫药理学研究。张景艳(1980-)，女，甘肃武威人，硕士，主要从事中兽医药学研究。△同等贡献作者。*通讯作者

基金项目：国家自然科学基金项目(31472233)；公益性行业(农业)科研专项(201303040)；公益性研究所基本科研费(1610322015010)

收稿日期：2015-10-08