中药多糖对巨噬细胞和树突状细胞免疫调节作用的研究进展

秦延军，杨树宝，孙 朋，孙博东，张美玲，王凤娇，马盼盼(吉林农业大学动物科学技术学院，吉林 130118)

随着科技的进步和对中药研究的深入，发现从中药中提取的许多成分对多种疾病都有很好的预防和治疗的作用。世界各地越来越多的患者和医务人员选择使用中药作为处方药的替代品[1]。而来源于藻类和高等植物等的中药多糖因其广谱致病性及毒性低且副作用小，部分中药多糖能作为免疫原，提高机体的免疫功能，并且能够避免使用抗生素引起的抗生素耐药性问题等特点引起科学界的广泛关注[2]。当前中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞的免疫机能调控作用及其信号通路的研究已经有了较大的进展，但中药多糖的作用通路仍不够深入，仍需更进一步的研究。而其交互错杂的信号通路形成的非常复杂的调控网络，使其信号通路的研究更为困难。主要就机体在正常状态及LPS诱导的炎症条件下，不同中药多糖经由多种信号通路，如Toll样受体、蛋白激酶C(PKC)、甘露糖受体(MR)等对机体巨噬细胞及树突状细胞的免疫调节作用，并阐述了中药多糖在不同的化学修饰(如：乙酰化、硒化、硫酸化)下，其免疫调节作用的改变。

1 巨噬细胞和树突状细胞在免疫中的重要作用

巨噬细胞(MPh)及树突状细胞(DC)都属于专职抗原递呈细胞，能够识别、摄取、加工处理抗原，并将抗原递呈给淋巴细胞，辅助和调节T细胞、B细胞识别抗原并对抗原产生应答[3]。MPh在活化后吞噬能力增强，可以通过直接吞噬或者分泌炎性细胞因子如白细胞介素(IL)、细胞干扰素(IFN)和肿瘤坏死因子(TNF)、活性氧和NO等抗病原介质间接杀死病原体，有效防御因病原体侵害而引起的炎症反应和组织损伤，在免疫应答的发生中具有关键的作用[4]。而DC是机体功能最强的专职抗原递呈细胞，在其未成熟时具有非常强的抗原吞噬能力，在被某些因素刺激或摄取抗原后即会分化成为成熟的DC，与未成熟的DC相比，成熟的DC能够高水平的表达共刺激因子CD80、CD86、CD40等增强机体免疫力，对启动辅助性T细胞及细胞毒性T细胞的免疫应答具有重要作用[5]。

2 中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞免疫调节作用的信号通路

由于巨噬细胞及树突状细胞在免疫系统中的重要性，而研究中发现多数中药多糖通过调节巨噬细胞及树突状细胞的免疫活性最终起到对机体的免疫调节作用。因此，中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞的免疫调节作用及作用机制，尤其是信号通路的研究得到了广泛的关注。

2.1 TLRs/MAPK/NF-κB信号通路 在中药多糖对巨噬细胞、树突状细胞及机体抗体水平、器官指数等各免疫指标研究基础上，当前许多研究探讨其信号通路，如TLRs/MAPK/NF-κB、蛋白激酶C(PKC)、甘露糖受体(MR)等等。在这些信号通路中，TLRs/MAPK/NF-κB通路在大多数中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞免疫调节作用途径中具有不可或缺的作用。

Toll样受体(TLRs)属于模式识别受体(pattern recognition receptor, PRR)可对病原体相关分子模式(Pathogen associated molecular patterns, PAMP)进行识别、结合，并引发一系列信号转导，进而导致炎症介质的释放，在天然免疫防御中起重要作用，并最终激活获得性免疫系统[6]。目前普遍认为是哺乳动物将细胞外抗原信息识别后向细胞内传递并引发炎症反应的唯一的跨膜蛋白[7]，MAPKs即丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，存在于真核细胞中，MAPKs包含有：ERK、JNK、p38。ERK及JNK分别是细胞外控制激酶及c-Jun N端的激酶。MAPKs在多糖、促细胞因子及LPS等胞外刺激时能够被激活，激活后转移至细胞核通过磷酸化蛋白质控制染色体结构或通过磷酸化一些转录因子来进行基因的转录以促进炎症细胞因子的表达[8]。NF-κB是一类广泛存在于多种组织细胞具有多向转录调节作用的核蛋白因子，各信号通路通过经典激活途径或旁路激活途径降解IkBs活化以三聚体形式存在无活性的NF-κB，活化后的NF-κB进入细胞核与相关核内DNA结合后诱导靶基因的转录。发挥调节细胞功能的作用。而TLR/MAPKs/NF-kB信号通路是中药多糖在与TLRs上的特异性受体结合后，激活信号转导级联反应，进而激活MAPKs和NF-κB，释放多种细胞因子、活性氧及NO，调节树突状细胞及巨噬细胞，激活先天性免疫及适应性免疫，增强机体的免疫力[9]。

2.1.1 中药多糖通过TLRs/MAPK/NF-κB对巨噬细胞的免疫调节作用 在近几十年的研究中发现，TLRs/MAPK/NF-κB通路是多种对巨噬细胞具有免疫调节作用的中药多糖作用的信号通路。如从黄芪中提取的黄芪多糖通过TLR4介导的MAPK和NF-κB的激活诱导RAW264.7细胞NO及细胞因子的产生，并显着上调TNF-α，IL-6，iNOS的基因表达[10]；白术中提取的有效成分之一的白术多糖具有增强巨噬细胞吞噬功能，提高TLR4的表达并可能通过正调节MAPK和NF-κB两条通路，来促进细胞因子及生物活性物质的释放来调节机体免疫[11]，这些结果有助于更好的了解黄芪和白术的免疫调节作用途径。中药多糖在促进巨噬细胞作用时，多表现为增强巨噬细胞的吞噬能力，并释放NO及各种细胞因子来增强及调节机体的免疫调节能力。其中，NO是激活巨噬细胞产生的诱导肿瘤细胞凋亡的主要效应分子，在抑制及引导肿瘤细胞的凋亡具有重要的作用；分泌的细胞因子能够增强自然杀伤细胞(NK细胞)，T淋巴细胞及中性粒细胞的功能；杀伤和抑制肿瘤细胞等作用增强及调节机体的免疫力。冬虫夏草作为一种中国传统的名贵中药材，有补肺益肾，化痰止咳作用的同时具有抗癌及调节人体内分泌系统和神经系统等重要的作用。Lee等人[12]的最新研究表明，冬虫夏草中提取的虫草多糖(PLCM)能够促进NO等毒素分子的释放，刺激细胞因子的分泌，并能使巨噬细胞吞噬能力增强等方式增强机体免疫活性，而这些对巨噬细胞作用的信号通路则是通过TLR2/TLR4进一步激活MAPK和NF-κB信号通路起作用。

在对多糖信号通路的研究中，TLRs受体阻断小鼠的出现，为试验中研究信号通路中各受体的作用提供了更为简便的方法。Yu等人[13]用TLR4受体已被阻断的C3H/HeJ小鼠和正常C3H/HeN小鼠进行试验发现，灵芝多糖(PSG-1)刺激来自C3H/HeN小鼠的腹膜巨噬细胞的TNF-α分泌，但不刺激来自C3H/HeJ小鼠的TNF-α分泌。通过抗TLR4单克隆抗体抑制PSG-1的TNF-α产生。此外，ROS产生由TLR4介导，NADPH氧化酶衍生的ROS作为磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Akt /丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)/核因子(NF)-jB信号通路在调控中的上游PSG-1刺激TNF生成。从而得出，在巨噬细胞活化期间，PSG-1通过TLR4/ROS/PI3K/Akt/MAPKs/NF-κB途径诱导TNF-α分泌。为PSG-1作为新型免疫调节剂的可能提供了一定的分子理论基础。

2.1.2 中药多糖通过TLRs/MAPK/NF-κB对树突状细胞的免疫调节作用 在中药多糖对树突状细胞的作用的研究中，单铁英等人[14]对六种中药多糖：枸杞子多糖(LBP)、猪苓多糖(PUP)、茯苓多糖(PPS)、灵芝多糖(GLP)、黄芪多糖(APS)、当归多糖(ASP)研究时得出六种多糖均对DC及主要组织相容性复合物MHC-Ⅱ类分子及CD86、CD83分子有明显刺激作用，同时具有增强T细胞增殖的作用，且在六种多糖中，LBP能力最强。其后在对LBP的进一步研究中发现，其各种免疫调节功能可能通过TLR4介导的核因子NF-κB/MD2-MAPK信号通路诱导树突状细胞的表型和功能成熟[15]。车前草也称为车前子、车前实等，在中药中有利尿、治疗慢性气管炎、高血压等作用，从车前草种子提取的多糖(PLP-2)可能通过TLR4诱导DC的成熟及增强MHC-II及CD86，CD80和CD40的表达，为PLP-2免疫调节作用的机制有重要的作用[16]。Kim等人[17]通过试验证明葛根多糖通过TLR4/MAPKs/NF-κB通路来诱导树突状细胞的成熟，并增加MHC-I/II、CD40、CD86的表达，增强非特异性免疫。

2.2 中药多糖在LPS诱导的炎症反应中的免疫调节作用 炎症是机体对于各种有害刺激(如脂多糖LPS)时的一种防御反应，巨噬细胞在免疫系统中具有独特的作用，因为它们不仅引发先天的免疫应答，而且在炎症和感染中也是效应细胞。在各有害刺激物中，LPS与TLR4/CD14/MD-2复合物结合，利用四种转接分子MyD88、MAL/TIRAP、TRIF、TRAM通过两个途径MyD88依赖性和TRIF依赖性途径激活下游相关信号转导通路释放大量炎症因子，能激活巨噬细胞引起细胞因子的合成与释放，导致全身性炎症反应的发生，因此，常用作刺激原而建立细胞炎症模型[18]。而研究中药多糖在炎症条件下的作用是多糖对巨噬细胞及树突状细胞免疫调节作用中的一个重要部分。

柴胡为清虚热中药，用于感冒发热、寒热往来等的治疗，武剑等人[19]在研究柴胡多糖(BPs)时发现，BPs在机体正常状态下一定浓度的的BPs能够增强巨噬细胞的吞噬能力并明显促进巨噬细胞分泌TNF-α 、IL-6、IL-12、p40，起到增强机体免疫力的作用，但在LPS诱导的炎症条件下，一定浓度的柴胡多糖能够显著降低TLR4和CD14的表达，抑制LPS诱导的MPh中NO和对IFN-β的分泌，从而抑制了LPS刺激下促炎性细胞因子及干扰素的释放，达到免疫调节的作用。土茯苓作为一种药食同源的植物，从其根部分离出的两种土茯苓多糖(SGP-1和SGP-2)在LPS诱导的炎症反应中能够显着抑制LPS诱导的RAW 264.7细胞中一氧化氮(NO)，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)的释放，以及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)，TNF-α和IL-6的mRNA表达。此外，SGP-1和SGP-2抑制细胞外信号调节激酶(ERK)和c-Jun NH2-末端激酶(JNK)。这些发现强烈地表明土茯苓多糖也是土茯苓的抗炎活性成分，以及SGP-1和SGP-2作为抗炎剂的潜力[20]。

2.3 中药多糖免疫调节作用中的其他信号通路 多糖对巨噬细胞及树突状细胞免疫调节的作用途径还有许多，如蛋白激酶C(PKC)途径，环氧合酶-2(COX-2)，甘露糖受体(MR)途径等等。帅小雪[21]等人研究发现，除了TLR4信号通路外，MR也是黑灵芝多糖对MPh发挥免疫调节作用的受体之一。在研究黑灵芝多糖对S-180荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞的作用时发现，PSG-1可能通过cAMP/PKA、DAG/PKC及IP3/Ca2+信号通路促进小鼠中腹腔巨噬细胞抗肿瘤的作用[22]。Wang等人[23]在最新研究中发现黑灵芝多糖PSG-1对树突状细胞(DC)的作用时，发现其不仅可以通过增加DCs的MHC-II表达来间接影响DC之外，更重要的是能够通过激活MAPK途径而不识别Toll样受体直接诱导DCs成熟。当归多糖(ASP)对ROS激活的巨噬细胞释放的NO有明显的调控作用，通过TLR4信号通路介导腹腔巨噬细胞的激活，释放NO、TNF-α等细胞因子，来发挥免疫调节作用[24]。其后在研究中发现，ASP免疫还能通过甘露糖受体(MR)特异性识别影响T细胞的极化，即ASP免疫调节作用的发生与MR也有关系，而大黄多糖对巨噬细胞免疫调节作用的实现完全依赖MR途径[25]。这些研究表明MR、PKA/PKC等当前研究较少的信号通路在中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞对免疫调节的信号通路中同样具有重要作用。

3 中药多糖免疫调节作用的影响因素

中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞的免疫调节作用受许多因素的干扰，除了试验对象本身存在的生理病理的影响之外，多糖提取的纯度；多糖的分子结构及组成成分；多糖应用的剂量；巨噬细胞及树突状细胞取材位置的差异都会影响多糖的免疫调节效果[19，26]。此外，最近一些研究表明，对多糖进行化学修饰，如乙酰化、硒化、硫酸化等的修饰后，与未修饰的多糖相比，显示出更高的活性。Xin Liu等人[27]对青钱柳多糖进行乙酰化修饰后，结果显示与未修饰的青钱柳多糖相比，乙酰化的青钱柳多糖能够显著促进巨噬细胞增殖并增强巨噬细胞的吞噬活性，并提高了巨噬细胞分泌细胞因子，如TNF-α，IL-1β，和IL-6的释放。而Qin T等人[28]在研究硒化的猴头菇多糖对树突状细胞的作用时，得到9种硒化猴头菇多糖并分别标记为sHEP1-sHEP9，其中sHEP2的作用效果与未修饰的猴头菇多糖相比具有显著差异。sHEP2除了能够促进DC的成熟，增加了MHC-II和CD86的表面表达外，还具有刺激DCs分泌促进TH1反应的细胞因子，增强TLR4下游的MAPK和NF-κB信号传导的作用。显示出sHEP2具有更高的多糖生物活性作用。这些研究的发现为当前多糖研究提供新的思路及研究方向。

4 总 结

具有免疫调节作用的不同中药多糖因其化学结构的差异而表现出免疫调节活性的不同，其作用机制尤其是信号通路也有很大的差别，当前对中药多糖对不同信号通路的研究已取得一定进展，尤其是TLRs/MAPK/NF-κB途径、蛋白激酶C(PKC)途径、甘露糖受体(MR)途径等，为进一步阐明中药多糖对巨噬细胞及树突状细胞作用机制具有重要的意义，但由于同一信号通路的不同途径引起的级联放大效应及不同信号途径间信号的传递及相互作用使得多糖调控网络非常的复杂，因此中药多糖作用的具体信号通路仍需进一步的研究。

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