壳寡糖保健作用研究进展

王贤泽，肖定福

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

壳寡糖（COS）由甲壳素（chitin）脱乙酰基产物壳聚糖（CTS）降解而来，是由氨基葡萄糖通过2～10个β-（1,4）-糖苷键连接起来形成的物质，是自然界唯一存在的带正电荷的碱性氨基寡糖。COS的相对分子质量小，易溶于水，易被机体吸收，具有良好的生物学活性，在机体抗氧化、提高免疫力、抑菌、降血糖等方面均有一定促进作用[1]。Kim等进行了COS对大鼠亚急性毒性试验，结果表明，COS对小鼠的血液学指标、血液生化指标均无显著影响，属于无毒级别[2]。此外，制备COS的原料甲壳素为虾、蟹、昆虫的外骨骼成分，来源丰富，价格低廉。COS凭借其低成本、无毒副作用、良好的生物学活性等优点成为了许多疾病的理想绿色药剂成分[3]。本文综合COS对肾病、糖尿病、肠炎的治疗作用，探讨COS作为保健药剂推广的科学性。

1 COS对肾病的治疗作用

COS对肾脏具有较好的保护和缓解作用，而且COS剂量越高产生的作用效果越明显[4-5]。COS具有较好的抗氧化能力，能提高动物血液总超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽过氧化酶（GSH-pX）含量，降低丙二醛（MDA）含量[6-8]。王顺蓉等在壳寡糖对氯化汞诱导的大耳白兔的急性肾功能衰竭（ARF）试验中发现，COS处理组较ARF组显著提高肾皮质匀浆中T-SOD水平（P＜0.01），显著降低MDA水平（P＜0.01）；肾衰兔经COS处理后极显著降低了全血高切黏度（Hηb）（P＜0.01）、红细胞聚集指数（EAI）（P＜0.01）及变形性（P＜0.01）使血液携带氧的能力增强，缓解了肾脏的氧化损伤[9]。刘玉英等在研究COS对阿霉素诱导的肾病大鼠模型的作用中发现，高（0.3 g·kg-1·d-1）、中（0.2 g·kg-1·d-1）、低0.1（g·kg-1·d-1）剂量的COS较模型组能分别在干预第3、4、7周时显著降低尿蛋白含量（P＜0.05），各剂量COS组在干预第8周时显著提高血清总蛋白和白蛋白含量（P＜0.05），显著降低血清肌酐（SCr）和尿素氮（BUN）的含量（P＜0.05），并且降低总胆固醇和甘油三酯含量（P＜0.01），低剂量COS组在干预第8周时达到高剂量组的效果，显示了COS能持续修复肾小球损伤的能力，并呈现量效关系；干预第8周时COS各剂量组血清中的IL-β、转化生长因子1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、TNF-α因子含量较模型组均显著降低（P＜0.05），减轻了肾脏的炎症反应，防止肾组织纤维化[10]。刘冰等研究结果表明，COS能改善糖尿病大鼠肾小球的滤过能力，降低排泄量，减少了蛋白质等营养物质的流失，COS的添加使糖尿病大鼠SCr和BUN的水平较对照组显著降低（P＜0.05），N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶（N-acetyl-beta-D aminoglucosidase，NAG）的含量较阴性对照组极显著降低（P＜0.01）[11]。研究表明，COS可能具有增殖肾小管上皮细胞（renal tubular epithelial cells，RTECs）的作用；在壳寡糖对体外培养的大鼠原代RTECS生长时发现COS在一定的浓度范围内能促进RTECs的生长，50%的N-乙酰COS能被RTECs特异性吸收，可能是因为RTECs上有COS的巨蛋白受体且COS相对分子质量小易被RTECs吸收，促进RTECs分泌细胞生长因子，起到对RTECs的增殖作用[12]。COS促进了RTECs的增殖，使原先在各种损伤因子作用下坏死、凋亡的RTECs得到了新的补充，进一步缓解了肾脏功能的退化。综合来说，COS能提高肾脏内抗氧化酶活性提高肾脏的抗氧化能力，通过减少炎症因子的释放缓解肾脏炎症反应防止肾脏纤维硬化，提高肾组织的增殖能力使凋亡的细胞得到补充，进一步缓解肾功能退化。

2 COS对糖尿病的治疗作用

COS具有降血糖的生物学活性对糖尿病有一定治疗作用[13-15]。魏玉芬等研究表明，COS 600 mg·kg-1给药组较空白对照组有显著降低糖尿病大鼠血糖水平的作用（P＜0.05）[16]。周中凯等研究表明，较空白对照组，0.3 g·d-1·只-1剂量的COS干预6周后能显著降低高糖脂饮食诱导的糖尿病大鼠血糖水平（P＜0.05），并有防止胰岛素敏感性钝化的趋势[17]。赵金山等研究表明，服用COS胶囊组后较对照组能极显著降低2-型糖尿病患者空腹血糖、餐后2 h血糖水平（P＜0.01），下降率达（13.78±2.56）%、（14.59±3.43）%，且病患者多饮、多食、多尿等主要临床症状明显改善[18]。丁文宇等研究表明，COS型食品能显著提高2型糖尿病患者胰高血糖素样肽1（GLP-1）因子的水平（P＜0.05），而GLP-1表达量的提高促进了胰岛素的分泌，降低了胰高血糖素的分泌，从而降低了患者的血糖水平，提高了患者的糖耐量[19]。刘冰等研究表明，COS能促进原代培养大鼠胰岛β细胞株的体外增殖，缩短细胞一代生长期的时间并促进泌胰岛素分泌[20]。因此推测COS可通过促进胰岛、胰岛β细胞株的增殖来修复受损胰岛组织并促进胰岛素分泌进而降低血糖水平。任林等发现COS可能通过提高肠道有益菌的数量，抑制一种能产生胰岛素封闭样的大肠杆菌的数量来维持血糖水平[21]。总的来说，COS具有很好的治疗预防糖尿病的作用，但在某些动物幼年时期COS可起到升血糖的功能，促进新生机体的存活能力。对于新生仔猪，COS能提高其血糖水平，增强仔猪的糖异生能力，提高仔猪将非糖物质转化为葡萄糖的能力，提高仔猪的存活率。

3 COS对炎性肠病的治疗作用

COS能抑制炎症因子释放，因而其对炎性肠病有较好的的防治作用[22]。Maloy等试验表明，TLR4表达量的减少抑制了TLR4与脂多糖（LPS）的结合，进一步抑制了NF-k β通路，减少了TNF-α、IL-6等炎症因子的释放，减轻了肠道炎症反应[23]。刘海平等在COS对小鼠溃疡性结肠炎研究中同样发现COS组较对照组显著减少了结肠NF-kβ的表达（P＜0.05），缓解了大鼠溃疡性结肠炎的症状[24]。杨院平等研究表明，COS能改善LPS诱导的肠上皮细胞炎症，COS组显著减少了肠上皮细胞前列腺素（PG）E2的表达水平（P＜0.05），显著减少了环氧化酶（COX）2的表达含量（P＜0.05），且呈量效关系[25]。COX-2作为NF-kβ/TLR4通路调控关键酶，其表达量的减少提示了COS较好的肠道炎症保护作用[26]。研究表明，COS能显著降低新生大鼠结肠血小板活化因子（PAF）水平（P＜0.05），显著增加了分泌型免疫球蛋白A（SIgA）的水平（P＜0.05），抑制了炎症联级放大反应，减少了新生大鼠坏死性结肠炎的发生，缓解了炎症反应，提高了小鼠的存活率[27-28]。肖定福等研究表明，COS在一定浓度内能促进猪空肠肠上皮细胞的增殖，显著提高了核因子E2相关因子2（Nrf2）的表达水平（P＜0.05），有提高血红素氧合酶-1（HO-1）蛋白的趋势，显著提高了猪空肠细胞SOD、CAT的活性（P＜0.05），降低了MDA含量（P＜0.05），显示了COS缓解肠组织损伤的能力，具有较好的肠道保护作用[29]。COS还可能通过抑制肠道有害菌的生长，促进有益菌的增殖调节肠道的菌群平衡来减少肠炎的发生[30]。孟晓等研究表明，在饲料中添加COS较对照组能显著提高蛋鸡盲肠内双歧杆菌和乳酸杆菌的数量（P＜0.05）显著降低盲肠内金黄色葡萄球菌的数量（P＜0.05）[31]。由上述可知COS能减少肠道炎症因子的释放，提高肠道细胞抗氧化能力并缓解氧化损伤，抑制肠道有害菌繁殖优化肠道内菌群配比，对炎性肠病的防治起到了较好的作用。

4 小结

综上所述，COS具有较好的生物学活性，在肾病、糖尿病、肠炎等疾病中具备较好的防治作用。其无毒副作用和低成本的特性使其可成为未来保健药剂的成分，具备广阔的开发前景。