海藻多糖的化学结构与药用活性研究进展

滕 浩

(合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥 230009)

多糖是生命体的重要构成成分，广泛存在于植物、动物和微生物中，它们不仅能调节免疫细胞间的信息传递，还能调控细胞分裂、细胞生长和衰老，维持机体正常的生理代谢。海藻按门类分，主要有蓝藻门、绿藻门、红藻门和褐藻门，物种数量繁多，富含活性多糖，具有极高的应用价值、巨大的开发潜力和广阔的市场前景。

1　海藻多糖的结构

海藻多糖是一类分子量大、化学结构复杂的高分子天然化合物[1]，依据其来源，可以分为红藻多糖、绿藻多糖、褐藻多糖等。文献检索发现，近10年来，有关褐藻多糖的研究最多，红藻多糖次之。Maciel等[2]从红藻Gracilariabirdiae中分离纯化获得一种硫酸化多糖，结构分析表明该多糖主要由半乳糖构成，且硫酸基团连接在C-6位上。Barros等[3]从红藻Gracilariacaudata中获得一种分子量为250 kDa的多糖GPC，主要由半乳糖构成。Byankina等[4]从红藻Tichocarpus中分离纯化获得3种多糖组分HT、AE和AM，分子量分别为376.0、468.0和5.8 kDa。单糖组成分析发现，这3种多糖均由半乳糖和葡萄糖构成，其分子组成摩尔比分别为25.7∶1.9、19.2∶23.0和30.4∶4.9。Gómez-Ordóez等[5]从红藻Mastocarpusstellatus中分离获得5种不同分子量的多糖组分F1～F5，F1和F5主要由木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖构成，其分子组成摩尔比分别为4.43∶2.40∶87.76∶5.41和1.29∶2.31∶18.90∶77.5。F2、F3和F4主要由木糖、半乳糖和葡萄糖构成，分子组成摩尔比分别为2.47∶95.19∶2.35、3.86∶93.85∶2.29和7.98∶70.17∶21.84。Ciancia等[6]从绿藻C.fragile和C.vermilara中分别获得2种多糖M1与M2和W1与W2。M1和M2的分子量分别为50和41 kDa。其中，M1主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖按分子摩尔比10.5∶9.2∶50.1∶28.9构成，主链主要包含α-1，4和β-1，4 2种糖苷键构型。M2主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和岩藻糖按17.9∶10.2∶36.6∶34.1∶1.2的分子摩尔比构成。尽管W1与W2的分子量均未确定，但明确了它们的主要单糖组成，W1主要由半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、木糖和鼠李糖构成，而W2不含木糖和鼠李糖。Shao等[7]从ChlorophytanUlvafasciata中分离纯化获得4种不同分子量的多糖硫酸酯UFP1、UFP2、UFP3和UFP4，其分子量分别为264、75、29和2 kDa。UFP1、UFP2、UFP3主要由鼠李糖、木糖和葡萄糖构成，分子摩尔比分别为51.10∶27.17∶7.29、92.23∶2.47∶1.63和17.08∶9.91∶10.68。采用DEAE-Cellulose离子交换色谱、Sephacryl S-500凝胶渗透色谱等分离纯化技术对海带总多糖进行分离纯化，从40%酒精醇沉的水溶性多糖组分中获得3种多糖均一组分LJP11、LJP12和LJP31，分子量分别为2.45×107、1.8×107、1.1×107Da。单糖组成及甲基化分析表明，LJP11主要由阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖组成，分子摩尔比为1.0∶1.16∶6.33，主链主要包含1，4-β-D-Glcp、1，4-β-D-GlcpAc、1，3，6-α-D-Manp和1-β-L-Araf。LJP12主要由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成，分子摩尔比为1∶0.17∶1.54∶2.64∶0.18，主链主要包含1，3，6-α-D-Manp、1-α-D-Galp、1，4-2-O-acetyl-β-D-Manp、1，4-β-D-Glcp和1-β-L-Araf[8]。LJP31主要由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成，分子摩尔比为1.0∶7.8∶6.6∶0.8，主链主要包含1，4-2-O-acetyl-β-D-Manp、1，3，6-α-D-Manp、1，4-β-D-Glcp、1-β-L-Araf、1-α-D-Glap和1，4-β-D-Manp[9]。Zha等[10]从60%酒精醇沉的水溶性海带总多糖中分离纯化得到一种分子量约为1 960 kDa的多糖硫酸酯LJP61A，研究表明，该多糖主要由甘露糖、葡萄糖和半乳糖构成，并通过甲基化、脱硫酸化、FT-IR和NMR等技术，分析LJP61A的结构特征，推断出LJP61A的主链和可能的重复单元。Vishchu课题组从褐藻中纯化获得3种不同多糖组分，并对多糖Sj-L进行结构解析，结果表明Sj-L主要由(1→3)-β-D-glcp 和(1→6)-β-D-glcp构成[11]。近年来，国内外学者还对Undariapinnatifida、Alariamarginata和Alariaangusta等褐藻资源生物多糖的化学结构信息进行研究[12]。

2　药用活性

2.1免疫调节功能免疫调节活性是不同来源多糖的主要活性之一。黄震等[15]研究表明，海藻多糖不仅能促进小鼠巨噬细胞的吞噬功能，而且能刺激细胞产生IL-1和IFN-γ。李龙[16]对坛紫菜多糖和龙须菜多糖的免疫调节功能进行研究，结果表明这2种多糖刺激免疫细胞分泌炎性因子IL-6、IL-1、IL-12。林丽琴等[17]在研究紫球藻多糖活性时发现，该多糖可恢复药物所致免疫功能低下小鼠的免疫功能，具有正向免疫调节作用。

2.2抗肿瘤大量研究表明，多糖的抗肿瘤活性与其免疫调节功能密切相关，多糖可通过增强机体免疫功能，抑制或杀死肿瘤细胞。已有研究表明，马尾藻多糖和羊栖菜多糖具有较强的抗肿瘤活性。康凯等[18]研究大型海藻孔石莼中的活性化学成分，并证明多糖是其主要抗肿瘤活性物质。邓志峰等[19]用冷水提取龙须菜多糖和热水提取扁江蓠多糖，并检测多糖的抗肿瘤活性，结果显示，这2种琼胶型多糖均能显著抑制肿瘤生长。 Umemura 等[20]研究发现海藻硫酸化多糖能通过抑制肿瘤细胞拓扑异构酶的活性，进而干预肿瘤细胞恶性增殖。季宇彬等[21]研究发现，海藻硫酸化多糖能显著抑制小鼠S180 瘤体的生长。卢睿春等[22]研究表明，从马尾藻中获得的硫酸化多糖能显著抑制小鼠艾氏腹水瘤、腹水型肉瘤的生长。王长振等[23]研究海藻硫酸多糖对小鼠S180肿瘤的抑制效果，结果显示，低、中、高剂量组的海藻硫酸化多糖的抑瘤率分别能达到4.89%、26.63%和29.35%。Vishchuk等[11]从裙带菜中提取分离纯化得到的海藻多糖Sj-E和Up-E具有明显的抗肿瘤活性。

2.3抗病毒抗病毒是海藻多糖的重要应用方向。Zhang等[24]采用体外细胞培养方法，对南海7种海藻多糖的抗病毒活性进行研究，结果表明，这 7种海藻多糖对单纯疱疹 Ⅰ 型病毒(HSV-1)和柯萨奇B组3型病毒(CoxB3)均表现出一定的抗病毒活性，其中，孔石莼多糖、蜈蚣藻多糖能明显抑制HSV-1病毒，IC50约为3.90 μg/mL，选择指数(SI)分别能达到363.0和296.4。孔石莼多糖和小石花菜多糖能显著显抑制CoxB3病毒，IC50分别为1.95和7.81 μg/mL，SI分别达到>1 025.6和212.0[24]。已有研究发现，海藻多糖的抗病毒活性与其硫酸基团的含量密切相关，可能是多糖通过硫酸基团干扰病毒对宿主细胞的黏附来达到抗病毒作用[25]。Lee等[26]研究裙带菜褐藻糖胶的抗病毒活性，结果表明，褐藻糖胶对HSV病毒具有明显的抵抗效应。

2.4抗氧化邵平等[27]采用径向流色谱技术从裂片石莼、亨氏马尾藻和海萝3种海藻中提取获得粗多糖，并测定其抗氧化能力，结果表明，这些多糖均具有抗氧化活性，且呈量效关系。在这些多糖中，马尾藻60%醇沉组分(SHP60)的抗氧化活性最强，当剂量为70 μg/mL时，它对超氧阴离子自由基和羟基自由基清除率分别达到74.34%和71.84%。研究还发现，同种海藻提取获得的多糖，分子量越大，其抗氧化活性不一定越强[27]。吴婧娜等[28]研究海藻硫酸多糖SPS的氧化活性，发现SPS具有很强的抗氧化活性，不仅能有效地清除自由基，还能抑制脂质过氧化，而且能与金属离子螯合。黄朋纳等[29]采用活体动物试验模型研究SpirulinaPlatensis多糖PSP抗氧化作用。结果表明，在体外，PSP可剂量依赖性地抑制Fenton反应导致的CCl4毒化小鼠肝匀浆中LPO的生成；在体内，灌胃250 mg/kg的PSP可明显降低CCl4毒化小鼠血清SGPT活性，提示PSP对体内外肝组织有一定程度的抗氧化作用。王凌等[30]分析绿色巴夫藻多糖PPS及其降解产物PPS1与PPS2的抗氧化能力，结果表明，绿色巴夫藻多糖降解产物的抗氧化活性明显强于原多糖，且与VC的抗氧化能力相当。研究还发现，PPS的抗氧化活性与分子质量成反比，与其糖醛酸含量成正比。

2.5抗心血管疾病近年来，海藻多糖在心血管疾病的防治方面受到国内外学者的高度关注。海带褐藻糖胶可通过促进机体合成NO及降低血管紧张素Ⅱ降低高血压大鼠的动脉压[31]。Zha等[10]从海带中分离纯化得到硫酸化多糖均一组分LJP61A，采用高脂暴露诱发LDLr-/-小鼠动脉粥样硬化试验模型，研究LJP61A的抗动脉粥样硬化活性。病理学研究显示，海带多糖LJP61A能显著抑制高脂饲料诱导LDLr-/-小鼠动脉粥样硬化的发生，并且呈量效关系。研究表明，紫菜多糖具有增强心肌收缩、降血脂、抗凝血、抑制血栓的功能，这对预防动脉粥化、改善心肌梗死等疾病具有重要意义。周慧萍等[32]将紫菜多糖注射到小鼠腹膜内，试验结果显示，该类多糖具有很强抗凝血活性，进一步研究发现，紫菜多糖可抑制血栓形成，能延长纤维蛋白血栓形成的时间和特异性血栓形成的时间，暗示紫菜多糖可能具有防治心血管疾病的功能。

2.6肾脏保护作用杨旭东等[33]采用2型糖尿病大鼠模型，研究羊栖菜多糖SFPS对肾脏保护作用，结果发现，SFPS能显著改善肾脏功能，与模型组相比，SFPS能显著抑制糖尿病引起的TGF-β1和Smad 7 mRNA表达升高，表明SFPS对糖尿病大鼠肾组织有明显保护作用，其作用机制可能与抑制肾脏TGF-β1和Smad 7 mRNA的表达相关。刘建春等[34]研究表明，褐藻多糖硫酸酯(FPS)不仅能显著减少腺嘌呤致肾衰竭大鼠尿中蛋白含量，而且能明显改善肾间质纤维化程度，其机制可能与抑制肾小管上皮细胞-间充质细胞转化有关。

3　展望

研究表明，多糖是海藻中主要的生物活性成分，因其化学结构的复杂性和特殊性，使其具有其他天然多糖无法比拟的药理学活性，具有巨大的开发潜力和广阔的市场前景，已受到医学、药学和食品等领域学者的高度关注。随着人们对海藻多糖化学结构、药理作用及作用机制研究的深入，海藻多糖将为人类的健康做出巨大贡献。

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