壳寡糖功能特性研究进展

孙晨松，王 硕，王一迪，董德刚，徐贤柱，蔡险峰，王曼莹，游清徽,

（1.江西师范大学生命科学学院，江西南昌 330022；2.江西中医药大学基础医学院，江西南昌 330004）

壳寡糖（Chitooligosaccharides，COS）一般是指2～10个氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键连接组成的低分子量壳聚糖，通常是由壳聚糖经化学、物理或酶法水解制备。壳寡糖因具有低粘度、高水溶性、高生物相容性以及可生物降解性等物理、化学性质而受到关注，目前已被广泛应用于食品加工[1]、农业生产[2]、畜牧养殖[3]等领域；壳寡糖的细胞毒性作用极小，容易被人体小肠吸收和利用，不同的分子量、脱乙酰度、聚合度和N-乙酰葡萄糖单元上的电荷分布直接影响其多重生物效应，因此在生物医学领域中扮演重要角色。目前已发表的相关研究结果表明，壳寡糖在预防和控制糖尿病、心血管疾病、退行性疾病、癌症等疾病方面的基础研究前景明朗[4−5]。

本文论述了近年来国内外食品开发及生物医学领域与壳寡糖相关的研究，突出其在相关疾病预防和控制方面的进展，探讨了壳寡糖发挥其生理功能的作用机理，为壳寡糖在功能性食品研发的深入探索中提供参考。

1 壳寡糖与代谢综合征

1.1 壳寡糖与2型糖尿病

糖尿病通常涉及一系列代谢紊乱，其症状是血糖升高、尿频、饥饿感增加，其中2型糖尿病（Type 2 diabetes，T2D）最为常见。已有研究表明，壳寡糖抗2型糖尿病的机制包括：促进β细胞的增殖、加速胰腺T细胞的分化、下调核激素受体和固醇调节元件结合蛋白的表达、增加大鼠胰岛INS-1细胞的增殖、增加G6PC1基因的表达从而减少糖异生等[6]。

近年来壳寡糖抗2型糖尿病的研究热点，是将壳寡糖作为一种潜在的益生元，通过调节肠道菌群干预2型糖尿病的发生或进展。聚合度2～6的壳寡糖不仅能促进β细胞的增殖，还可通过提高AMPK依赖的蛋白激酶（Adenosine 5′-monophosphate（AMP）-activated protein kinase，AMPK）蛋白水平和抑制p38的磷酸化而对糖尿病小鼠肠屏障损伤起保护作用，同时降低幽门杆菌丰度，恢复受损代谢途径，重塑肠道菌群结构，纠正小鼠葡萄糖代谢的紊乱[7]。Wang等[8]研究证实壳寡糖能上调GLP-1、特异性抑制胆固醇合成关键酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase，HMGCR）的转录和表达，研究还发现动物实验中糖尿病小鼠的肠道菌群数目增加，种群丰度得到调节，结果表明壳寡糖可以通过调节肠道菌群和smyd3介导的信号通路纠正糖代谢和脂代谢的紊乱。单一聚合度壳寡糖用于抗糖尿病的研究也有报道，Wu等[9]首次证明壳二糖可以恢复清除自由基的抗氧化能力，提高血浆脂联素的浓度，同时抑制Erk1/2和p38mapk及组蛋白H3，从而调节T2D小鼠糖尿病相关代谢。壳寡糖的降糖作用已有临床试验报道[10−11]，调查显示非糖尿病人群和糖尿病早期患者通过膳食补充低分子量壳寡糖有助于控制餐后血糖。虽然壳寡糖对2型糖尿病的影响还需扩大试验对象、实施交叉试验来加以评估，但足以证明壳寡糖在治疗和预防糖尿病方面前景明朗。

制备壳寡糖衍生物或联合其他药物控制血糖的研究报道较多，如Wang等[12]采用微波辐射合成壳寡糖胍（chitooligosaccharide guanidine，COSG），初步证实其机制与胰岛素的作用一致，能显著提高葡萄糖转运蛋白-4（glucose transporter protein-4，GLUT4）的膜转位和蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）的磷酸化水平。随后该课题组Zhang等[13]，Zuo等[14]构建链脲佐菌素糖尿病大鼠模型，发现壳寡糖胍治疗组的小鼠肾脏中葡萄糖转运蛋白-2（glucose transporter protein-2，GLUT2）和二酰基甘油（diacylglycerol，DAG）的表达水平下调，蛋白激酶C-β和转化生长因子-β的过度表达得到有效调节，从而预防糖尿病引起的肾纤维化；胰腺组织学检查还显示壳寡糖胍还能减轻2型糖尿病大鼠的胰腺萎缩，同时延缓胰岛β细胞凋亡、促进胰岛β细胞生长增殖、改善胰岛β细胞功能和促进胰岛素分泌等保护作用，从而为壳寡糖衍生物干预2型糖尿病提供了重要理论证据。在相关报道中，壳寡糖与白芸豆、亚麻籽油等复合的天然成分可以改善糖尿病小鼠肠道菌群结构、辅助治疗T2MD[15]。

综上所述，对特定聚合度范围的壳寡糖及其衍生物、复合物的研究，有助于开发预防和治疗2型糖尿病及相关病症的新型功能性食品或药物，开辟糖尿病防治的新途径。

1.2 壳寡糖与心脑血管疾病

1.2.1 壳寡糖与高血脂症 早期研究已经证实，给患有高胆固醇血症的大鼠喂食低分子量的壳寡糖，可以显著调节和改善其血脂、低密度脂蛋白、动脉粥样硬化指数、甘油三酯及血清酶活性[16]。为了进一步探究壳寡糖分子量对高脂饮食诱导的模型大鼠的改善效果，Huang等[17]比较了高中低三个分子量组壳寡糖与氨基葡萄糖降脂作用的效果，壳寡糖组三者均能显著降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，其中低分子量的寡糖效果更为突出，因此低分子量的壳寡糖更适用于高血脂症及其相关病症。Li等[18]分离纯化壳寡糖并获得壳二糖至壳六糖的单体组分，通过培养HepG2细胞证实壳二糖抑制血小板反应蛋白受体（cluster of differentiation 36，CD36）、孕烷x受体（pregnenolone X receptor，PXR）、甘油二酯酰基转移酶2（diacylglycerol acyltransferase 2，DGAT2）、过氧化物酶体增殖剂激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPARγ）和肝X受体α（liver X receptorα，LXRα）的mRNA和蛋白表达水平，最终导致细胞内甘油三酯含量趋于稳定。该研究证明了壳寡糖的抗高脂血症能力与其聚合度密切相关，壳二糖可以降低CD36和DGAT2这两个非酒精性脂肪肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）的重要指标，从而具备逆转病变的潜力。非酒精性脂肪肝病与高血脂症密切相关，Zhao等[19]通过对各种单体分子的建模计算，确定CD36作为DP（聚合度）2～3的壳寡糖降脂活性的分子靶点，阐明其可能通过阻断CD36的中心腔，抑制游离脂肪酸（free fatty acids，FFAs）的转运，从而实现对NAFLD的替代性干预。Qian等[20]酶解制备DP2～3的壳寡糖，高脂模型小鼠经其治疗后，肝毒性脂质尤其是甘油三酯和游离脂肪酸显著降低，脂质相关通路被调节，该实验再次证实其抑制FFAs合成相关基因和炎症相关基因表达的能力。上述研究充分证明，低聚合度、低分子量的壳寡糖在对抗高血脂相关疾病中可以扮演重要的角色。虽然低聚合度壳寡糖用于改善NAFLD具有良好前景，但也有研究指出，如果每日膳食中低聚合度壳寡糖的添加比例超过5%，可能会增加肠道胆固醇的摄取以及肝脏胆固醇积聚，对肝脏造成不可逆的损伤[21]。因此，若要进行功能性食品或临床药物的开发，后续需进一步的研究来确定低聚合度壳寡糖的合适剂量。

1.2.2 壳寡糖与动脉粥硬化及冠心病 高血脂与动脉粥样硬化、冠心病等普遍存在联系。医药级低聚合度壳寡糖可以通过提高低密度脂蛋白受体（low density lipoprotein receptor，LDL-R）的表达，有效降低非高密度脂蛋白（non-high density lipoprotein，non-HDL）颗粒中胆固醇的积累，降低血管斑块中巨噬细胞含量和脂质组成，让血管斑块趋于稳定，因此可对抗动脉粥样硬化[22]。Jiang等[23]研究表明，给临床患者服用食品级DP4～10的壳寡糖可以显著改善左室射血分数，降低肝脏谷丙转氨酶（Alanine aminotransferase，ALT）、谷草转氨酶（Aspartate aminotransferase，AST）水平，因此可缓解冠心病患者的疼痛和疲劳感。

1.3 壳寡糖与酒精性肝肠损伤

我国的酒文化源远流长，与人们日常生活密切相关。但是长期过量饮酒可能会对肝脏和肠道带来不可修复的损伤。给雄性SD大鼠投食低聚合度壳寡糖可以降低肝脏细胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）酶家族中CYP2C、CYP3A和CYP4A的蛋白质表达及其活性，引起肝肾II期解毒反应[24]。聚合度较高的壳寡糖能显著降低酒精肝损伤小鼠血清ALT、AST活力，虽然肝脏系数的恢复指标不如阳性药物，但MDA含量，抗氧化作用的SOD活力和谷胱甘肽含量相比阳性药物效果稍好，且毒理作用更小[25]。因此聚合度较高的壳寡糖有通过抑制氧化应激从而缓解肝损伤的潜力。Shi等[26]研究结果显示壳寡糖增加跨上皮细胞电阻（trans-epithelial electrical resistance,TEER）和细胞间通透从而促进肠屏障的完整性，低浓度壳寡糖（200μg/mL）预处理IPECJ2细胞可有效降低炎性细胞因子IL-6和IL-8的表达，在大鼠结肠炎模型中，相比较高浓度的壳寡糖，中浓度（600μg/mL）能减轻炎症，杯状细胞和黏膜得到有效保护。徐颖[27]研究表明中高浓度的壳寡糖可以降低酒精灌胃大鼠模型肠组织血浆中D-乳酸、二胺氧化酶含量及IL-1β、TNF-α、IL-6等促炎因子的含量和mRNA表达，改善小肠平滑肌伸缩性，恢复小肠健康水平。因此低聚合度的壳寡糖是否可以在较低浓度下改善酒精所致肝肠炎症，值得进一步的深入研究。

壳寡糖聚合度或分子量与代谢综合征的预防和控制密切相关，根据相关模型研究结果本文将其主要作用机制列为表1，供后续研究参考。

表1 不同聚合度或分子量壳寡糖改善代谢综合征的作用机制Table 1 Mechanism of chitooligosaccharideswith different degree of polymerization or molecular weight in improving metabolic syndrome

2 壳寡糖与癌症

研究和开发预防或治疗癌症的药物具有强烈的社会需求。有文献指出在20世纪70年代早期，壳寡糖的抗癌活性首次被报道[28]。后续研究表明，壳寡糖的分子量与抗癌功能密切相关[29]。最新研究指出，相比壳寡糖的分子量，壳寡糖的聚合度这一表述更为精确。聚合度为5～12的壳寡糖对人宫颈肿瘤细胞系中的C33A细胞系具有极为显著的抗肿瘤活性，此聚合度主要通过显著增加C33A细胞自噬体的数量、促进破坏性自噬、诱导氧化应激、增加Bax/Bak表达、升高caspase-3以及caspase-9水平、降低Bcl-2表达、诱导细胞凋亡等一系列过程使癌细胞增殖受到抑制[30]。而聚合度较低（2～6）的壳寡糖可抑制大鼠体内HCT116结肠癌细胞的生长，且与浓度呈正相关；HCT116结肠癌细胞有丝分裂、晚期凋亡和S细胞周期阻滞，BAK的mRNA表达增强，抗凋亡基因BCL-2和BCL-xl下降，NF-κB通路失活，从而促进凋亡[31]。因此，纯度高并且聚合度范围窄的壳寡糖有望开发为新型癌细胞抑制剂，通过作用于合适的分子靶点发挥其抗癌活性。

除了直接的抗肿瘤作用，壳寡糖还可以与放疗协同作用，起到辅助治疗癌症的作用。近期的相关研究表明，壳寡糖与X射线结合处理结肠癌细胞SW480和胃癌细胞BGC823、MKN45和SGC7901，相比单纯的X射线处理，不仅加快了癌细胞的凋亡速率，同时还造成癌细胞周期相位分布的偏离，细胞周期分布的改变可以显著降低癌细胞对X射线的防御能力，导致辐射敏感性增加，使得癌细胞更容易凋亡[32−33]。因此，壳寡糖本身不仅有促进癌细胞凋亡的作用，还有希望成为辅助癌症放射治疗的增敏剂。

研究表明，已经确诊的早期癌症患者，采用环氧化酶-2（Cyclooxygenase-2，COX-2）抑制剂治疗，可以阻止恶性肿瘤的进一步发展，有可能让恶性肿瘤消退并改善预后[34]。早期实验研究表明，水溶性壳聚糖可以抑制人结肠癌细胞COX-2蛋白的表达[35]。近年来Wu等[36]用氮氧甲烷和硫酸右旋糖酐诱导建立小鼠结直肠癌模型，设立壳寡糖治疗组和模型组，以及每天换笼（交换生活环境）治疗组，结果显示，与治疗组或模型组相比，换笼治疗组的肠道微生物群落结构存在明显差异，壳寡糖通过降低疾病活性指数、肿瘤发病率和多样性以及结肠上皮细胞中COX-2、IL6、TNF-α、IL-1、IL-10和IKK的mRNA水平，保护小鼠免受结肠癌细胞感染。目前，针对多种癌细胞的体外实验表明，壳寡糖对于膀胱癌、前列腺癌、肺癌、肝癌、白血病、宫颈癌和结直肠癌等[37]大多数致死率高的癌症都有一定的疗效，表2中显示了近年来壳寡糖抗肿瘤的主要作用机制，壳寡糖相比目前临床使用的药物毒副作用更低，因此具有开发成为癌症食源性抑制剂的潜力。

表2 不同聚合度或分子量壳寡糖的抗肿瘤作用机制Table 2 Antitumor mechanism of chitooligosaccharides with different degree of polymerization or molecular weight

3 壳寡糖与退行性疾病

3.1 壳寡糖与阿尔茨海默病

阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）通常以中枢神经系统功能退化和进行性认知障碍为特征，是一种进行性神经退行性疾病，其症状包括记忆丧失、空间定向障碍和智力明显下降等，患者逐渐丧失认知功能，并最终导致死亡[38]。

大量证据表明，慢性炎症和氧化应激在神经退行性疾病中发挥着重要作用。近年来，有研究表明，壳寡糖是乙酰胆碱酯酶和乙酰胆碱酯酶的抑制剂，可以通过抑制氧化应激和神经炎症来缓解认知障碍的进展，从而成为AD研究中的一个热点。与β-淀粉样蛋白（aggregated amyloid-β，Aβ）和白细胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）相关的慢性炎症反应是阿尔茨海默病的病理学基础，近期李筱筱等[39]探究了低分子量壳寡糖对β-淀粉样蛋白Aβ1-42致痴呆大鼠的学习记忆及血清抗氧化功能的影响，发现COS在改善大鼠记忆力的同时，显著提高血清中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活力，减少丙二醛（malonic dialdehyde，MDA）以及蛋白质羰基的含量，增强了脑清除活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）的能力，降低了β-淀粉样蛋白诱导的氧化应激损伤。Jiang等[40]用化学合成的N-乙酰壳寡糖（Nacetyl chitooligosaccharides，NA-COS）探 究 其 对AD大鼠老年痴呆症模型的活性，结果表明N-乙酰壳寡糖组可以显著预防CA1区神经元变性和神经元丢失，显示出对海马神经的修复；同时显示出对乙酰胆碱的有效抑制，脑组织MDA含量降低，SOD和GSH-Px水平升高，抑制氧化应激。此外，老年人的脑组织中活性铁、铜、锌的异常积累和分布具有神经毒性，可引起神经氧化应激和大分子损伤，其中铜离子引起的氧化应激可能在AD的发病机制中起主导作用，低分子量壳寡糖能减弱铜离子诱导的神经毒性，其诱导的信号传导能激活发挥神经保护作用的Nrf2靶点，同时下调氧化应激，减弱神经损伤[41]。综上所述，这些发现表明壳寡糖从抗氧化，缓解神经细胞炎症和修复某些神经元等方面为治疗和预防提供益处。

3.2 壳寡糖与骨关节炎

骨关节炎是最常见的衰老相关的关节疾病，其主要表现为关节软骨退化、软骨细胞凋亡、软骨下骨重塑、炎症/滑膜炎、骨赘形成等引起的关节疼痛和功能障碍。AMPK与关节炎的相关性受到很多研究者的关注。聚合度较高的水溶性壳聚糖已被报道能缓解兔前交叉韧带模型的COX-2的表达等炎症体征，刺激人滑膜细胞AMPK活性而产生抗炎作用[42]。纯化后的低聚合度壳寡糖通过p38MAPK信号通路调控IL-1β诱导软骨细胞凋亡的模型具有三种平行机制：恢复细胞外基质（extracellular matrix，ECM）降解和合成的平衡；下调诱导型一氧化氮合酶（induciblenitric oxide synthase，iNOS）表达水平；抑制线粒体依赖性凋亡程序，包括线粒体膜电位和Bcl-2、Bax和caspase-3蛋白水平的变化[43]。该研究充分证明壳寡糖具有抗细胞凋亡和保护软骨的特性，有希望为骨关节炎的预防提供一种安全有效的策略。相关研究的总结见表3。

表3 不同聚合度或分子量壳寡糖改善退行性疾病的作用机制Table3 Mechanism of chitooligosaccharideswith different degreesof polymerization or molecular weight in improving degenerative diseases

4 壳寡糖的其他生物活性

4.1 壳寡糖的免疫调节活性

4.1.1 壳寡糖提高免疫力 随着年龄的增长，人体免疫系统发生退化，不仅降低了对外来特异性抗原的免疫反应，而且普遍表现出免疫功能的失衡，最终导致各种疾病的发生。

小鼠脾CD11c+树突状细胞（SDCs）作为成熟的抗原呈递细胞，能有效地激活和诱导T细胞分泌细胞因子，调节细胞和体液免疫反应。此外，当SDCs被激活时，它自身会产生许多细胞因子，如IL-10、IL-12、IFN-γ还有TNF-α，高聚合度壳寡糖可增强SDCs表面T细胞活化分子的表达，这一过程中Toll样受体4（TLR4）起到桥梁作用[44]。已知壳寡糖具有免疫活性的前提下，采用传统法、酶解法、微波辐射法分离出聚合度为DP 2～5、DP 3～5、DP 2～6的壳寡糖，三者均不以计量依赖关系调节免疫活性，其中DP 2～6显著提高脾脏指数、刺激迟发型超敏反应表现出最强活性[45]。因此，与其他单体相比，壳六糖单体的免疫调节作用或许是后期实验的重点研究方向。壳寡糖即使在最大测试浓度下（1000μg/mL）仍对小鼠巨噬细胞增值有促进作用，虽然刺激巨噬细胞分泌一氧化氮效果不如低浓度组，但明显高于对照组，此外提高免疫抑制小鼠的脾脏和胸腺指数、吞噬指数、淋巴细胞增殖、自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）活性和抗氧化活性，通过增加CD4+/CD8+脾细胞的比例延长小鼠放射性损伤存活率，提示壳寡糖可在体内外表现出显著的免疫刺激性[46]。将D-半乳糖皮下注射于小鼠颈背部8周构建衰老模型，与阳性对照相比，高浓度壳寡糖能更好改善老年小鼠脾脏和胸腺指标，抑制免疫器官退化，一定程度提高非特异性免疫功能，同时有效降低模型小鼠的丙二醛水平和血清IgG和IgM水平，提高免疫应答和体液免疫能力，在此基础上通过抗氧化对肝肾功能起到了保护作用，总体表现为免疫力的提高[47]。这些研究表明，壳寡糖对增强先天免疫系统和适应性免疫系统都是有益的。

4.1.2 壳寡糖缓解过敏性哮喘 过敏性哮喘是一种由抗原特异性免疫反应驱动的呼吸道慢性炎症，聚合度3～5的壳寡糖可以通过抑制MAPKs途径显著下调大鼠过敏性哮喘模型的哮喘细胞因子（IL-4、IL-13）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的蛋白水平，同时降低由鸡卵清蛋白（OVA）激发介导的Th2型细胞因子蛋白生成，下调促炎细胞因子表达，从而减轻过敏性哮喘的症状[48]。IgE是评价过敏状态的决定性指标，测定Th1型特异性指数IgG2a以及Th2型特异性指数IgG1，也能很好地反映过敏程度。虾原肌球蛋白致敏模型小鼠的研究表明，壳寡糖降低了血清lgE和IgG1的表达，提高了IgG2a水平，而且聚合度越高效果越好。此外，壳寡糖组小鼠的粪便和血清中组胺含量也明显低于模型组[49]。因此，相对聚合度较高的壳寡糖有望成为缓解过敏性哮喘的膳食补充剂。

4.2 壳寡糖的组织再生活性

壳寡糖在皮肤和神经组织损伤后再生方面的研究取得了进展。组织损伤后的愈合过程包括止血、炎症、增殖和成熟等多个步骤，依次渐进并且相互重叠[50]。早期研究关注的是壳聚糖和壳寡糖的止血能力，通过测定胶原酶活性和组织结构，证实壳聚糖、壳寡糖均可改善胶原酶活性，促进伤口愈合，并且脱乙酰度越高，分子量越低，止血能力越强，其中氨基葡萄糖改善胶原酶活性最好[51]。聚合度接近7的壳寡糖具有诱导神经组织再生的功能，在大鼠坐骨神经损伤模型中，植入的壳寡糖诱导了雪旺细胞的增殖，后者对于截肢轴突的延长至关重要[52]。以环磷酰胺构建的大鼠卵巢衰老模型为例，灌胃聚合度2～6的壳寡糖有效增加了卵巢卵泡数以及生殖干细胞的蛋白表达，后者与壳寡糖的浓度呈正相关，说明该聚合度的壳寡糖可促进生殖细胞增殖、分化，一定程度上恢复卵巢功能[53]。由此可见，壳寡糖在再生医学领域的相关研究有望获得进一步发展。

4.3 壳寡糖的抗菌活性

壳寡糖的抗菌活性受到了许多研究者的关注，有研究表明低分子量的壳聚糖或壳寡糖对临床上重要的革兰氏阳性和革兰氏阴性菌（如蜡样芽孢杆菌、大肠埃希菌、小肠结肠炎耶尔森菌和地衣芽孢杆菌）具有高效的灭杀作用[54]。此外，壳寡糖对皮肤真菌也有抑制作用，在受到真菌感染的豚鼠模型中，聚合度4～11的高纯度壳寡糖强烈抑制了皮肤癣菌的生长，效果优于对照药物氟康唑，后者是目前临床上广泛使用的抗真菌药。壳寡糖有更高的安全性、生物降解性和生物相容性，因此具备开发成新型抗真菌药的潜力[55]。近年来，壳寡糖接枝粘胶纤维的复合物表现出对白色念珠菌极强的抑制，抑制率高达99%，可为诸多真菌感染的生殖疾病提供治疗可能[56]。虽然壳寡糖的抗菌机制尚未阐明，有待进一步的研究，但目前壳寡糖及复合物已经在食品保鲜和皮肤外科临床上得到广泛的应用。

4.4 壳寡糖的抗氧化活性

保护细胞免受活性氧的氧化损伤十分重要，活性氧高于正常水平将导致活性氧氧化应激，进而引起糖尿病、高血压、癌症和哮喘等疾病[57]。通过对过氧化氢、DPPH自由基和Fe2+的清除作用的测定，确定了壳寡糖分子量与抗氧化性能的关系。总体而言，壳聚糖对自由基或离子的清除能力随分子量降低而增强，随脱乙酰度增加而增强[58]。Zhang等[59]构建阿霉素（Doxorubicin）诱导的大鼠心肌病模型，经壳寡糖治疗后，心脏组织得到有效保护，其机制是通过激活MAPK介导的Nrf2/ARE通路，减轻线粒体依赖的细胞凋亡和氧化应激，从而逆转阿霉素造成的损伤。Lan等[60]研究了壳寡糖抗氧化性能的影响，与丁基羟基茴香醚（butylated hydroxy anisole，BHA）相比，在相同的药物浓度（0.06 g/L）下，COS对DPPH自由基的清除率为50.19%～61.77%，而BHA仅为24.52%～36.10%；COS对于DPPH氧自由基的清除率为32.94%～40.31%之间，而BHA仅为23.45%～30.02%；COS对过氧化氢的清除率为61.65%～86.21%，而BHA仅为38.07%～49.10%；COS对于铁还原抗氧化能力（FRAP）的清除率为44.24%～42.62%，而BHA仅为23.73%～24.93%。有研究表明，在阿霉素肾病大鼠模型中，羧甲基壳寡糖可提高抗氧化酶活性，有效减轻细胞过氧化损伤，从而保护肾小球足细胞膜[61]。这些研究表明，作为抗氧化剂的壳寡糖在食品领域和生物医学领域效果出众，有必要对其衍生物或复合物进行更深入的研究。

4.5 壳寡糖的促药物吸收活性

早期有研究表明壳六糖对小肠上皮无严重的膜损伤，却可以打开小肠上皮细胞间的紧密连接，从而通过细胞旁途径改善亲水性大分子化合物的肠通透性，进而促进异硫氰酸荧光素标记右旋糖酐和胰岛素在大鼠小肠的吸收[62]。近年来Zhang等[63]采用环闭法研究SD雄性大鼠降钙素肠肺吸收，与其他单体组分相比，聚合度更高、带更多正电荷的壳六糖显示出更好的生物粘附作用，同时还能使上皮细胞间的紧密连接变得松弛，这一机制增强了大鼠肠道和肺对降钙素的吸收。因此壳六糖在促进治疗性肽以及蛋白质药物等大分子的吸收方面具有良好前景。壳寡糖对中药成分的促吸收作用也有报道，其能显著提高金银花连翘口服液中连翘苷A和绿原酸的肠通透性和生物利用度，当灌胃的壳寡糖浓度为25 mL/kg时两种成分吸收率分别提升至1.85%和2.7%[64]。这些研究表明，壳寡糖的促进药物吸收活性具有一定的开发潜力。

由于制备或购买的壳寡糖的聚合度、分子量、脱乙酰度或N-氨基葡萄糖上的电荷分布不尽相同，因此其可能发挥出不同作用的生物活性或可促使生物活性化合物的新发现，表4总结了近年来壳寡糖与某些生物活性的相关内容，以供参考。

表4 不同聚合度或分子量壳寡糖的生物活性作用机制Table 4 Bioactive mechanism of chitooligosaccharideswith different polymerization degreesor molecular weights

5 结论与展望

已有研究表明，壳寡糖具有改善2型糖尿病、减轻高血脂症、稳定血管斑块、对抗动脉粥样硬化及冠心病、减轻酒精性肝肠损伤、抗肿瘤、增敏癌症放射治疗、缓解阿尔茨海默病与骨关节炎等退行性疾病、提高免疫力、减轻过敏性哮喘症状等重要的功能特性，将其应用于功能性食品具有较为明朗的前景。不过，已有研究仍然存在一些问题，有待进一步研究加以解决：首先，目前研究主要集中在细胞水平和动物模型，距离功能性食品的开发和生产和还有一定的距离；其次，研究采用的壳寡糖的聚合度存在较大差异，而且很多团队使用自行制备的壳寡糖，使得其他团队难以直接参考并开展后续相关研究；最后，壳寡糖单体较为昂贵，只有少数研究团队对其功能特性开展研究。从研究现状来看，后续研究需要解决壳寡糖单体的规模化制备，再围绕壳寡糖单体及其衍生物的功能特性开展更深入的研究。