酵母葡聚糖

酵母葡聚糖研究

摘要：酵母葡聚糖作为一类免疫多糖,其具有生物活性强,毒副作用低,属高效生物应答剂等特点而被广泛应用。文章论述了酵母葡聚糖的结构特点和生物活性及免疫作用机理,介绍了酵母葡聚糖的免疫学功能以及医学方面的应用现状,并综述了酵母葡聚糖在各种工业中的应用前景。

关键词：酵母葡聚糖结构特性免疫学作用应用

在1939 年人们提出啤酒酵母具有免疫增强作用,到20世纪60年代,研究人员发现提供免疫特性的主要因素是存在于酵母细胞壁的多糖成分[1]。1957年，Benacerarf和Sebestyn 发现静脉注射酵母细胞壁的酵母多糖可以提高巨噬细胞的吞噬活性,促进肝脏、脾脏巨噬细胞的增殖。随后,他们对酵母细胞壁多糖进行了纯化；发现酵母多糖的主要成分是β-葡聚糖、甘露聚糖和几丁质[2]。终于在1961年，Riggi等确定酵母多糖的活性成分是β-D-葡聚糖,所以人们就将这种具有免疫活性的酵母多糖称作酵母葡聚糖。

酵母葡聚糖具有免疫活性的这一发现开启了葡聚糖作为免疫活性物质的新纪元。酵母葡聚糖是第1个被发现具有免疫活性的葡聚糖,随后,酵母葡聚糖又被发现具有抗感染、抗肿瘤、抗辐射和促进伤口愈合等功能,是一种重要的生物效应应答剂(biological response modifiers ,BRM)。因此,开发利用酵母葡聚糖具有重要的应用前景。

1 酵母葡聚糖的结构研究

酿酒酵母细胞壁约占细胞干重15%-30%，糖成分约占细胞壁干重的50％～60％，酵母葡聚糖包括碱溶性和碱不溶性两种,其中碱溶性和碱不溶性的含量大致相当[3]。关于两种葡聚糖成分的详尽化学分析，Bacon 等（1969）提出酵母葡聚糖是由以β-1，3-葡聚糖为主、β-1，6-葡聚糖为辅的混合物组成。Manners 等所作的葡聚糖结构分析发现：85％的碱不溶性葡聚糖是β-1,3-连接，同时在链间穿插3％β-1，6-葡聚糖苷键，并且有着1450±150 的聚合度（DP），相当于240kDa 的分子量；其余15％的碱不溶性葡聚糖是β-1，6-键连接的，呈高度分支，含有约19％β-1，3-葡聚糖苷键，聚合度141±10，相当于22kDa的分子质量。从他们的结构分析来看，尚不清楚存在单分支还是多重分支，分子是呈层状、梳状还是树状结构。一些学者认为，低度的分支可便于线性链段的排列并形成螺旋结构，从而使得大分子具有一定的刚性和在水中不溶。

关于葡聚糖和其它细胞壁成分的相互关系，Peter等研究显示：壳聚糖通过其还原末端的β-1，4-糖苷键与β-1，3-葡聚糖链的非还原末端连接；甘露糖蛋白质(O-和N-糖苷键)与壳聚糖及β-1，3-葡聚糖相连接，这种连接是通过其与C-末端葡聚糖磷酸基肌醇（GPI）残基突起端连接而实现的。另外，Kapteyn等提出的所有4种细胞壁成分连接聚集成一个模块，以及充当着酵母细胞壁构建基团的其它物质。

2、酵母葡聚糖的免疫学研究

2.1酵母葡聚糖的免疫作用机理

免疫机制的初步研究自从人们发现β-1-3-D-葡聚糖具有免疫增强特性以来，国内外学者就一直对该葡聚糖的免疫作用机理进行不断的研究。经研究发现,β-1 ,3-D-葡聚糖可以刺激无脊椎动物血细胞的增加(相当于脊椎动物的白细胞增加) 和一些超氧化物歧化酶(SOD) 的产生,从而抵抗外来病毒、细菌的侵入,

属于一种非特异性的免疫应答反应。另外,这些具有免疫作用的因子通过非特异性免疫反应来调节机体免疫性能,需要受到激素的控制。

免疫机制的深入研究β-1-3-D-葡聚糖的免疫活性与它的支链的状况有关,

包括支链的数量、位置和长度[4]。试验证明,因为从不同的生物中分离到的葡聚糖的分支度和侧链的长度不同,所以它们的免疫活性就有所不同,这些发现为葡

聚糖免疫活性的研究提供了很大的帮助。随着研究的深入,人们还发现许多具有极其相似结构的β2葡聚糖,其抗肿瘤活性却有着较大差异,此种现象表明,多糖

结构与抗肿瘤活性之间的相互关系不仅涉及到多糖的初级结构,而且与它们的次级结构和构象形态等也有密切关系。长期的研究表明,在多糖骨架链上占优势的交替1,3-键连接,且具有1,6-键分支的β-葡聚糖往往具有较明显的抗肿瘤活性。若骨架结构主要由1 ,62键或其他1,2-和1,4-键连接,则抗肿瘤活性就很低。

经13C核磁共振谱分析推断,连接在β-1,3-葡聚糖骨架上的多羟基基团,对

抗肿瘤活性起重要作用。通过对具有抗肿瘤活性的β-葡聚糖进行X2衍射分析表明,它们绝大多数具有三股螺旋构象, 由氢键把β-1,3-键连接的D-葡聚糖残基

连接起来。然而通过α-1,3-键连接的D2葡聚糖是一种带状的单链构象,沿着纤维轴伸展而不是呈螺旋状, 所以没有抗肿瘤活性。水生植物中所含的酸性杂多糖及其降解产物,是通过β-1,3-键连接的D2半乳聚糖或甘露聚糖组成主链,不是D2葡

聚糖,显然也没有抗肿瘤活性。

2.2 酵母葡聚糖的免疫学功能

近年来，多糖的生物学功能不断被揭示，许多微生物、植物、动物多糖具有免疫调节功能，对肿瘤、心血管疾病的防治有独特的效果。一般认为，多糖的作用机制是通过与网状内皮系统、巨噬细胞、淋巴细胞、白细胞作用影响抗体、蛋白质、RNA、DNA 合成以及第二信使cAMP、cGMP 的水平及比例，诱导合成干扰素和补体。因此，多糖是一类非特异性的免疫促进因子。

2.2.1 增强免疫力

由于口服的酵母葡聚糖与其他的食物成分不同，它们不被胃和肠道中的酸或酶水解而直接通过小肠。小肠粘液细胞上的巨噬细胞通过葡聚糖受体吸收葡聚糖，然后激活这些细胞。β-1,3-D-葡聚糖通过刺激巨噬细胞,一种能够在保护和增强免疫系统方面发挥广泛作用的白细胞来发挥作用，保护身体不受有害物质的危害。巨噬细胞是涉及非特异性免疫的一类主要细胞，它能吞噬外来粒子并摧毁他们；巨噬细胞还给别的免疫细胞如B 细胞和T 细胞提供信号，使其朝被感染的部位移动；它还可以产生生长因子来修复受损组织。