多糖的分子修饰研究进展

第26卷 第3期2008年9月 贵 州 科 学GU I ZHOU S CI ENCE V o.l 26,N o .3

Sept .2008

收稿日期:2007-01-25

基金项目:贵州省优秀科教人才省长基金,贵州省自然科学基金(基合字(1999)3105)

作者简介:张难(1982-),女,重庆人,在读硕士研究生,主要从事多糖结构修饰研究.邱树毅,(1963-),男,教授,博士.通讯作者,E -m ai:l s yq i u @gz u .

多糖的分子修饰研究进展

张 难1,2,吴远根1,3,莫莉萍4,张永凤1,邱树毅1,3,王文平

1,3(1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳 550003;2.贵州大学生命科学学院,贵州 贵阳 550025;3.贵州大学化学工程学院,贵州 贵阳 550003;4.贵阳市生产力促进中心,贵州 贵阳

550002)摘 要 多糖是重要的药用活性成分,具有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节活性等多种功能,而多糖的分子

修饰能够提高它原有的活性或增加新的活性.本文详细阐述了多糖的硫酸化、磷酸化、乙酰化等分子修

饰及其对生物活性的影响,最后对多糖的分子修饰及其应用进行了展望.

关键词:多糖;分子修饰;生物活性

中图分类号 O 629.12 文献标识码 A 文章编号 1003-6563(2008)03-0066-06

PROGERSS I N MOLECULAR M ODIFICAT I ON OF POLYS AC -

CHAR I DES

Z H AN G N an 1,2,W U Yuan -Gen 1,3,M O L i -P ing 4,Z H AN G Y ong-F eng 1,Q IU Shu-Y i 1,3,W AN G W en -

P ing 1,3

(1.G u i zhou K ey L aborato ry of F er m en tati on Eng i neering and B i ophar m acy ,Gu i y ang 550003;2.Coll ege of

L ife Science ,G u i zhou U niversity ,G u i yang 550025;3.Schoo l of Chem ical Eng i neer i ng ,G uizhou U niversity ,

G u i yang 550003;4.Gu i yang P roductivity P romo ti on Center ,G uiyang 550002)

ABSTRACT Po lysacchar i des are t he i m portant med i c i ne i ng red i ent ,wh ich play si gn ifican t ro le i n anti-

t umo r ,i m m un it y m odu l a tion and anticoagulation .T he struct ura l mod ificati on of po lysacchar i des can no t on l y

enhance t he ir intrinsi c activ iti es ,but a lso i ncrease the undiscovered acti v iti es .In th i s paper ,t he m ethods of

struct u ra lm odifica ti on such as sulfa ti on ,phosphory l a ti on and acy lati on i n po l ysaccharides and the ir i n fluence on

b i o l og ical activ i ty are i n troduced ,and t hen t he structural m odificati on and app licati on o f po l ysaccharides are

prospec ted .

K EY WORDS po lysacchar i de ,mo lecu l a r mod ifi cation ,b i o log ica l ac tiv iti es

多糖(po l y sacchari d es)在自然界蕴藏丰富,种类繁多,主要有植物多糖、动物多糖、海藻多糖和微生物多糖.多糖是一种重要的生物活性成分,具有重要的医疗价值,有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节等多种的药理作用.随着糖生物学和糖化学的发展,多糖的生物活性越来越受到人们的重视,有关多糖生物活性的研究有了长足的进步和发展.海带多糖(Lam i n ria Jap onica po lysaccharides)是海带中提取的一种具有生物活性的海藻

多糖,经初步鉴定海带多糖具有抗突变活性[1].壳聚糖(ch itosan)具有生物粘附性和多种生物活性,且能有

效地增强亲水性药物在鼻腔和肠上皮的吸收,作为缓释辅料有着广阔的应用前景

[2].据研究,团核褐孔菌(X an t h ochrous rheades )液的粗多糖对大鼠有抗胃溃疡活性

[3].灵芝(Ganoder ma lucidum )胞外多糖有抗肿瘤活性,且能明显提高小鼠的免疫力[4].香菇多糖(Lentinan,LNT )是香菇(lentinus edodes )为适应外界环境,在生长过程中形成的一种具有独特生理活性的物质,其化学结构属于吡喃葡聚糖,现代药理学研究证明,香菇多糖具有抗肿瘤,抗凝血和免疫调节活性的重要药理作用,是优良的天然药用活性成分,具有重要的学术价值和广阔的应用前景,也成为了人们研究的重点之一[5].

已完成的研究证实,多糖的活性直接或间接地受到其分子结构的影响.多糖的结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构.采取一定的方法对多糖分子结构进行适当修饰可以改变多糖的活性.目前对多糖进行修饰的常见方法有硫酸化、磷酸化、乙酰化、烷基化、磺酰化、羧甲基化等.此外,其它修饰方法,如酶法、超声波、酸降解等在多糖分子修饰中也有较好的运用

[6,7].多糖经过分子修饰后,其生物活性有一定的提高

[8],甚至还增加了新的功能,如天然香菇多糖具有抑制肿瘤的作用,而硫酸化后显示出较高的抗H I V 的活性[9].随着对多糖构效关系研究的不断深入,针对多糖的化学修饰也显得越来越重要,本文就近年来多糖分子修饰的方法和修饰后的生物活性的变化进行了简单综述.

1 多糖的分子修饰

多糖分子修饰的方法有很多,主要分为物理方法、化学方法和生物方法.除了对多糖主链进行修饰外,也可以对其支链进行修饰.根据修饰前后分子量的变化,可以把多糖修饰分成两大类,一类是对多糖分子进行接枝修饰,增加多糖的功能基团和分子量,提高其生物活性;另一类是对多糖进行降解修饰,降低多糖的分子量,提高其在水相中的溶解度,从而提高其活性.

1.1 多糖分子的接枝修饰

1.1.1 多糖分子的硫酸化修饰

硫酸化修饰是多糖修饰中常见的方法之一,其修饰结果是将硫酸基团加到多糖的糖基上,修饰后的多糖称为硫酸多糖.一些天然多糖经过硫酸化修饰后得到了用途更为广泛的多糖衍生物.凝结多糖(cur d lan)是一种微生物多糖,它本身不具有生物学活性,经硫酸化修饰后的产物即硫酸化凝结多糖能有效抑制H I V -1在H 9细胞中的感染,与常规的抗H I V 药物相比,硫酸化凝结多糖具有抗H I V -1活性高、抗凝血副作用低的

特点,是一种有应用前景的抗H I V 药物[10].高山红景天(R hod iola sachalinensis A.Bor)中含有多种有效成

分,应用小鼠柯萨奇B5病毒模型,灌服硫酸化高山红景天多糖(RSP)后,感染病毒小鼠血液SOD 活性明显升高,LPO 含量下降,减少了自由基对机体细胞的损伤,使心肌及各脏器功能得到恢复和改善[11].茯苓(Po -ria cocos (S chw.)W o lf )为多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核,其中含有茯苓聚糖(pachy m an).未经化学结构改造的茯苓聚糖生物活性低,对肿瘤抑制率仅0.13%,且不溶于水,难以对其进行深入的药理研究及其临床制剂应用研究.硫酸化修饰后的茯苓多糖能溶于水,并增强了机体的免疫功能,具备抗肿瘤、抗病毒等活性[12].香菇多糖经硫酸化修饰后,其抗肿瘤、抗凝血和免疫调节作用得到很大提高

[13],而且具有了明显的抗

艾滋病毒的效果[7],可抑制H I V -1产生的病变[14].例如,YCP 是从海洋中的一种细丝状的真菌(K eissleriella s p .YS4108.)中获得的多糖.Fang H an 等

[15]以无水甲酰胺(FA )作为溶剂,用氯磺酸-吡啶复合物作硫酸化试剂,成功地对多糖YCP 进行了硫酸化修饰.实验结果表明,氯磺酸与YCP 的摩尔比率越高,取代度越高.当氯磺酸与YCP 的质量比为12B 1时,达到最大取代度1.3.对修饰后的YCP 进行活性分析,结果表明硫酸化YCP 可以明显提高抗凝血活性和抗血小板聚集活性.

Christian W.K ¾sbaue 和Vog lH.等[16-17]以无水二甲基甲酰胺(D M F)作为溶剂,在惰性气体保护下,分别对B -(1y 4)-半乳寡糖(galacto -o li g osaccharides)和线性半乳聚糖(li n ear(1y 4)-B -D -galactan)进行SO 3-吡啶复合物的硫酸化分子修饰.结果显示,硫酸化后的B -(1y 4)-半乳寡糖的聚合度较低(甚至是67 3期 张 难,等:多糖的分子修饰研究进展