多糖类物质的研究进展

多糖类物质的研究进展

李自明 11级食品科学与工程 111304023

摘要多糖是由10个以上单糖通过糖苷键连接而成的聚糖，在自然界中分布

极广，在高等植物、藻类、菌类及动物体内均有存在，是自然界含量最丰富的生物聚合物。人们对多糖的认识首先是把它看作食物中的能量来源。多糖作为药物始于1943年，但从20世纪60年代以来，人们逐渐发现多糖在抗肿瘤、肝炎、心血管疾病、衰老等方面有独特的生物活性，且细胞毒性极低。近年来，由于天然药物化学、药理学研究的不断深入，多糖分析手段得到突飞猛进的发展。研究发现，多糖可作为生命活动中核心作用的遗传物质，它能控制细胞分裂和分化，调节细胞的生长与衰老等多种复杂的功能。本文将对多糖的提取、分离纯化、组分分析以及生物活性等研究内容做一综述。

关键词多糖;分离纯化;结构分析;生物活性

1多糖的研究概况

多糖是除了蛋白质和核酸以外的一类重要的生物大分子, 虽然糖类的研究并不比蛋白质和核酸晚, 但其研究层次与水平还远远落后于蛋白质和核酸。20世纪70年代以来,随着免疫物质、生物膜及多种生物活性物质的研究表明, 糖类在生物体内具有各种关键的生物学功能, 因此糖类的研究成为人们关注的焦点。大量的药理实验表明,多糖类化合物具有免疫增强与调节、抗肿瘤、抗病毒、抗凝血、抗放射、抗衰老等作用。日本自20世纪80年代以来, 已有数种多糖应用于临床。近年来,日本及欧美学者引进现代分子生物学技术手段,加强对中药多糖活性决定簇等化学结构与功能关系的研究,并在柴胡、当归等中药的研究方面有了一定的突破。国内的研究起步较晚, 虽然已在云芝糖肽、银耳多糖等的研究中取得了一定的进展,但对药用多糖的研究仍多偏重于提取、分离、精制、化学组成等方面, 大多数品种尚处于实验阶段或仅用于滋补品和饮料,与国外相比仍有一定的差距。

2多糖的分离纯化与性质研究

2.1 多糖的提取分离与纯化

多糖是极性大分子化合物，大多采用不同温度的水、稀碱或稀盐溶液提取，尽量避免在酸性条件下提取，以防引起糖苷键的断裂。稀酸提取时，时间宜短，温度不宜超过50℃。由于水提时间长且效率低，酸碱提取易破坏多糖的立体结构及

活性。现有采用复合酶热水浸提相结合的方法提取多糖，复合酶多采用一定比

例的果胶酶、纤维素酶及中性蛋白酶。此法具有条件温和、杂质易除和得率高的优点。

多糖提取之后，其中还含有许多杂质要除去。一般首先利用多糖难溶于有机溶剂的特性，用乙醇或丙酮进行反复沉淀洗涤，除去一部分醇溶性杂质，然后用Sevag 等法脱游离蛋白质。用蛋白酶去除结合蛋白质，小分子杂质的除去可以用透析法。

至此，得到的溶液基本上是没有蛋白质与小分子杂质的多糖混合物。

分级（即将多糖混合物分离为单一的多糖）的方法很多，主要有以下一些方法：分部沉淀法、盐析法、金属络合法、季铵盐沉淀法、纤维柱层析法、纤维素阴离子交换柱层析法、凝胶柱层析法、超滤法、制备性区域电泳法和制备性高压液相

色谱法等，但大多数采用DEAE纤维素、DEAE、凝胶及其它凝胶柱层析法进行纯化，国外常采用LKB柱层析系统。

2.2 多糖纯度的鉴定

多糖的纯度不能用通常化合物的纯度标准来衡量，因为即使是多糖纯品，其微观也是不均一的。多糖的纯度只代表相似链长的平均分布。我们通常所说的多糖纯品实质上是一定分子量范围的均一组分。目前各国常用的纯度鉴定方法有：超离心、高压电泳、凝胶层析和旋光测定。现在应用较多的是HPLC法。通常要肯定某一多糖的均一性，必须要有两种方法以上的鉴定结果。

2.3 多糖分子量的测定

多糖的分子量测定至今仍是一个复杂的问题。现在还没有一种准确的测定方法。多糖的分子量只代表一定相似链长的平均配布。往往用不同的方法会测得不同的分子量，即使是同一多糖其重均分子量也会与数均分子量相差很大。目前常用的测定分子量的方法很多，如渗透法、超离心法、超过滤法、高压电泳法、粘度法、光散射法、还原末端法及聚合度法等，这些方法比较麻烦且误差较大。耐压合成凝胶的出现使得高效液相色谱法广泛应用于多糖的纯度和分子量的测定。它具有快速、高分辨率和重现性好等优点。而在实验室中最常用的方法是凝胶过滤法。

3 多糖的生物活性

3.1 对免疫系统作用

3.1.1 多糖对巨噬细胞功能的影响

在机体的免疫系统中，巨噬细胞由于其活跃的生物学功能尤其是在免疫应答和机体防御机制中的重要作用而一直受到重视。巨噬细胞能表达数十种受体，产生数十种酶，并能分泌近百种生物活性产物，是体内功能最为活跃的细胞之一。巨噬细胞具有吞噬功能，能主动吞噬和清除颗粒性外来抗原或直接杀伤病原微生

物；还能通过其产生的肿瘤坏死因子(TNFα)及NO等分子杀伤靶细胞，同时

产生多种生物活性物质，发挥其免疫调节作用。Ramesh H等[3]研究了胡芦巴半乳糖配甘露聚糖对大鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活性、人淋巴细胞HB4C5增殖和免疫球蛋白M分泌的活化作用。多糖碱提取部分B在10μg/ml 浓度下对大鼠腹腔巨噬细胞表现出40%的活化作用。对于HB4C5淋巴细胞，碱提取的多糖B能提高其活化百分率，对IgM分泌的影响在2.5μg/ml浓度下表现为24%的抑制作用。Bianco ID等从真菌细胞壁中发现的一种壳聚糖，能以剂量、时间依赖方式通过增强花生四烯酸的活性来激活巨噬细胞[4]。现研究发现从Panax quinquefolius

L.根茎中提取的多糖具有刺激肺巨噬细胞分泌TNFα的作用[5]。

3.1.2 多糖对淋巴细胞功能的影响

淋巴细胞是构成免疫器官的基本单位，在免疫应答过程中起核心作用。淋巴细胞分为T、B、NK、K、LAK细胞等[6]。T细胞在机体的细胞免疫和体液免疫诱导中均有重要作用，作为免疫效应细胞，主要有两方面功能：即作为TDTH介导迟发型超敏反应和作为T细胞直接杀伤靶细胞。B细胞通过其分泌的抗体行使其免疫功能。另外活化的B细胞还具有加工和提呈抗原给T细胞的作用。NK细胞即自然杀伤细胞，它既不需经抗原刺激，也不需要抗体参与，即能杀伤某些靶细胞。同时NK细胞也是一类重要的免疫调节细胞，它对T细胞、B细胞、骨髓干细胞等均有调节作用，并通过释放细胞因子对机体免疫功能进行调节。从多叶奇果菌C (rifolafrondosa)分离得到的多糖D一片段，能激活肿瘤患者体内的NK细胞，

使TNFα和干扰素(IFNγ)水平升高，同时还可通过激活巨噬细胞，使IL 12分泌增加，后者也是NK细胞的激活剂，可使NK细胞长期发挥细胞毒作用，

抑制肿瘤细胞的生长[1]。Park JI等用热水和碱水从一种韩国药用植物黄柏的皮层中提取、分离纯化得到一种杂多糖，表现出有效的B淋巴细胞刺激活性[2]。

3.1.3 多糖对抗体生成的影响

抗体与抗原特异结合，可直接中和具有毒性的抗原分子；抗体结合抗原后形成的复合物易被吞噬细胞吞噬清除；抗体又可与抗原结合后，再结合补体，使补体活化，杀伤病原体。Han SB等报道，从Platycodon grandiflorum (PG)根中分离的一种多糖能够显著地增加IgM的产生，促进B细胞增殖，刺激巨噬细胞内一氧化氮合酶(iNOS)的转录和产生[7]。Nergard CS等发现Vernonia kotschyana 的根茎可以治疗胃炎、十二指肠溃疡，而从其根茎中提取的多糖具有促进B细胞增殖、激活T细胞的作用[8]。

3.1.4多糖对细胞因子分泌的影响

细胞因子是由活化的免疫细胞和某些基质细胞分泌的一类小分子糖蛋白，具有多样生物学作用，包括促进靶细胞增殖分化、增强对感染的抵抗力、参与调节机体的免疫应答和炎症反应、影响细胞代谢等。从Phellinus linteus中提取的

PL多糖，通过产生NO和TNFα抵抗Yac1细胞的毒性作用，而起到免疫调节和抗肿瘤作用[9]。Anastase Ravion S等在研究天然硫酸化多糖的免疫

调节特性时发现，葡聚糖衍生物和褐海藻能影响LPS，刺激Mφ引起的致炎细胞因子释放[10]。

3.2多糖的抗肿瘤作用

多糖溶于水是其发挥生物活性的前提。作为药物多糖的研究已给肿瘤的化疗开辟了新的领域。Wang JC 等研究发现，通过调整C/N比例、pH值、温度，从Pleurotus citrinopileatus中提取的主要由葡萄糖和甘露糖组成的可溶性多糖SPPC，可以显著增加肺转移性肿瘤小鼠体内T细胞、CD4(+)细胞、CD8(+)细胞和巨噬细胞数量,抑制肿瘤细胞的增殖[11]。从枸杞中提取的多糖蛋白质复合体LBP3p 能作用S180肉瘤小鼠的免疫系统，表现为增强巨噬细胞的吞噬活性，促