多糖的研究方法和现状
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徐, 冯教授: 抗心肌缺血作用 多糖作为药物的最大特点是毒副作用很小
但是 多糖的研究必竟起步较晚
----各方面尚须进行深入的研究 ----大量新的活性多糖有待于研究与开发 ----作用机制有待于完善
多糖的构效关系的研究是寻找高活性 多糖及深入研究多糖作用机制的基础
最近 作用机理研究 -------进展快
机体 免疫细胞 多糖 ----分子水平
-------激活 --------释放出细胞间传导的信息Cytokine
-------再作用于免疫细胞 ---------体内协同作用
最终 抑制肿瘤生长
多糖在机体免疫反应中相当于抗原 ----免疫细胞可识别多糖
---迅速被多糖诱导激活产生免疫反应
多糖作用机理研究集中于: 1.多糖与免疫细胞是否有分子水平接触? 2.怎样接触? 免疫细胞表面是否存在识别
多糖的研究方法及其现状
活性多糖的研究 ----正在形成中的热点
方积年
中国科学院上海药物研究所
2004.11.
生命的四大物质：
蛋白质 核酸 脂类 多糖
六十年代以后, 随着现代仪器 分析方法的飞速发展,使人们能成 功的分离纯化和鉴定生物体内微量 活性物质, 从而对糖特别是多糖的 认识产生了飞跃。
1995年Hirabayashi提出 “类似于基因密码, 可 能也存在多糖密码”的论点.
多糖的研究己愈来愈受到人们的关注.
——国内外正在形成热点
生物细胞 特征:
繁殖(复制)⇌凋亡
----平衡
平衡破坏: 细胞过度增生---组织表
面大体积堆积(肿瘤)---增生
细胞基因突变(癌)
癌细胞源于正常细胞 找既抑制癌细胞又不
阐明 多糖---靶细胞上受体 -------分子水平药物设计 -------重要指导意义
多糖 分子内及分子间 较强氢键作用 -------不溶于水 ---影响活性
大量实验表明 衍生化 ----水溶性提高----活性提高
——近代研究另一热点
多糖衍生化两种方法
1.不溶性多糖 水解 醇解 酶解 如 碱不溶性多糖 (β-Glucan 与甲壳素复合物)---甲
2) 多糖的体内药物代谢动力学研究困难
3) 多糖在分子水平下与蛋白质,核酸等其 他分子相互作用的认识还不清楚. 由于目 前有关多糖的药理研究主要局限于观察多 糖在体外或体内的生物效应, 要达到分子 水平,细胞水平还需大量研究.
己有的实验证明影响多糖生物活性的主要 因素：
分子量,分枝度,高级结构,溶解度,粘度等
伤正常细胞----困难
多糖是一种免疫调节剂 (激活机体免疫反应)
但也有少数多糖具直接杀死癌细胞作用
或两者俱存
---- 治疗机体免疫功能受到严重损伤的癌症 和爱滋病
----治疗多种免疫缺损疾病和某些细菌,病 毒引起的疾病
----多糖还具有明显的抗病毒、抗感染、降 血糖、降胆固醇、降血脂以及最近我们实验室 发现的刺激神经细胞生长作用
多糖--大分子---分子内的糖苷键有较强的
旋转性 -------决定了多糖的二级结构
氢键,范德华力,色散力和疏水性等非共
价作用
--------决定了多糖的三级结构
蘑菇类产生具抗肿瘤作用的多糖: 分子量 10万至100万 分枝度为2:3至1:5
三股螺旋立体结构的β-葡聚糖
香菇多糖,云芝糖肽,裂褶菌多糖 -------正式在临床上应用
愈来愈多的研究发现, 人的生命过程几 乎都与糖链有关:
如 细胞间通讯, 识别和相互作用 细胞的运动和粘附 病原与宿主细胞的作用 等等.
这是因为糖链携带着生物信息. 它在细 胞表面的分子识别过程中起着决定性作用.
血型 ----红血球表面糖链末端糖基的不同
恶性肿瘤细胞与正常细胞的不同 ----糖链的不同
衍生化基团取代
---多糖中羟基中H 原 子---
改变氢键作用---成盐—改善溶解性
羧甲基化 硫酸化 磷酸化
羧甲基化 (1) 多糖(0.15M NaOH, 95oC, 2h)—残 渣水洗至中性---悬浮于0.06%NaCl---醋酸调pH至 4.5(50oC 6h)---悬浮液pH调至碱性---氯乙酸反应--羧甲基化多糖钠盐.
聚糖 (显著免疫及抗肿瘤活性) ----美国专利报导
---己应用于灵芝 灰树花 巨大口蘑 水溶性好 抗癌活性高的衍生物
目前研究得较为深入：
高等真菌(主要是蘑菇类)产生的 β-葡聚糖
某些植物产生的具抗补体作用的 果胶类多糖
ห้องสมุดไป่ตู้
影响构效关系研究:
1) 多糖的化学平面结构测定比较困难, 特 别是含有几种糖残基的杂多糖, 至于决定多 糖活性的高级结构(三维结构)测定更难.因为 多糖是水溶性胶状物质不能结晶,这样限制了 用通常X-衍射方法去测定立体结构.
(2)多糖均匀分散异丙醇中---加粉状NaOH--搅拌---氯乙酸进行非均相反应----产物
硫酸化 在质子惰性溶液(DMSO, DMF)中进行---
加入一定比例氯磺酸吡啶盐---控制温度及时间 ---获得不同取代度的硫酸酯化多糖
可以上述两种方法结合
如: 分枝的 α-(1→3)-Glucan 先去侧链, 再羧甲基化---获得线状羧甲基葡
壳素酶解去甲壳素---水溶
甲酸解 多糖---99%HCOOH降解---99%EtOH沉淀---溶
解,透析---冻干---formalated derivatives
Smith降解 pH3-5水溶液—0.1M NaIO4 氧化---NaBH4 还原
---部分酸水解---Polyalcohols
2. 半合成方法
多糖的受体? 3.免疫细胞激活后如何协同作用杀死癌细胞?
研究至今 有的已阐明
如: 发现 β-Glucan与免疫细胞(单细胞,巨噬细胞, 中性粒细胞,自然杀伤细胞)---发生特异性结合---活 化信号传导途径---调节细胞因子释放
1997发现人体单细胞表面的受体
多糖对机体作用后 细胞因子(TNF-α, IL-1,2)浓度 显著↑
正在深入研究中: ß -D-(1→3)-Glucan ----抗肿瘤
水溶 水不溶 不同立体结构(单螺旋 三螺旋 无规线团 半柔顺链 聚集体)
不同构象-----不同活性
----由于细胞表面受体蛋白具特定构象---只识别 特殊构象多糖
杂多糖 糖蛋白 α-D-(1→3)-Glucan -------显著抗肿瘤
但是 多糖的研究必竟起步较晚
----各方面尚须进行深入的研究 ----大量新的活性多糖有待于研究与开发 ----作用机制有待于完善
多糖的构效关系的研究是寻找高活性 多糖及深入研究多糖作用机制的基础
最近 作用机理研究 -------进展快
机体 免疫细胞 多糖 ----分子水平
-------激活 --------释放出细胞间传导的信息Cytokine
-------再作用于免疫细胞 ---------体内协同作用
最终 抑制肿瘤生长
多糖在机体免疫反应中相当于抗原 ----免疫细胞可识别多糖
---迅速被多糖诱导激活产生免疫反应
多糖作用机理研究集中于: 1.多糖与免疫细胞是否有分子水平接触? 2.怎样接触? 免疫细胞表面是否存在识别
多糖的研究方法及其现状
活性多糖的研究 ----正在形成中的热点
方积年
中国科学院上海药物研究所
2004.11.
生命的四大物质：
蛋白质 核酸 脂类 多糖
六十年代以后, 随着现代仪器 分析方法的飞速发展,使人们能成 功的分离纯化和鉴定生物体内微量 活性物质, 从而对糖特别是多糖的 认识产生了飞跃。
1995年Hirabayashi提出 “类似于基因密码, 可 能也存在多糖密码”的论点.
多糖的研究己愈来愈受到人们的关注.
——国内外正在形成热点
生物细胞 特征:
繁殖(复制)⇌凋亡
----平衡
平衡破坏: 细胞过度增生---组织表
面大体积堆积(肿瘤)---增生
细胞基因突变(癌)
癌细胞源于正常细胞 找既抑制癌细胞又不
阐明 多糖---靶细胞上受体 -------分子水平药物设计 -------重要指导意义
多糖 分子内及分子间 较强氢键作用 -------不溶于水 ---影响活性
大量实验表明 衍生化 ----水溶性提高----活性提高
——近代研究另一热点
多糖衍生化两种方法
1.不溶性多糖 水解 醇解 酶解 如 碱不溶性多糖 (β-Glucan 与甲壳素复合物)---甲
2) 多糖的体内药物代谢动力学研究困难
3) 多糖在分子水平下与蛋白质,核酸等其 他分子相互作用的认识还不清楚. 由于目 前有关多糖的药理研究主要局限于观察多 糖在体外或体内的生物效应, 要达到分子 水平,细胞水平还需大量研究.
己有的实验证明影响多糖生物活性的主要 因素：
分子量,分枝度,高级结构,溶解度,粘度等
伤正常细胞----困难
多糖是一种免疫调节剂 (激活机体免疫反应)
但也有少数多糖具直接杀死癌细胞作用
或两者俱存
---- 治疗机体免疫功能受到严重损伤的癌症 和爱滋病
----治疗多种免疫缺损疾病和某些细菌,病 毒引起的疾病
----多糖还具有明显的抗病毒、抗感染、降 血糖、降胆固醇、降血脂以及最近我们实验室 发现的刺激神经细胞生长作用
多糖--大分子---分子内的糖苷键有较强的
旋转性 -------决定了多糖的二级结构
氢键,范德华力,色散力和疏水性等非共
价作用
--------决定了多糖的三级结构
蘑菇类产生具抗肿瘤作用的多糖: 分子量 10万至100万 分枝度为2:3至1:5
三股螺旋立体结构的β-葡聚糖
香菇多糖,云芝糖肽,裂褶菌多糖 -------正式在临床上应用
愈来愈多的研究发现, 人的生命过程几 乎都与糖链有关:
如 细胞间通讯, 识别和相互作用 细胞的运动和粘附 病原与宿主细胞的作用 等等.
这是因为糖链携带着生物信息. 它在细 胞表面的分子识别过程中起着决定性作用.
血型 ----红血球表面糖链末端糖基的不同
恶性肿瘤细胞与正常细胞的不同 ----糖链的不同
衍生化基团取代
---多糖中羟基中H 原 子---
改变氢键作用---成盐—改善溶解性
羧甲基化 硫酸化 磷酸化
羧甲基化 (1) 多糖(0.15M NaOH, 95oC, 2h)—残 渣水洗至中性---悬浮于0.06%NaCl---醋酸调pH至 4.5(50oC 6h)---悬浮液pH调至碱性---氯乙酸反应--羧甲基化多糖钠盐.
聚糖 (显著免疫及抗肿瘤活性) ----美国专利报导
---己应用于灵芝 灰树花 巨大口蘑 水溶性好 抗癌活性高的衍生物
目前研究得较为深入：
高等真菌(主要是蘑菇类)产生的 β-葡聚糖
某些植物产生的具抗补体作用的 果胶类多糖
ห้องสมุดไป่ตู้
影响构效关系研究:
1) 多糖的化学平面结构测定比较困难, 特 别是含有几种糖残基的杂多糖, 至于决定多 糖活性的高级结构(三维结构)测定更难.因为 多糖是水溶性胶状物质不能结晶,这样限制了 用通常X-衍射方法去测定立体结构.
(2)多糖均匀分散异丙醇中---加粉状NaOH--搅拌---氯乙酸进行非均相反应----产物
硫酸化 在质子惰性溶液(DMSO, DMF)中进行---
加入一定比例氯磺酸吡啶盐---控制温度及时间 ---获得不同取代度的硫酸酯化多糖
可以上述两种方法结合
如: 分枝的 α-(1→3)-Glucan 先去侧链, 再羧甲基化---获得线状羧甲基葡
壳素酶解去甲壳素---水溶
甲酸解 多糖---99%HCOOH降解---99%EtOH沉淀---溶
解,透析---冻干---formalated derivatives
Smith降解 pH3-5水溶液—0.1M NaIO4 氧化---NaBH4 还原
---部分酸水解---Polyalcohols
2. 半合成方法
多糖的受体? 3.免疫细胞激活后如何协同作用杀死癌细胞?
研究至今 有的已阐明
如: 发现 β-Glucan与免疫细胞(单细胞,巨噬细胞, 中性粒细胞,自然杀伤细胞)---发生特异性结合---活 化信号传导途径---调节细胞因子释放
1997发现人体单细胞表面的受体
多糖对机体作用后 细胞因子(TNF-α, IL-1,2)浓度 显著↑
正在深入研究中: ß -D-(1→3)-Glucan ----抗肿瘤
水溶 水不溶 不同立体结构(单螺旋 三螺旋 无规线团 半柔顺链 聚集体)
不同构象-----不同活性
----由于细胞表面受体蛋白具特定构象---只识别 特殊构象多糖
杂多糖 糖蛋白 α-D-(1→3)-Glucan -------显著抗肿瘤