活性多糖及其研究進(jìn)展

1、活性多糖研究綜述活性多糖研究綜述摘要：摘要：多糖是自然界含量豐富的重要生物大分子之一，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和多方面的功能活性?；钚远嗵堑难芯恳殉蔀槎嗵茄芯款I(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)熱點(diǎn)。本文綜述了活性多糖提取、分離純化和結(jié)構(gòu)解析，以及多糖所具有的免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、降血糖、抗氧化等生理功能。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：活性多糖；提取純化；多糖結(jié)構(gòu)；生理功能PolysacideResearchSummaryAbstract:Polysacideisoneofthe

2、imptantbiologicalmacromoleculespolysaciderichnaturewhichhasacomplexstructuremanyfunctionalactivity.Polysacidehasbecomeahotresearchinthisfield.Thispaperreviewsthepolysacideextractionseparationpurificationstructuralanalysi

3、sitsphysiologicalfunctionofimmunomodulatyantitumantiviralloweringbloodsugarphysiologicalfunctionantioxidationsoon.Keywds:polysacideextractionpurificationpolysacidestructurephysiologicalfunction多糖及其復(fù)合物是來(lái)自于高等植、動(dòng)物細(xì)胞膜和微生物細(xì)胞壁

4、中的自然界含量豐富的天然大分子物質(zhì)之一，與人類生活緊密相關(guān)對(duì)維持生命活動(dòng)起著至關(guān)鶯要的作用，和蛋白質(zhì)、核酸、脂類構(gòu)成了最基本的4類生命物質(zhì)[1]。生物體內(nèi)多糖除單獨(dú)存在外，也有以結(jié)合方式存在的復(fù)合多糖，如與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起的蛋白多糖、糖蛋白，與脂質(zhì)結(jié)合的脂多糖等。1988年英國(guó)的RadelIlacher等幾位多年從事糖類研究的科學(xué)家首次提出了“糖生物學(xué)”(Glvcobiology)，宣告了糖生物學(xué)這一分支學(xué)科的正式誕生[2]。美國(guó)、日本

5、、歐盟等政府機(jī)構(gòu)爭(zhēng)相增加相關(guān)研究和經(jīng)費(fèi)投入，致力于糖類研究?，F(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)表明一切重要的生命活動(dòng)，如細(xì)胞識(shí)別都有糖鏈的參與。在第一屆國(guó)際糖工作年會(huì)上，會(huì)議主席宣稱“生物化學(xué)中最后一個(gè)重大前沿，糖生物學(xué)的時(shí)代正在加速到來(lái)！”[3]。美國(guó)《科學(xué)》雜志于2001年3月23日出版了一期專輯“糖和糖生物學(xué)”，表明對(duì)多糖的研究在國(guó)際學(xué)術(shù)界日益得到重視，其中對(duì)多糖結(jié)構(gòu)和生物功能的研究成為繼蛋白質(zhì)和核酸之后探索生命奧秘的第3個(gè)里程碑。糖生物學(xué)、糖醫(yī)藥

6、學(xué)和糖化學(xué)的研究已成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)。多糖來(lái)源廣泛且無(wú)毒，近年來(lái)各國(guó)學(xué)者從各種生物體內(nèi)提取了大量的生物活性多糖，這些多糖在免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化和降血糖等方面顯示出良好的應(yīng)用前景。是比較理想的藥物和保健食品基料。今后將有越來(lái)越多的具有不同活性的多糖被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于臨床。1多糖的分離純化多糖的分離純化多糖既可存在于細(xì)胞壁外，又可存在于細(xì)胞壁內(nèi)。若從動(dòng)、植物中提取多糖，就要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎，使多糖容易釋放出來(lái)。因破碎后的細(xì)胞，其中

7、的脂類物質(zhì)也易連同多糖被提取出來(lái)，故需預(yù)先脫脂。一般采用醇和醚類物質(zhì)浸泡或回流提取來(lái)除去脂質(zhì)此時(shí)一些脂溶性色素也容易被除去。脫脂后的樣品再用于多糖的提取。以水、鹽溶液、稀酸或稀堿在不同條件下提取。提取液濃縮后經(jīng)透析、沉淀、干燥得到粗多糖。當(dāng)用堿性溶液提取時(shí)，需要在低溫條件下提取，避免多糖發(fā)生降解。近年來(lái)，微波、超聲和酶法輔助提取技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用于多糖的提取[47]。提取得到的多糖溶液一般含有較多雜質(zhì)。首先需考慮除去多糖提取液中的蛋白質(zhì)。常

8、用的脫蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法及酶法等[8]，其中Sevag是脫除蛋白質(zhì)的經(jīng)典方法[910]。但其效率不高(需要提取3次以上)，且多糖會(huì)有一定程度的損失。多糖中也常含有一些色素(游離色素或結(jié)合色素)，根據(jù)其性質(zhì)可采取不同的脫色方法。目前常用的脫色方法有離子交換法、氧化法、金屬絡(luò)合物法和吸附法(纖維素、硅藻土、活性炭)等[1113]。DEAE一纖維素法是通過(guò)離子交水溶性降低，黏度升高，這些都不利于多糖活性的發(fā)揮，

9、如茯苓多糖由于支鏈過(guò)長(zhǎng)而不具有抗腫瘤活性，需經(jīng)過(guò)控制性氧化水解，降低支鏈長(zhǎng)度，才具有活性。以低聚糖為支鏈時(shí)，低聚糖的聚合度也在一定程度上影響多糖衍生物活性大小。支鏈的分支度（degreeofbranch，DB）是指平均每個(gè)糖單位所具有的分支數(shù)目，也稱取代度（degreeofsubstituteDS）。要使分支多糖產(chǎn)生生物學(xué)活性必需達(dá)到一定的取代度要求。也并不是DB越高，活性越強(qiáng)，真菌多糖Pestalotan是一種高度分支化的葡聚糖，DB

10、高達(dá)2.8，活性低，經(jīng)過(guò)氧化還原處理將部分葡萄糖分支還原成羥基后，DB降至1.0，在大鼠體內(nèi)的抑瘤率從57%提高到92.3%?？梢?jiàn)，DB大小與多糖活性緊密相關(guān)，DB過(guò)大或過(guò)小都無(wú)法使多糖活性達(dá)到理想狀態(tài)，因此，每種多糖都存在最佳DB，如以葡萄糖為分支的各種分子質(zhì)量的葡聚糖在DB=0.200.33內(nèi)抗腫瘤活性最強(qiáng)，而以硫酸基取代葡萄糖基后的硫酸葡聚糖，其產(chǎn)生抗病毒活性的最佳DB為1.5左右。支鏈的位置也影響分支多糖的活性。關(guān)于取代基的位置

11、對(duì)分支多糖活性的影響，目前研究還不多，這主要有賴于多糖定向修飾方法和分離技術(shù)的進(jìn)一步完善。2.2高級(jí)結(jié)構(gòu)多糖主鏈的柔韌性在一定程度上決定其活性大小。多糖主鏈的柔韌性由多糖分子內(nèi)氫鍵和取代基的靜電排斥作用共同形成。對(duì)硫酸化高山紅景天多糖的結(jié)構(gòu)分析顯示，經(jīng)硫酸化修飾后，多糖的主鏈變得高度伸展，鏈的韌性增強(qiáng)，抗腫瘤活性提高可見(jiàn)，多糖主鏈的柔韌性在增強(qiáng)多糖生物學(xué)活性中的作用不容忽視。硫酸化多糖主鏈的柔韌性在其抗病毒活性方面同樣起著重要作用，鏈的

12、柔性降低與抗病毒活性增強(qiáng)有關(guān)，γ卡拉膠主鏈的柔性低于K卡拉膠，其抗病毒活性也遠(yuǎn)高于后者。一般認(rèn)為，空間構(gòu)像比初級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)多糖活性的影響更大，多糖的特定空間構(gòu)像是其產(chǎn)生生物學(xué)活性所必需的，如具有抗腫瘤活性的香菇多糖呈三股螺旋結(jié)構(gòu)，多糖藥物裂褶多糖也能形成類似三股螺旋的對(duì)稱螺旋結(jié)構(gòu)。多數(shù)研究認(rèn)為，生物學(xué)活性較強(qiáng)的多糖（尤其是葡聚糖），一般都具有規(guī)則的空間構(gòu)像，向香菇多糖中添加尿素或二甲亞砜可導(dǎo)致失去其三股螺旋構(gòu)像，其活性也隨之消失；向水不溶的

13、裂褶多糖中添加尿素或氫氧化鈉，則可誘導(dǎo)產(chǎn)生規(guī)則的空間構(gòu)像，從而表現(xiàn)出抗腫瘤活性，這些都表明，規(guī)則的空間構(gòu)像與多糖的生物學(xué)活性密切相關(guān)。關(guān)于多糖具備何種空間構(gòu)像時(shí)活性最強(qiáng)這一問(wèn)題也有不同的報(bào)道，一般認(rèn)為，三股螺旋構(gòu)型是多糖最具活性的空間構(gòu)像，但Saito等人分離出具有單股螺旋構(gòu)像的多糖，并證實(shí)其活性比具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的多糖活性更強(qiáng)多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)（尤其是空間構(gòu)像）與活性的關(guān)系由于受到多糖空間結(jié)構(gòu)測(cè)試手段的限制，目前研究較少，也尚無(wú)定論，還有

14、待進(jìn)一步研究。2.3多糖理化性質(zhì)2.3.1溶解度多糖溶于水是其發(fā)揮生物學(xué)活性的首要條件如從茯苓中提取的多糖組分中不溶于水的組分不具有生物學(xué)活性水溶性組分則具有突出的抗腫瘤活性。降低分子質(zhì)量是提高多糖水溶性從而增加其活性的重要手段。一種真菌多糖不溶于水在大鼠體內(nèi)僅有微弱的抑瘤活性5mgkg劑量時(shí)抑瘤率為57%降低分子質(zhì)量后完全溶于水1mgkg劑量可使抑瘤率達(dá)到100%。向多糖引入分支可在一定程度上削弱分子間氫鍵的相互作用從而增加其水溶性如

15、具有α葡聚糖構(gòu)型的靈芝多糖不溶于水羧甲基化后溶解性提高在體外也表現(xiàn)出一定的抗腫瘤活性經(jīng)紅外色譜分析經(jīng)羧甲基化后α葡聚糖在3400cm1處的羥基伸縮振動(dòng)峰變窄且向高波長(zhǎng)方向振動(dòng)說(shuō)明分子間的氫鍵在引入羧甲基分支后被破壞。有些含有疏水分支的多糖不溶于水經(jīng)過(guò)氧化還原成羥基多糖后才溶于水從而產(chǎn)生生物學(xué)活性。由此可見(jiàn)降低分子質(zhì)量、引入支鏈或?qū)χф溸M(jìn)行適當(dāng)修飾均可提高多糖溶解度從而增強(qiáng)其活性。2.3.2分子質(zhì)量多糖分子質(zhì)量越大分子體積越大不利于多糖跨