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枸杞多糖的理化性质及其免疫调节 研究进展

2013-01-22董淑楠朱柯蕙印虹孙桂菊

中国医药生物技术 2013年1期
关键词:枸杞特异性多糖

董淑楠,朱柯蕙,印虹,孙桂菊

枸杞,茄科植物,果实可药食两用,具有滋补肝肾、益精明目的功效。枸杞多糖(lycium barbarum polysaccharide,LBP)已经被大多数研究认为是重要的有效成分。研究表明枸杞多糖具有抗老化、保护神经、抗疲劳、增强耐力、控制血糖、防治青光眼、抗氧化、抗肿瘤等作用[1],并且可以增强免疫力,对机体非特异性免疫功能及细胞免疫和体液免疫均具有显著的调节作用[2]。

1 枸杞多糖的组成及理化特性

1.1 枸杞多糖的化学组成

枸杞多糖分子量在 8 ~ 241 kD 之间[3],用不同的分离方法可将其分成 4 ~ 5 个组分。Zhang 等[4]分别用 0.05、0.1、0.25 和 0.5 mol/L 的 NaHCO3进行 DEAE 纤维素柱洗脱,得到 LBPF1 ~ LBPF5 5 个组分。其中 LBPF4 的聚糖部分(LBPF4-OL)具有(1→4)-β-半乳糖残基主链。甲基化分析表明 LBPF4-OL 上的一个大分支是(1→4)-β-半乳糖,主要的非还原端是阿拉伯糖。成分分析表明 LBPF4-OL 由鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖以 0.05∶1.33∶1 的物质的量比组成。LBPF4-OL 的分子量大约为 180 kD。

Lu 和 Zhao[5]通过傅里叶变换红外光谱学和高效液相色谱法分析表明,枸杞多糖主要由两种单糖构成,即葡萄糖和木糖,其物质的量比值为 1∶2.1。除葡萄糖和木糖外,枸杞多糖中还含有少量的阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖等单糖[6]和 18 种氨基酸[4],是酸性杂多糖的糖链与蛋白质的肽链以共价键的形式结合的含肽多糖[7]。

1.2 枸杞多糖的理化特性

1.2.1 物理性质 冷冻干燥得到的枸杞多糖为白色略带棕色纤维状疏松固体,不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂[3],无味,其水溶液 pH 值约为 6.8[8]。

1.2.2 化学性质 枸杞多糖的考马斯亮蓝染色反应呈阳性;斐林试验、碘-碘化钾反应呈阴性[3];三氯化铁反应呈阴性[8]。枸杞多糖可与蒽酮-硫酸反应生成蓝色化合物[9]。实验证明枸杞多糖不具有三股螺旋结构[10]。

1.2.3 红外光谱 枸杞多糖特征性的红外波段是 800 ~ 1200 cm-1、1450 ~ 1800 cm-1、2900 ~ 3000 cm-1和 3200 ~ 3600 cm-1[6]。张民和张声华[11]利用 SephadexG-200 色谱 柱分离得到 LBP-4,其红外光谱图中:3440 cm-1处宽峰 由 O-H 伸缩振动和 N-H 伸缩振动引起;1110 cm-1吸收峰由仲碳 -OH- 的 O-H 变角振动引起;1050 cm-1和 1020 cm-1吸收峰由伯碳 -OH 的 O-H 变角振动引起;1618 cm-1吸收峰由 -CONH 基团的 N-H 变角振动引起;1420 cm-1吸收峰由 C-H 伸缩振动引起,推断 LBP-4 中含有 -OH 和 -NH2或 -NH;2930 cm-1吸收峰由 -CH2基团的 C-H 伸缩振动引起;-COOH 或 -CO- 基团的 C = O 非对称伸缩振动引起 1618 cm-1吸收峰,-COOH 的 C-O 伸缩振动引起 1420 cm-1吸收峰,-COO 的 C=O 对称伸缩振动引起 1325 cm-1吸收峰,-COOH 的 O-H 变角振动引起 1240 cm-1吸收峰,表明 LBP-4 中含有 -COOH 基团;C-O 伸缩振动引起 1150 cm-1吸收峰表明 LBP-4 中含有 C-O-C 结构;960 cm-1吸收峰由鼠李糖的末端脱氧糖 -CH2- 引起;直立端基 C-H 变角振动引起 887 cm-1吸收峰表明 β-D-吡喃葡萄糖的存在;862 cm-1吸收峰表明呋喃峰的存在;775 cm-1吸收峰表明 D-吡喃葡萄糖的存在; 810 cm-1和 870 cm-1特征吸收峰表明甘露糖苷的存在。王建华等[12]利用 SephadexG-200 层析柱分离得到 LBP-2a,其在 3440 cm-1处宽峰由 O-H 伸缩振动(-OH)引起; 2920 cm-1吸收峰由 C-H 伸缩振动引起(CH2);1640 cm-1吸收峰由 C = O 非对称伸缩振动(-COOH)引起;1110 cm-1处的峰为 O-H 变角振动(二级 -OH);955 cm-1为末端脱氧糖 -CH2;902 cm-1为直立端基 C-H 变角振动(β 异头碳)。

1.2.4 紫外光谱 朱彩平等[13]用 SephadexG-75 凝胶色谱柱洗脱,合并主峰收集液得到纯品 LBP。将 LBP 的水溶液在 190 ~ 400 nm 紫外扫描,发现 LBP 在 260 nm 处无特征峰,说明多糖不含核酸,在 280 nm 处吸收不明显,说明多糖中的蛋白质含量较低。

2 枸杞多糖的免疫调节作用

免疫应答可以分为非特异性免疫应答和特异性免疫应答,免疫器官是免疫细胞发生、发育和成熟的场所,也是特异性免疫应答发生的主要场所,因此免疫器官的功能可直接影响免疫系统的功能[14]。所以增强机体的免疫功能应从免疫器官、非特异性免疫应答和特异性免疫应答 3 个方面 入手。

2.1 对免疫器官的影响

何彦丽等[15]发现经 LBP 治疗后的肝癌小鼠胸腺质量、胸腺指数及皮质厚度均有所恢复。免疫器官质量增加说明其中的免疫细胞数量增加,有利于增强机体的免疫力。

2.2 对非特异性免疫的作用

非特异性免疫的主要细胞包括巨噬细胞、树突状细胞(DC)、NK 细胞等和大量细胞因子[14]。

2.2.1 对巨噬细胞的调节作用 巨噬细胞具有识别、吞噬和摧毁异己细胞、生物体和物质的作用,是主要的抗原呈递细胞,在特异性免疫应答的诱导、调节和效应阶段起关键作用[14]。李若刚[16]报道用枸杞多糖治疗烧伤大鼠后可以显著提高大鼠腹腔吞噬细胞的吞噬能力。许忠新等[17]报道,在 50 ~ 100 μg/ml 浓度下 LBP 可明显提高巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤功能并增强巨噬细胞 TNF-α 的分泌。

2.2.2 对树突状细胞的调节 DC 是目前已知的功能最强的抗原提呈细胞,成熟的 DC 可使 T 淋巴细胞致敏并增强 T 淋巴细胞的杀伤活性,可释放某些可溶性因子促进 B 细胞的增殖与分化[14]。郝习等[18]报道 LBP 可以通过促进小鼠骨髓树突状细胞的成熟来达到抗瘤作用,表现为骨髓 DC 表面的 CD86(B7-2)、CD11α(LFA-1)和 IL-12 P40 的表达升高。CD86、CD11α 表达的升高可提高 DC 的抗原提呈功能,IL-12 P40 表达的升高可促使 T 细胞转化为杀伤性 T 细胞,提高 T 细胞的杀伤活性[19]。

2.2.3 对 NK 细胞的调节 NK 细胞无需抗原预先致敏,即可直接杀伤某些肿瘤细胞和病毒感染细胞,故在机体抗肿瘤、早期抗病毒和胞内寄生菌感染的免疫应答中起重要作 用[14]。刘彦平和李积东[20]报道,枸杞多糖对小鼠 NK 细胞活性有明显提高作用,可减轻环磷酰胺对 NK 细胞活性的抑制,提高免疫抑制小鼠 NK 的杀伤活性。刘旭宁等[21]报道,在高强度耐力运动中补充枸杞多糖可以增加 NK 细胞的数量,增强 IL-2 的活性。

2.2.4 对细胞因子的调节 细胞因子作为生物信息分子,具有调节非特异性免疫应答和特异性免疫应答,促进造血,以及刺激细胞活化、增殖和分化等功能[14]。张纯清等[22]发现 LBP 可以明显诱导脾细胞 IL-6、IL-8、IL-10 和 INF-β的产生。流式细胞检测分析表明 LBP 可促使 CD86 和 MHC-II 分子在巨噬细胞中表达,酶联免疫吸附法表明 LBP 可以加强巨噬细胞释放 TNF-α 和 IL-β。Wu 等[23]将枸杞多糖和地黄共同作用于 CCl4诱导的肝损伤小鼠,发现两者可降低肝脏内肿瘤坏死因子 α 和 IL-1β 的水平,抑制转化生长因子 β 和羟脯氨酸的水平,从而减轻肝细胞的坏死情况和肝纤维化的程度,提示枸杞多糖和地黄可通过免疫调节作用来减轻 CCl4对小鼠肝脏的损伤。

2.3 对特异性免疫的调节

2.3.1 对 B 淋巴细胞的作用 符古雅等[24]以某有色金属冶炼厂接触 NaF 的 28 名工人为观察对象,发现与服用前比较,服用复合枸杞多糖 1 周后,受试者血浆中 IgG、IgA、IgM 的含量均明显增加,提示复合枸杞多糖可以提高接触 氟化物者的免疫功能,尤其是提高机体 B 淋巴系统的功能。Ling 等[25]将 LBP3α 与流产披衣菌的 DNA 疫苗联合给药,与对照组相比,DNA 疫苗联合 LBP3α 组的血清抗体水平更高,增殖的活体淋巴细胞更多,IL-2、IFN-γ 的表达水平更高,小鼠脾脏菌体的清除更有效,Th1 免疫应答更强。Wang 等[26]发现,在活体内,用药前后雏鸡外周淋巴细胞的数量和雏鸡血清抗体滴度的变化显示,硫酸化后的 LBP 对增强机体的免疫应答能力更为显著。

2.3.2 对 T 淋巴细胞的作用 单铁英等[27]报道,NMBA 诱导食管癌大鼠外周血 CD4+CD25+Tr 细胞比例显著增加,CD4+T 细胞比例显著降低,经 LBP 预防性治疗后,大鼠外周血中 CD4+T 细胞、CD4+CD25+Tr 细胞占淋巴细胞的比例均有不同程度恢复,且作用显著,说明 LBP 可以通过抑制 CD4+CD25+Tr 细胞活化来纠正食管癌发生、发展过程中所致免疫细胞受抑状态,从而达到纠正食管癌大鼠免疫功能紊乱的作用。

李雷和盛伟均报道,枸杞多糖对排球和篮球运动员细胞免疫功能和体液免疫功能均具有改善的作用,其作用机制也是上调 CD3+、CD4+细胞亚群,提高 IgA、IgG 的浓度,下调 CD8+细胞亚群,使 CD4+/CD8+比值上升,使免疫应答的正调节占优势,即免疫应答增强[28-29]。

3 展望

综上所述,枸杞多糖具有明显的增强免疫的功效,这一功效具有广泛的应用前景,例如可以将 LBP 研制开发成新型人用疫苗佐剂,或与其他药物联合使用以增强药效。

枸杞作为一味传统的中药,临床使用历史久远,并且作为枸杞主要活性成分的 LBP 日益得到重视。但大多数报道只是呈现了实验结果,机制研究并不深入。今后应该从机制的角度进行更深层次的探讨和研究,为其广泛的应用前景提供科学依据。

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