海参多糖生物学活性及其作用机制研究进展

王静杰，钟 强，董春晖，李海静，王 浩，夏秀芳

（东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

海参是珍贵的药食兼用海洋动物，具有多种生物学活性成分如多糖[1]、皂苷[2]、多肽[3]、脑苷脂[4]和酚类等，其中海参多糖因其高生物学活性、低毒的特点成为新的研究热点。自2008—2020年，在中国知网和Science Direct数据库中分别以关键词“海参多糖”和“sea cucumber polysaccharide”进行搜索，得到已发表的相关论文191 篇，主要研究内容包括海参多糖的提取纯化、结构及生物学活性（图1A）。其中，研究海参多糖提取纯化的论文有20 篇，占相关论文总数的10.5%；研究其结构的论文有70 篇，占相关论文总数的36.6%；研究其生物学活性的论文有131 篇，占相关论文总数的68.6%。综上可知，关于海参多糖的重点研究内容为其结构及生物学活性。同时，与重点研究内容相关的论文篇数呈逐年增加的趋势（图1B）。

图1 2008—2020年海参多糖研究论文数量分布Fig. 1 Distribution of papers on sea cucumber polysaccharides published during 2008-2020

海参多糖的生物学活性主要表现在抗肿瘤[5]、抗氧化[6]、抗凝血[7]及抗帕金森病[8]等方面。从化学角度分析，海参多糖的生物学活性由其结构决定。海参多糖的两种主要形式包括海参岩藻糖基硫酸软骨素（sea cucumber fucosyl chondroitin sulfate，SC-FCS）和海参岩藻聚糖硫酸酯（sea cucumber fucoidan，SC-FUC），两者的结构特性如分子质量、单糖组成、一级结构及链构象（高级结构）间存在显著差异。因此，需要对两种海参多糖SC-FCS和SC-FUC的结构特性进行系统研究以明确其结构与生物学活性之间的关系，从而为开发基于SC-FCS或SC-FUC的具有特定生物学活性的保健品或药品等提供理论依据。

由于海参多糖的结构及生物学活性多样，且两者间关系紧密。因此，本文旨在对海参多糖的结构特性、生物学活性、作用机制以及构效关系进行系统综述，以期为海参多糖的精深加工及进一步商业化应用提供一定的参考。

1 海参多糖的结构特性

海参多糖的结构特性包括其分子质量、单糖组成、一级结构以及高级结构。在不同种类的海参中两种形式的海参多糖SC-FCS和SC-FUC的结构特性间存在较大差异。

1.1 海参多糖的分子质量

SC-FCS和SC-FUC的分子质量分布范围较广，分别为26.4～135.8 kDa和36.8～2 000.0 kDa。海参多糖分子质量的差异取决于海参种类和多糖种类。Dong Xiaodi等[9]分别从东海海参（Acaudina molpadioidea）和黑乳参（Holothuria nobilis）内提取SC-FUC，其分子质量分别为90.8 kDa和135.8 kDa。Li Shan等[10]从革皮氏海参（Pearsonothuria graeffei）中提取SC-FCS和SC-FUC，其分子质量分别为49.1 kDa和655.0 kDa。

1.2 海参多糖的单糖组成

海参多糖的单糖组成包括其所含单糖类型及单糖间组成比例，两种海参多糖SC-FCS和SC-FUC的单糖组成显著不同。

1.2.1 SC-FCS的单糖组成

SC-FCS主要由D-葡萄糖醛酸（glucuronic acid，GlcA）、N-乙酰-D-半乳糖胺（N-acetyl-β-D-galactosamine，GalNAc）、岩藻糖（fucose，Fuc）和硫酸盐组成。不同种类海参的SC-FCS单糖组成比例间存在较大差异。Chen Shiguo等[11]发现从革皮氏海参（Pearsonothuria graeffei）、挪威红参（Stichopus tremulus）、荡皮海参（Holothuria vagabunda）及美国肉参（Isostichopus badionotus）中提取SC-FCS，其单糖组成n（GlcA）∶n（GalNAc）∶n（Fuc）∶n（硫酸盐）分别为1.0∶0.8∶1.5∶2.6、1.0∶0.8∶1.2∶3.0、1.0∶1.1∶0.9∶2.7和1.0∶0.7∶0.9∶3.1，其中美国肉参中SC-FCS的硫酸基含量最为丰富，抗凝血活性最高。

1.2.2 SC-FUC的单糖组成

SC-FUC是由Fuc和硫酸盐构成的线性多糖，两者物质的量比与海参种类有关。白腹海参（Holothuria albiventer）[12]、大西洋海参（Holothuria coluber）[7]、象牙参（Holothuria fuscopunctata）[13]、美国肉参（Isostichopus badionotus）[14]及绿刺参（Stichopus chloronotus）[15]中SC-FUC的单糖组成n（Fuc）∶n（硫酸盐）分别为1.00∶0.83、1.00∶0.74、1.00∶1.41、1.00∶0.92和1.00∶1.30。而糙刺参（Stichopus horrens）和梅花参（Thelenota ananas）[13]中SC-FUC的n（Fuc）∶n（硫酸盐）相近，分别为1.00∶1.14和1.00∶1.19。

1.3 海参多糖的一级结构

海参多糖一级结构的研究主要侧重于其单糖间连接方式、支链及硫酸化模式。两种类型海参多糖SC-FCS和SC-FUC的一级结构间具有明显差异。

1.3.1 SC-FCS的一级结构

SC-FCS由多个重复的硫酸软骨素型主链（具有硫酸基岩藻糖分支）通过α-1,3-糖苷键连接而成。不同SC-FCS的主链结构基本一致（图2A）。然而，不同种类海参中的SC-FCS，由于其主链中硫酸基取代位置、硫酸基岩藻糖分支取代位置、硫酸基岩藻糖分支的硫酸化模式或硫酸化模式间的比例存在差异，导致其整体结构不尽相同。

SC-FCS的硫酸软骨素主链（[→GlcA→GalNAc→]n）中GalNAc单元的O4、O6或O4和O6位均可能发生硫酸基取代[16]，且在不同种类海参中的取代比例不同[17]。SC-FCS中硫酸基岩藻糖分支可能与硫酸软骨素主链中GlcA单元的O3位[18]、GalNAc单元的O4或O6位[19]相连。硫酸基岩藻糖分支的硫酸化模式主要有4 种，分别为α-L-Fuc3S、α-L-Fuc4S、α-L-Fuc2S4S和α-L-Fuc3S4S（S为硫酸基团）。其中，α-L-Fuc4S与多糖的抗氧化作用密切相关[20]，而α-L-Fuc2S4S与多糖的抗凝血作用密切相关[9]。洞穴海参（Massinium magnum）[21]和墨西哥海参（Holothuria mexicana）[18]中SC-FCS的岩藻糖分支硫酸化模式不同，分别为α-L-Fuc3S4S和α-L-Fuc4S、α-LFuc2S4S、α-L-Fuc3S4S。而与岩藻糖分支硫酸化模式相同的SC-FCS，其硫酸化模式间的比例也有差异。从白斑海参（Holothuria polii）[22]及地中海瓜参（Cucumaria syracusana）[23]中提取得到的岩藻糖基硫酸软骨素的硫酸化模式一致，均为α-L-Fuc2S4S和α-L-Fuc3S4S，但两者所占比例不同，在白斑海参（Holothuria polii）中α-LFuc2S4S和α-L-Fuc3S4S分别为46.0%和54.0%，在地中海瓜参中分别为57.5%和42.5%。

1.3.2 SC-FUC的一级结构

SC-FUC是由多个硫酸基岩藻糖重复单元通过α-1,3-糖苷键或α-1,4-糖苷键连接而成的线性多糖，其结构如图2B所示。迄今为止，从不同种类海参中提取的SC-FUC的一级结构均不同，它们具有不同的硫酸基岩藻糖重复单元、连接方式或硫酸化模式[13]。

图2 SC-FCS（A）[26]和SC-FUC（B）[12-13,15,24,31]的结构式Fig. 2 Structures of sea cucumber fucosyl chondroitin sulfate (A)[26]and sea cucumber fucoidan (B)[12-13,15,24,31]

SC-FUC的硫酸基岩藻糖重复单元包括4 种，分别为单岩藻糖重复单元、四岩藻糖重复单元、五岩藻糖重复单元和六岩藻糖重复单元。Shang Feineng等[13]发现糙刺参中SC-FUC由单岩藻糖重复单元构成，Yu Long等[24]发现海地瓜（Acaudina molpadioides）中的SC-FUC由四岩藻糖重复单元构成，Kariya等[25]发现刺参（Stichopus japonicas）中的SC-FUC由五岩藻糖重复单元构成，而Cai Ying等[12]发现白腹海参中的SC-FUC由六岩藻糖重复单元构成。SC-FUC中硫酸基岩藻糖有α-1,3-糖苷键连接和α-1,4-糖苷键两种连接方式。SC-FUC中硫酸基岩藻糖的硫酸化模式有4 种，分别为α-L-Fuc2S、α-L-Fuc3S、α-L-Fuc4S和α-L-Fuc2S4S，可能发生于每个岩藻糖基。

表1和表2分别总结了不同种属海参中SC-FCS和SCFUC的分子质量、单糖组成及一级结构。

表1 SC-FCS的结构特征总结Table 1 Summary of structural features of sea cucumber fucosyl chondroitin sulfate

1.4 海参多糖的链构象

1.4.1 SC-FCS的链构象

SC-FCS具有随机螺旋或刚性棒状链构象，其链构象由多种因素（分子质量、硫酸盐含量、海参种类及盐溶液浓度）综合决定。Mou Jiaojiao等[35]发现墨西哥海参（Holothuria mexicana）和仿刺参（Apostichopus japonicus）中多糖fCS-Hm与fCS-Aj具有相似的分子质量，其中fCS-Hm的硫酸盐含量相对较低，链构象更为延展。Li Shan等[10]发现虽然美国肉参（Isostichopus badionotus）多糖fCS-Ib较革皮氏海参（Pearsonothuria graeffei）多糖fCS-Pg具有更高的分子质量和硫酸盐含量，但是两者具有相似的随机螺旋链构象。表明除分子质量和硫酸盐含量外，还有其他影响SC-FCS链构象的关键因素。海参种类不同，SC-FCS的构象不同。由于多糖在低离子强度溶液中溶解时会发生聚集，因此，盐溶液的浓度也会影响其构象。仿刺参（Apostichopus japonicus）、美国肉参（Isostichopus badionotus）和革皮氏海参（Pearsonothuria graeffei）中的多糖fCS-Aj（0.15 mol/L NaCl、pH 7.4）[36]、fCS-Ib（0.2 mol/L NaCl）和fCS-Pg（0.2 mol/L NaCl）[18]具有随机螺旋链构象；梅花参（Thelenota ananas）中的fCS-Ta（0.1 mol/L NaCl、pH 7.4）[37]在随机螺旋和刚性棒状之间具有链构象；绿刺参中的多糖fCS-Sc（0.02 mol/L磷酸盐缓冲液）[38]具有刚性棒状链构象。

1.4.2 SC-FUC的链构象

SC-FUC在NaCl溶液[33]或磷酸盐缓冲液[15]中均呈现出柔性的随机螺旋链构象。海参种类的不同导致SC-FUC的柔性存在差异。Xu Xiaoqi等[36]发现海参多糖FUC-Aj比FUC-Ib和FUC-Am具有柔性更高的随机螺旋构象。与FUC-Am相比，虽然FUC-Ib在C2位置上增加了一个硫酸基团，但它仍然表现出与FUC-Am相似的柔性，表明硫酸化模式对链的柔性影响有限。Li Qiang等[15]发现来自绿刺参的FUC-Sc与来自仿刺参的FUC-Aj相比，其链构象具有更高的柔性。

2 海参多糖的生物学活性

海参多糖的主要生物学活性包括抗肿瘤、抗凝血、抗氧化和抗帕金森病，研究其活性效果及作用机制对于海参多糖的应用具有指导意义。同时，海参多糖的硫酸基岩藻糖分支、硫酸基含量、分子质量及硫酸化模式等结构特性与其生物学活性密切相关，两者间关系的研究对于相关药物的开发至关重要。然而，目前的构效关系研究主要针对于海参多糖的抗肿瘤、抗凝血及抗氧化活性，对于其抗帕金森活性与结构之间关系的研究较少。因此，本文将对海参多糖上述4 种主要生物学活性的效果及作用机制，以及抗肿瘤、抗凝血和抗氧化活性与结构间的构效关系进行介绍。

2.1 海参多糖的抗肿瘤活性

2.1.1 海参多糖的抗肿瘤活性效果

海参多糖SC-FCS和SC-FUC在抗肺癌、胰腺癌、乳腺癌、胃癌、肾癌、宫颈腺癌、肝癌、结肠腺癌等方面具有较好的活性。其中，SC-FCS的抗肿瘤活性高于SCFUC，这与SC-FCS具有硫酸基岩藻糖分支有关。张珣[39]从冰岛刺参、东海海参和梅花参中提取多糖SC-FUC并将其作用于肿瘤小鼠，发现3 种海参提取多糖SC-FUC抑瘤率分别为27.45%、21.65%和15.61%。李辉[40]发现SC-FCS可以显著抑制荷瘤小鼠肿瘤的生长，其平均抑制率为31.5%；同时，SC-FCS可以显著减少肺表面转移灶结节数量，平均抑制率为47.5%。Zou Shanmei等[41]发现海参多糖对正常小鼠的半数致死剂量（half maximal inhibitory concentration，IC50）均大于10 000 mg/kgmb，根据急性毒性分类标准认为海参多糖是完全安全的。

2.1.2 海参多糖的抗肿瘤作用机制

海参多糖直接作用于肿瘤组织（包括肿瘤细胞及肿瘤间质）或免疫细胞，通过抑制肿瘤细胞增殖、阻滞肿瘤细胞周期及核酸生成、抑制新生血管和阻滞肿瘤细胞转移以及激活免疫调节反应发挥其抗肿瘤作用（图3）。

图3 海参多糖的抗肿瘤作用机制Fig. 3 Antitumor mechanism of sea cucumber polysaccharides

2.1.2.1 阻滞细胞增殖

细胞增殖异常是肿瘤发生的主要特征，抑制肿瘤细胞的过度增殖是一种有效的治疗途径。p21作为细胞内的一种肿瘤抑制蛋白，海参多糖通过升高其表达水平，促进其与增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）的结合，从而对肿瘤细胞的生长产生抑制作用。Song Yang等[42]发现海参多糖能降低肝癌病灶数量、缩小最大癌结节的体积，其机制可能与其降低PCNA数量、升高p21的水平有关。

2.1.2.2 阻滞细胞周期及核酸生成

由于肿瘤细胞的生长周期不受控制，导致其细胞形态、功能和代谢异常，进而破坏正常组织器官的结构并影响其功能。Liu Xiaoxiao等[43]发现海参多糖可以增加抑癌基因p53和p21基因的表达，阻滞细胞周期。薛魁金[44]发现海参多糖能够促进胰腺癌细胞SWl990凋亡，并将细胞周期阻滞在G0/G1期，进而抑制其生长增殖。同时，海参多糖可明显抑制肿瘤细胞DNA的合成，从而达到抑制肿瘤生长的目的。

2.1.2.3 抑制血管新生和阻滞肿瘤细胞转移

肿瘤细胞转移会增强肿瘤对机体的损害作用，是肿瘤治疗失败的主要原因。Liu Xiaoxiao等[43]发现海参多糖可以下调核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）、细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）、p38及基质金属蛋白酶9的表达水平，减少细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的降解，阻滞肿瘤细胞转移。此外，新血管生成也是肿瘤细胞转移的关键步骤之一，海参多糖通过降低血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）水平抑制新血管生成，进而阻滞肿瘤细胞转移。

2.1.2.4 免疫调节

海参多糖可以通过激活多种免疫细胞（自然杀伤（natural killer，NK）细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞等）的调节作用发挥其抗肿瘤活性。作为抵抗肿瘤发展的第一道免疫防线，NK细胞可快速识别和裂解多种肿瘤细胞，在肿瘤细胞的免疫监视中发挥着重要作用，海参多糖可增强其活性。同时，海参多糖可以通过提高巨噬细胞的吞噬功能发挥其抗肿瘤作用。此外，海参多糖通过增强肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、降低T细胞生长因子白细胞介素2（interleukin 2，IL-2）的表达，上调分化簇（cluster of differentiation，CD）3+、CD4+和CD8+T细胞的水平，在抗肿瘤免疫调节中发挥重要作用。Song Yang等[42]发现低剂量的海参多糖可增加肝癌大鼠血清IL-2水平，降低TNF-α水平，高剂量的海参多糖通过增强NK细胞的杀伤作用，上调CD3+、CD4+和CD8+T细胞的表达水平，进而有效抑制肝癌细胞的生长。

2.1.3 海参多糖抗肿瘤活性与结构的关系

2.1.3.1 硫酸基岩藻糖支链及硫酸基含量

海参多糖的抗肿瘤活性与其硫酸基岩藻糖支链和硫酸基含量密切相关。SC-FCS中硫酸岩藻糖支链的存在使其具有较SC-FUC更高的抗肿瘤活性。Ustyuzhanina等[16]发现具有硫酸岩藻糖支链的海参多糖SC-FCS，其抗肿瘤活性高于线性多糖。同时，海参多糖硫酸基含量越高，其抗肿瘤活性越高。张珣[39]从冰岛刺参、东海海参和梅花参中提取SC-FUC，发现3 种SC-FUC的硫酸基含量分别为29.31%、26.79%和23.42%，且其抗肿瘤活性与其硫酸基含量呈正相关。

2.1.3.2 分子质量

海参多糖的分子质量对其抗肿瘤活性具有显著影响，与天然海参多糖相比，解聚后的低分子质量多糖表现出增强的生物学活性。这可能有两方面的原因：一方面，分子质量减小导致多糖构象发生转变，使其具有更大的延展趋势且更为坚硬，从而具有更高的抗肿瘤活性[45]；另一方面，低分子质量多糖的扩展构象可能会产生更多的活性位点，从而有助于增加其抗肿瘤活性。Li Junhui等[46]发现解聚多糖的分子质量较天然多糖低，其具有更好的抗肿瘤增殖作用及抗肿瘤细胞迁移效果。

2.2 海参多糖的抗凝血活性

2.2.1 海参多糖的抗凝血活性效果

人体内凝血系统发生紊乱将出现凝血异常，最终导致血管堵塞，形成缺铁性心脏病等心脑血管类疾病，危害人体健康[47]。研究表明海参多糖具有较强的抗凝血活性，同种海参中SC-FCS的抗凝血活性高于SCFUC[7]。不同种海参中SC-FCS的抗凝血活性有所差异。Chen Shiguo等[11]通过活化部分凝血活酶时间（activated partial thromboplastin time，APTT）法测定美国肉参、革皮氏海参、挪威红参和荡皮海参中多糖的抗凝血生物效价，发现fCS-Ib和fCS-St的效价分别为135 IU/mg和183 IU/mg，与传统抗凝剂肝素（效价为150 IU/mg）相当，而fCS-Pg和fCS-Hv的效价（分别为35 IU/mg和42 IU/mg）低于肝素。

2.2.2 海参多糖的抗凝血作用机制

海参多糖通过激活血浆中抗凝血酶（antithrombin，AT）或肝素辅助因子II（heparin cofactor，HCII）的表达，从而抑制内源性和外源性凝血途径中的凝血因子（IIa和Xase）活性，发挥其抗凝血作用。APTT和凝血酶时间（thrombin time，TT）分别代表多糖通过凝血级联的内源性和外源性途径抑制血液凝固。Li Junhui等[48]发现海参多糖以剂量依赖的方式延长APTT和TT，表明其对内源性和外源性凝血途径均具有抑制作用。AT和HCII是血浆中的抗凝蛋白酶，通过封闭凝血因子的活性中心使其灭活起到抗凝血作用。Chen Shiguo等[14]发现海参多糖可通过AT/HCII灭活凝血因子IIa。内源性凝血因子Xase是抑制内源性凝血途径的最后一个靶酶，已成为开发具有潜在生理和治疗应用的安全抗凝剂的主要靶点[49]。海参多糖衍生的寡糖可有效抑制Xase，从而达到抗凝血作用[50]。海参多糖的抗凝血作用机制如图4所示。

图4 海参多糖的抗凝血作用机制Fig. 4 Anti-coagulation mechanism of sea cucumber polysaccharides

2.2.3 海参多糖抗凝血活性与结构的关系

2.2.3.1 硫酸化岩藻糖分支及硫酸化模式

硫酸化岩藻糖分支及硫酸化模式是SC-FCS的典型结构特征。其中，硫酸化岩藻糖分支是SC-FCS具有抗凝活性的关键因素，因为岩藻糖分支的部分释放或脱硫均会极大地降低其延长凝血时间的作用[51]。同时，岩藻糖分支的硫酸化模式也对其抗凝血活性具有较大影响，具有α-L-Fuc2S4S硫酸化模式的SC-FCS抗凝血活性较高，这可能是因为具有此硫酸化模式的多糖更满足与凝血酶结合的结构要求[52]。Chen Shiguo等[30]发现海参多糖fCS-Ib（α-L-Fuc2S4S）较fCS-Pg（α-L-Fuc3S4S）具有更高的抗凝血活性。

2.2.3.2 硫酸基含量

海参多糖SC-FCS和SC-FUC的硫酸基含量越高，其可能产生更高密度的负电荷序列，进而增强多糖的抗凝活性[53]。Dong Xiaodi等[9]发现硫酸基含量更高的SC-FUC其抗凝血活性更高。同时，当多糖的硫酸基含量达到或超过一定量时，不同的硫酸化模式不会影响多糖的抗凝血活性，表明硫酸基含量是抗凝血活性的决定性因素。Liu Xiaoxiao等[54]发现尽管两种海参中SC-FCS的硫酸化模式不同，但其抗凝血作用相似。

2.2.3.3 分子质量

海参多糖分子质量对其抗凝血活性也有较大影响。天然海参多糖由于分子质量较大，极易引起血小板凝集，因此通常将其解聚为低聚糖。海参寡糖片段可以选择性地靶向内源性凝血途径，同时适度激活血小板凝集，具有更强且更安全的抗凝血活性。低聚糖的抗凝血活性随分子质量的降低而降低[55]。Yan Lufeng等[56]发现在3.0～12.0 kDa分子质量范围内，海参寡糖片段具有较好且较为安全的抗凝血活性，可以选择在此分子质量范围内研制抗凝药物。

2.3 海参多糖的抗氧化活性

2.3.1 海参多糖的抗氧化活性效果

研究表明海参多糖具有良好的抗氧化活性。SC-FUC对超氧阴离子自由基的抑制作用优于传统抗氧化剂VC。Yu Long等[57]发现海参多糖FUC-Ta对的抑制作用（IC50为（17.46±0.14）μg/mL）显著高于VC（IC50为（132.64±2.73）μg/mL）。Mou Jiaojiao等[20]发现来源于3 种海参的SC-FCS（fCS-Sc、fCS-Am和fCS-Aj）在质量浓度4 mg/mL时表现出显著的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活性，三者清除率分别为68.3%、65.9%和48.1%。

2.3.2 海参多糖的抗氧化作用机制

海参多糖通过激活Nrf2/Keap1信号通路显著提高内源性抗氧化酶（如过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和超氧化物歧化酶（superoxide diamutase，SOD））活力，清除活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基，从而降低脂质过氧化代表产物丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，表现出较高的抗氧化活性。海参多糖的抗氧化作用机制如图5所示。

图5 海参多糖的抗氧化作用机制Fig. 5 Antioxidant mechanism of sea cucumber polysaccharides

2.3.3 海参多糖抗氧化活性与结构的关系

2.3.3.1 硫酸化模式

海参多糖的硫酸化模式与其抗氧化活性密切相关。具有α-L-Fuc4S分支的SC-FCS具有更高的抗氧化活性。Mou Jiaojiao等[20]研究3 种不同SC-FCS（fCS-Aj、fCSAm、fCS-Sc）的抗氧化活性，发现分支硫酸化模式为α-L-Fuc3S4S的fCS-Aj抗氧化活性最弱，而分支硫酸化模式为α-L-Fuc4S的fCS-Am抗氧化活性最强。具有α-LFuc2S的SC-FUC抗氧化活性更高。FUC-Ib[14]与FUC-Ta[57]的结构相似，仅在特定残基中具有额外的α-L-Fuc2S，而其对生成的抑制作用比FUC-Ib高约50%。

2.3.3.2 分子质量

海参多糖的分子质量对其抗氧化活性具有一定影响。多糖分子质量减小可能降低其抗氧化活性。Mou Jiaojiao等[58]将墨西哥海参（Holothuria mexicana）多糖降解得到低分子质量多糖，并比较两者的抗氧化活性，发现所得低分子质量多糖的自由基清除能力较原多糖较有所降低。

2.4 海参多糖的抗帕金森病活性

2.4.1 海参多糖的抗帕金森病活性效果

帕金森病是第二大老年神经退行性疾病，严重影响老年人的生活质量。研究表明海参多糖具有抗帕金森病活性。Cui Chao等[8]使用6-羟基多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）诱导人神经上皮瘤细胞SH-SY5Y作为帕金森病细胞模型，研究仿刺参多糖（Stichopus japonicaspolysaccharide，SJP）对SH-SY5Y细胞的影响，结果发现SJP可以保护SH-SY5Y细胞免受6-OHDA诱导损伤，表明SJP可以作为治疗帕金森病的候选药物。

2.4.2 海参多糖的抗帕金森病作用机制

海参多糖的抗帕金森病作用机制与其减轻氧化应激、干扰线粒体功能障碍及抑制细胞凋亡密切相关。

2.4.2.1 减轻氧化应激

海参多糖可显著增强细胞内SOD活力，减少MDA和ROS生成，从而减轻细胞氧化应激，表现出抗帕金森病活性。

2.4.2.2 干扰线粒体功能障碍

海参多糖可以通过两种途径抑制线粒体内细胞色素c（cytochrome c，Cyt c）的释放，干扰线粒体功能障碍，从而达到抗帕金森病效果。一种是通过降低细胞因子p53的活性，减少促凋亡蛋白Bax表达并增加抗凋亡蛋白Bcl-2表达，从而抑制线粒体Cyt c的释放；另一种是通过降低线粒体膜电位的崩解，抑制线粒体内Cyt c释放。

2.4.2.3 抑制细胞凋亡

海参多糖可以通过4 种途径抑制细胞凋亡，发挥抗帕金森病作用。1）海参多糖抑制线粒体Cytc的释放，从而减少细胞凋亡因子Caspase-9及Caspase-3的形成，抑制细胞凋亡；2）海参多糖通过抑制细胞周期蛋白D3的表达，将细胞周期阻滞于G1/S期，抑制细胞凋亡；3）海参多糖可以通过激活在细胞凋亡中起关键作用的p38/c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）-丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和磷酯酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinases B，Akt）途径，抑制细胞凋亡；4）海参多糖通过抑制NF-κB的激活，从而阻止细胞内诱导型一氧化氮合酶（induced nitric oxide synthase，iNOS）上调和NO释放，调节帕金森病多巴胺能神经元的毒性，抑制细胞凋亡。

海参多糖的抗帕金森病作用机制如图6所示。

图6 海参多糖的抗帕金森作用机制[8]Fig. 6 Anti-Parkinson mechanism of sea cucumber polysaccharides[8]

2.5 海参多糖的其他生物学活性

除抗肿瘤、抗凝血、抗氧化和抗帕金森病外，海参多糖还具有降血脂、抗炎、抗胰岛素抵抗及抑制破骨细胞生成等生物学活性。

海参多糖通过降低小鼠体质量和血糖水平，提高胰岛素敏感性，从而降低小鼠血脂水平[59]。Li Shan等[60]发现以α-L-Fuc4S为主要分支的海参多糖具有较强的降血脂作用。海参多糖通过调节糖代谢相关酶活性，促进肝糖原合成，同时调节血清炎性细胞因子及其mRNA在肝脏的表达，表现出较强的抗炎活性[59]。海参多糖可以在辅助性减轻炎症反应[59]、降低血糖水平[61]或改变肠道微生物群[62]的基础上，改善机体的胰岛素抵抗作用。此外，海参多糖具有较好的抑制破骨细胞生成的能力。Kariya等[25]发现刺参中的两种多糖在50 μg/mL质量浓度下，对破骨细胞生成的抑制率均大于95%。

3 结 语

由于海参多糖无毒性，结构独特且具有抗肿瘤、抗凝血、抗氧化等多种生物学活性，其在保健食品、化妆品和制药等领域存在广阔的应用前景。目前，海参多糖的一级结构、主要生物学活性及作用机制已被广泛研究，这对于海参多糖进一步开发应用具有重要的意义。然而，就目前的研究工作而言，海参多糖高级结构相关研究较少，导致其高级结构与生物学活性之间的构效关系尚未明确。为了更有效地开发利用海参多糖，今后可通过X射线衍射、圆二色光谱和原子力显微镜等技术对其高级结构进行研究，并在此基础上，从分子水平深入探究海参多糖构效关系，进而有针对性地开发相关功能性保健食品或药品。