海藻多糖免疫调控活性研究进展

钟 悦，韩诗语，陈 瑾

（浙江中医药大学 医学技术与信息工程学院，浙江杭州 310053）

海藻是海洋生物中一类重要的经济植物。海藻多糖是从海洋藻类中提取的一类具有较好生物相容性、可降解性且活性多样、低毒的大分子天然化合物，其在功能性食品、医药等领域的潜在应用价值引起了国内外学者的广泛关注。目前，国内外已从海藻中提取出海带多糖、羊栖菜多糖、龙须菜多糖等多类多糖。海藻多糖常与抗肿瘤、抗炎、抗氧化、免疫调节和抗心血管疾病等作用密切相关，且大量研究发现海藻多糖发挥上述作用与调节机体免疫系统功能密切相关[1-2]。例如，近些年已通过体外实验证实马尾藻多糖可抑制脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的NF-κB、MAPK和JAK-STAT通路激活而起到抗炎作用[3]。本文从免疫器官、免疫细胞、免疫分子3个角度进行综述，展现海藻多糖的免疫研究最新进展，期望为后期海藻多糖的应用开发提供一定的科学理论依据。

1 免疫器官

1.1 胸腺

海藻多糖对于小鼠胸腺的作用途径主要分为两方面。①直接促进胸腺细胞的增殖。实验发现小鼠经琼枝麒麟菜多糖（Eucheuma gelatinaePolysaccharide，EGP）预处理后，经2Gy γ射线照射可使胸腺细胞S、G2、M期比例升高，促进胸腺细胞的增殖[2]。②通过逆转胸腺的萎缩或恢复胸腺原有状态进而提高免疫功能。陈宏硕等[4]的实验中，受到肿瘤细胞诱导的模型组小鼠胸腺细胞逐渐凋亡，导致胸腺明显萎缩。海藻多糖处理后小鼠的胸腺指数显著提高，相较于模型组呈现出显著性差异（P＜0.01）。陈文青等[5]运用MTT法检测各实验组小鼠胸腺细胞的增殖情况，也发现螺旋藻多糖各剂量处理组均能改善环磷酰胺（Cyclophosphamide，CTX）导致的胸腺细胞增殖抑制，显著促进胸腺细胞增殖。

1.2 骨髓

目前国内有关海藻多糖对骨髓的免疫调节研究较少。但有研究发现，海藻多糖可通过提高CDK4蛋白表达以缓解辐射对小鼠骨髓细胞G1期的阻滞作用。吴显劲等[6]研究结果显示，2Gy γ射线全身照射24 h后小鼠骨髓G0/G1期细胞明显增多而S期和G2/M期细胞明显减少，表明经2Gy γ射线照射的小鼠骨髓细胞从G1期进入S期进程受阻。照射前小鼠经琼枝麒麟菜多糖预处理可明显增加S期和G2/M期骨髓细胞且减少G0/G1期细胞。

1.3 脾脏

海藻多糖可有效促进脾的生长发育，提高机体免疫反应。羊栖菜多糖和羊栖菜多糖络合物（与Fe3+等离子进行络合）均表现为良好的免疫调节作用[2]。同样研究发现给予海带多糖处理的小鼠能够抵抗CTX引起的小鼠脾淋巴细胞增殖能力的下降，有效改善CTX所致的小鼠免疫功能低下等问题，促进了小鼠脾T、B淋巴细胞的增殖[2]。此外，研究发现琼枝麒麟菜多糖可显著提高脾脏细胞分裂增殖的能力，从而快速恢复受射线照射损伤细胞功能。吴显劲等[7]实验研究表明，给予小鼠EGP预处理后可显著改变小鼠脾细胞周期率，恢复小鼠经2Gy γ射线全身照射后脾细胞的增殖能力，相较于模型组，实验组小鼠脾细胞S、G2+M期细胞明显增加。

1.4 胃肠黏膜

现亦有研究发现海藻多糖对胃肠黏膜损伤有一定的治疗及保护作用。刘德新等[8]研究发现海藻多糖可修复胃溃疡大鼠的胃黏膜，每日被喂食100 mg·kg-1海藻多糖的大鼠胃溃疡体现出较好的治疗效果。多糖处理组大鼠胃部黏膜厚度增加、黏膜肌层缺损程度下降，且海藻多糖能够促进胃黏膜前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）和表皮生长因子（Epidermal Growth Factor，EGF）含量上升，结果进一步表明海藻多糖对胃溃疡的愈合和保护有一定的作用。

2 免疫细胞

2.1 巨噬细胞

巨噬细胞具有强大的吞噬活性，在调节机体内稳态方面具有重要作用。近些年的研究发现海藻多糖具有突出的免疫调节活性，可通过刺激巨噬细胞的增殖，提高机体免疫反应。李龙[9]将不同浓度的海藻多糖与小鼠巨噬细胞共同培养12 h、24 h后观测细胞活性。结果表明12 h内海藻多糖促进巨噬细胞增殖作用且体现出剂量依赖性。24 h内随海藻多糖浓度的上升，海藻多糖对巨噬细胞增殖的促进作用呈先上升后下降趋势，但整体上对其有促进作用，且促进作用明显。

海藻多糖还可通过JAK2、JNK信号通路诱导RAW264.7巨噬细胞产生一氧化氮，提高巨噬细胞的吞噬功能。同时，海藻多糖对机体内不同部位的巨噬细胞促进能力有较大差异。在研究海带多糖对小鼠免疫应答的影响时，发现海带多糖虽降低了单核细胞巨噬细胞的吞噬作用，但不影响腹腔巨噬细胞的活性[10]。

同时也有研究表明，海藻多糖可促进巨噬细胞白介素1（Interleukin-1，IL-1）、白介素6（Interleukin-6，IL-6）、NO、肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor α，TNF-α）等炎性介质的产生，提高其对细菌病毒等的吞噬能力，刺激炎症反应的发生。郑昱婧[11]的研究表明，海藻多糖可促进巨噬细胞分泌多种相关细胞因子，有效地抵御因微生物侵害而引起的组织损伤。黄震等[12]于体外培养小鼠腹腔巨噬细胞后用不同浓度的海藻多糖处理并分别检测海藻多糖对小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能及其产生IL-1的影响。结果显示，不同浓度的海藻多糖均可较强地促进巨噬细胞分泌IL-1。同时研究进一步发现海藻多糖可正向调节细胞外信号调节激酶ERK1/2、JNK1/2和p38的磷酸化，并在mRNA水平促进巨噬细胞TNF-α及IL-6的表达，增强机体的免疫应答[13]。

2.2 T/B淋巴细胞

T/B淋巴细胞是参与机体适应性免疫应答的重要细胞。近些年研究表明，海藻多糖对T/B淋巴细胞的增殖与分化有促进作用。研究中发现腹腔被注射10 mg·kg-1海藻多糖的小鼠体内成熟T细胞明显增多，其机体免疫力提高。同时海藻多糖可通过表皮生长因子受体（Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR）、抗胰岛素样生长因子受体（Insulin-like Growth Factor Receptor，IGFR）和 TLR4（Toll Like Receptor 4，TLR4）受 体， 调 控 AKT、NF-κB 和MAPKs信号通道来调节淋巴细胞的增殖和分化[14]。海藻多糖还可作为小鼠B淋巴细胞的有丝分裂原，刺激B淋巴细胞的增殖，并促进淋巴细胞的转化。许娇红等[15]以 0.085 g·kg-1、0.17 g·kg-1、0.51 g·kg-13个剂量组和蒸馏水，每天按20 mL·kg-1对ICR小鼠连续灌胃海藻多糖，30 d后进行效应B细胞检测和小鼠血清溶血素的测定，结果显示海藻多糖对效应B细胞的形成有明显的促进作用，同时促进体液中补体的释放。

2.3 NK细胞

在免疫机体的免疫反应中NK细胞的杀伤活性无主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex，MHC）限制，不依赖抗体产生，是机体中一类重要的免疫细胞。研究表明，海藻多糖可提高NK细胞活性进而提高机体的免疫能力。许娇红等[15]用不同剂量组的海藻多糖和蒸馏水，按20 mL·kg-1含量对ICR小鼠连续灌胃海藻多糖30 d后，测定免疫指标，发现高剂量海藻多糖能提高NK细胞活性且具有显著性差异。同时海藻多糖对NK细胞的促进作用有机体内外的明显差异。范艳丽等[16]从体外和体内两方面研究了海藻多糖对小鼠非特异性免疫的调节作用，结果显示海藻多糖在体外对小鼠脾NK细胞的活性没有影响，而在小鼠体内多糖则能通过一定作用方式间接刺激NK细胞，提高其免疫活性，进一步增强其对靶细胞的杀伤作用。

2.4 树突状细胞

研究发现，海藻多糖对机体免疫系统中具有较强处理能力及加工提呈抗原信息的树突状细胞也具有一定调节活性，表现为诱导和保护其活力和增殖，如从岩藻中提取的岩藻多糖（Fucoidan）可通过TNF-α、p38、PI3K和GSK3信号通路激活树突状细胞的产生和成熟，并促进其发挥免疫作用[1]。

3 免疫分子

3.1 细胞因子的表达

细胞因子参与机体免疫应答及调节，海藻多糖可调节细胞因子分泌，进而调控机体免疫系统。研究发现，海藻多糖能有效促进细胞因子TNF-α、IL-6、白细胞介素 1β（Interleukin-1β，IL-1β）和白细胞介素10（Interleukin-10，IL-10）的产生，且可正向调节细胞外信号调节激酶ERK1/2、JNK1/2和p38的磷酸化。况炜等[17]研究表明羊栖菜多糖能显著上调小鼠脾细胞白细胞介素2（Interleukin-2，IL-2）、干扰素-γ（Interferon-gamma-γ，IFN-γ）和TNF-α的分泌量，其中对IL-2、TNF-α的作用呈现药物浓度和作用时间的依赖性，而对IFN-γ分泌的作用显示明显的剂量依赖性。

正常生理条件下，机体产生促炎因子和抗炎因子处于动态平衡。海藻多糖可通过调节抗炎因子与促炎因子不同表达水平，保持机体正常免疫功能。田冰等[18]实验结果表明紫菜多糖抑制接种肠道病毒71型（Enterovirus 71，EV71）小鼠的 IL-6及 TNF-α表达的同时，促进白细胞介素10的表达，进而维持机体细胞因子水平的动态平衡。

海藻多糖还可调节细胞因子基因表达的失衡，进而调控机体免疫。苏丽万等[19]研究表明，海藻多糖可降低LPS诱导的血管内皮细胞炎症小鼠模型白细胞介素 8（Interleukin-8，IL-8)、IL-1β和 TNF-α的表达，并从根本上调节LPS刺激引起的不同类型NOS基因表达的失衡，有效地减少病理状态NO的产生，增加生理状态NO的产生。

3.2 调节NF-κB信号通路

NF-κB信号通路对免疫具有重要的调控作用。海藻多糖可通过调节NF-κB信号通路活性进而调节相关免疫分子的表达。陈芳等[20]研究中，紫菜多糖干预哮喘大鼠模型后，大鼠肺组织中NF-κB信号通路的活性被抑制，降低了TNF-α、IL-1β、IL-4和IL-6的表达，进而缓解哮喘老鼠模型气道炎症。而在CHEN等[21]的实验中发现羊栖菜多糖（SargassumfusiformePolysaccharide-F2，SFP-F2）可通过 CD14/IKK/MAPK P38轴激活NF-κB信号通路，且表现为剂量依赖性方式上调p65和IκBα的磷酸化，从而促进RAW264.7巨噬细胞相关基因的表达及释放与免疫相关的细胞因子。相反的是，在WANG等[22]研究发现羊栖菜多糖可通过抑制NF-κB信号通路，进而降低LPS诱导的RAW264.7炎症细胞中TNF-α、IL-1β、PGE2和IL-6的表达水平，从而提高RAW264.7细胞活性。

研究显示，海藻多糖不仅能调控NF-κB信号通路活性调节细胞因子的表达，还能直接作用于NF-κB信号通路内的信号因子。PARK等[23]的研究发现，海藻多糖不仅能够通过抑制NF-κBp65转入LPS诱导的BV2小胶质细胞核中来调控细胞因子表达，还能阻断NF-κB二聚体p50/p65抑制蛋白（Inhibitory Protein of NF-κB，IκB）的降解直接调控细胞因子水平。

3.3 调节MAPK信号通路

经典的MAPKs通路是信号转导的重要传递者，可被细胞外一系列的刺激因素或信号分子所刺激并通过激活细胞产生各种转录因子和基因表达对细胞外信号作出反应，参与调节细胞重要的各种生理/病理过程[24]。海藻多糖可通过MAPK信号通路发挥重要的调节作用。方伟珊[25]在体外和体内试验中证明，褐藻胶裂解酶（Pseudoalteromonas sp.Strain 272）制备的GAOS（DP2-8）可通过识别表面TLR4介导MAPK/JNK磷酸化水平，进而激活下游的转录因子（AP-1）调节相关基因的转录信号通路起作用，诱导NO、TNF-α和活性氧的生成。在经羊栖菜多糖处理后的RAW264.7巨噬细胞中也发现p38磷酸化显著上调，JNK表达略微增加[21]。相反，在YE等[3]研究中发现岩藻多糖可通过抑制MAPK信号通路阻断各种促炎因子，如NO、TNF-α，进而抑制LPS介导的炎症起到抗炎作用。

3.4 调节PI3K/AKT信号通路

研究表明海藻多糖可通过调节PI3K/AKT信号通路表达发挥作用。经褐藻糖胶处理的LPS激活的BV2小胶质细胞相较于对照组其p-AKT的表达明显下降，海藻多糖发挥出抗炎作用。王猛等[26]试验中，螺旋藻多糖（Spirulina polysaccharides，PSP）显著抑制子宫内膜异位症（Endometriosis，EMs）模型小鼠体内AKT信号通路活性。同时螺旋藻多糖还可抑制PI3K通路上关键分子的表达，且PSP作用效果与剂量呈正相关。而在张涛等[27]研究发现石莼聚糖可通过TLR4激活PI3K/AKT信号通路诱导肠道上皮细胞因子的产生，具有免疫刺激活性。

3.5 调节JAK/STAT信号通路

研究证实，海藻多糖可通过调控JAK/STAT信号通路表达，起到保护作用。在YE等[3]研究发现岩藻多糖可通过抑制JAK/STAT信号通路阻断各种促炎因子，如NO、TNF-α，进而抑制LPS介导的炎症。同样在由IFN-γ诱导的C6脑胶质瘤细胞的研究中表明，JAK/STAT和p38信号均正向调节IFN-γ诱导的一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS），而褐藻糖胶可抑制iNOS表达。与对照组相比，多糖处理的实验组中，p-JAK2及p-STAT1的表达水平明显下降，表明其能够通过下调JAK-STAT信号通路来降低炎症反应[28]。此外，巨虎等[29]发现岩藻多糖可通过调节JAK2/STAT3信号通路来保护神经元免受缺氧缺糖/再灌注损伤引起的氧化损伤和细胞凋亡。

4 结语

综上所述，不同来源的海藻多糖可通过免疫器官、免疫细胞、免疫因子等多方面发挥广泛的免疫调节活性，如提高巨噬细胞、T/B细胞等的活性，通过调控MAPK/NF-κB信号通路调节细胞因子的释放等。但因海藻多糖缺少确切和充分的体内证据，构效关系不确定、效用机理不明确的应用瓶颈问题，海藻多糖目前的应用范围不够广泛，持续开展海藻多糖的经济价值研究任重而道远，期望后续随着海藻多糖的不断深入研究，将其运用到更多领域，为人类健康带来更多的福祉。