硫酸化多糖的研究進展

羅佳捷，張 彬，王 潔，陳登科

（1.湖南農業大學動物科學技術學院，長沙 410128；2.長沙市動物防疫監督站，長沙 410013；3.唐人神集團股份有限公司，湖南 株洲 412007）

多糖是生物體中除核酸和蛋白質之外的一類非常重要的生物活性物質，具有增強免疫、抗病毒、抗氧化、抗衰老和抗癌等多種生物學功能[1]。硫酸化多糖是指糖羥基上含有硫酸根的多糖，包括從植物中提取的各種硫酸多糖、天然中性多糖的硫酸衍生物及人工合成的各種硫酸化多糖，具有抗病毒、增強免疫、抗腫瘤及抗凝血等生物學活性[2]。本文對多糖的硫酸化方法及硫酸化多糖在人類及動物機體內的多種生物學功能進行了綜述。

1 多糖的硫酸化修飾方法

用化學方式對糖殘基上的羥基、氨基和羧基等基團進行修飾是提高多糖活性的有效途徑之一。目前，對多糖進行硫酸化修飾的方法主要有氯磺酸－吡啶法、三氧化硫－吡啶法、濃硫酸法及三氧化硫－二甲基甲酞胺法等[1,3－4]。氯磺酸－吡啶法主要用于修飾吡喃型多糖，此法產物回收比較方便，有較高的回收率；濃硫酸法的原理是用濃硫酸、正丁醇與多糖粉末反應，氫氧化鈉中和后用蒸餾水透析，95%乙醇沉淀后再次透析經冷凍干燥便得到多糖硫酸酯；三氧化硫－吡啶法的過程與濃硫酸法大致相同，硫酸化后的多糖經常使用KBr壓片法來進行鑒別，以測定修飾成功與否。

劉國慶等使用三氧化硫－吡啶法對酵母多糖進行硫酸化修飾，并用硫酸鋇比濁法測定了產物的硫含量及紅外光譜分析了其結構與硫酸根取代度，進而得出了酵母多糖硫酸化的最佳條件[5]。盧宇等探討了氯磺酸－吡啶法硫酸化淫羊藿多糖的最佳條件，發現溫度對修飾效果的影響極大，并得出在溫度為80℃、氯磺酸與吡啶的體積比為1∶8～1∶10、反應時間為2～3 h的條件下能得到硫酸根取代度及糖質量分數均較理想的硫酸化多糖[6]。

2 硫酸化多糖的生物學功能

2.1 增強免疫

多種多糖都具有增強免疫的生物活性，而這種活性在多糖被硫酸化后表現得更加突出，硫酸右旋糖酐是B淋巴細胞的多克隆激活劑，并能誘導外周血T淋巴細胞的增殖。郭振環等研究了硫酸化黃芪多糖（sAPS）、硫酸化香菇多糖（sLNT）、硫酸化枸杞多糖（sLBS）、硫酸化淫羊藿多糖（sEPS）及硫酸化當歸多糖（sCAPS）對雞外周血淋巴細胞增殖的影響，結果發現，合適劑量的這5種硫酸化多糖均能單獨或協同伴刀豆素球蛋白（ConA）來刺激淋巴細胞的增殖，且呈現一定的量效關系[7]。同時，sLNT與LNT相比，能顯著提高雞血清抗體效價最高達2個滴度（P＜0.05），并能促進淋巴細胞增殖，降低攻毒雞發病率和死亡率，最高達到17.5%，說明硫酸化修飾能顯著提高LNT的免疫增強活性、提高新城疫疫苗的免疫效果（P＜0.05）[8]。顏新艷等研究表明，不同組合的sAPS、sLNT和sEPS均能顯著提高雞新城疫疫苗的免疫應答，提高雞血清HI抗體效價，并能提高雞外周血淋巴細胞的增殖，還能降低攻毒后雞的發病率和死亡率，提高免疫保護率[9]。施志玉等應用硫酸化多糖對IBD疫苗接種雛雞免疫水平中發現，sAPS能顯著提高雞血清抗體效價（P＜0.05），促進T淋巴細胞的增殖，且低劑量水平的效果更佳，各濃度sAPS的作用效果均優于未硫酸化修飾的黃芪多糖[10]。

2.2 抗病毒

硫酸化多糖的抗病毒活性主要是由于其聚陰離子的特性，而聚陰離子特性主要源于其分子中的硫酸基，強負電荷硫酸聚陰離子與病毒或細胞表面正電荷分子結合，可立體地抑制病毒的吸附；硫酸化多糖還能直接抑制病毒進入細胞或抑制其進入細胞后復制的某些步驟；此外，硫酸化多糖也能抑制病毒抗原的表達，抑制合胞體形成并抑制逆轉錄酶的活性和抗氧化作用[11]。

王君敏等用MTT法檢測了硫酸基取代度不同的4種sCAPS和4種sLBS對新城疫病毒感染雞（CEF）細胞能力的影響，結果發現硫酸化能使CAPS和LBS的抗病毒能力顯著提高，且其硫酸基取代度分別為2.2和1.5時效果最佳[12]。韋英益等研究發現，硫酸化茯苓多糖能呈時間和劑量依賴性的阻斷豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）對Marc－145細胞的感染，且預作用及感染后作用均有不錯的效果[13]。黃小燕等研究了4種黃芪多糖和4種sAPS對雞CEF細胞生長及其抵抗傳染性法氏囊病毒（IBDV）感染的影響，結果發現APS能顯著促進CEF細胞的生長（P＜0.05），但其抗病毒感染能力較弱，而sAPS抗IBDV感染的能力顯著增強，但安全濃度降低[14]。盧宇等研究發現，sEPS較EPS顯著提高了雞CEF細胞抵抗IBDV感染的能力，且與sEPS的硫酸基取代度及糖含量有一定的相關性[15]。sEPS能顯著增加雞外周血T淋巴細胞白細胞介素－2（IL－2）和干擾素－γ（IFN－γ）mRNA的表達水平（P＜0.05），并推測這可能是硫酸化多糖抗病毒及增強免疫的分子機制之一[16]。

2.3 抗氧化

大量研究表明，硫酸化多糖具有很強的抗氧化能力。張體祥等研究也發現，紅薯葉多糖在經硫酸化修飾后，其對超氧陰離子自由基和羥基自由基的清除能力均大幅增強[17]。曲瑾郁等研究發現，將蛹蟲草多糖進行硫酸化修飾后能大幅提高其抗氧化能力，其對烷基自由基的清除率可以提高73.58%，對羥自由基和超氧陰離子自由基的清除能力也有所加強[18]。申進文等對6種不同組分的sLNT進行了研究，發現其均具有抗氧化活性，且在濃度為1～10 mg·mL－1呈量效關系[19]。

2.4 抗凝血

多糖在經過硫酸化修飾后一般都會具有抗凝血活性，可以成為肝素的有效替代品。Preeyanat等制備了3種不同相對分子質量的硫酸化殼聚糖，并發現其均具有很強的抗凝血活性，與肝素具有相同的作用機制，并且沒有抗血小板活性，不會引起非正常流血現象[20]。Yang等研究發現，硫酸化多糖側鏈中的6－O－SO3－基團在抗凝血過程中發揮著十分重要的作用[21]。

2.5 抗腫瘤

硫酸化多糖可從抗增生、抗癌轉移及增強免疫等方面來發揮其抗腫瘤的作用。徐中平等研究發現，昆布多糖硫酸酯能抑制堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）附著和bFGF依賴性細胞的增殖，從而有效抑制內皮細胞形成管狀結構，抑制雞絨毛尿囊膜的形成，并具有抗鼠RIF－1腫瘤生長的活性[22]。Hayashi等研究發現，從褐色海藻中提取的硫酸化巖藻依多糖不但具有抗凝血和抗血栓活性，而且該多糖對惡性腫瘤的增殖和轉移也具有顯著的抑制作用（P＜0.05）[23]。此外，Xian等研究發現，SPS能通過對巨噬細胞進行調節來誘導腫瘤細胞的凋亡[24]。

3 小結

多糖硫酸酯作為一類多糖經硫酸化修飾而形成的大分子活性物質，具有多種重要的生物活性功能，在人類及動物機體內發揮著增強免疫、抗病毒、抗凝血、抗腫瘤和抗氧化等多種功效，對有效維持機體的健康具有重要作用。但也還存在一些不足之處，如許多硫酸化多糖由于相對分子質量太大而很難通過機體的某些屏障，甚至細胞膜，像胃腸道對硫酸化葡聚糖的吸收效果就很差，因而很難達到足夠的血藥濃度。但隨著醫學研究的不斷深入及分子生物學等技術在動物營養生理學領域的應用，硫酸化多糖必將發揮更大的作用。

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