中草藥多糖的免疫調節作用及其受體的研究

湖南農業大學動物科技學院 鄒 云 謝紅兵 賀建華＊

多糖由十個以上的單糖分子或單糖衍生物通過糖苷鍵連接而成，廣泛分布于動物細胞膜、植物和微生物細胞壁中，具有許多重要的生物活性作用，如免疫調節、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、調節造血功能、保護腸道、修復組織和提高動物生產性能等。其中，牛膝多糖（ABPS）是從牛膝中分離提取的一種小分子水溶性的生物活性多糖，糖基組成為果糖和葡萄糖（呂建新等，1999）。藥理學研究表明，牛膝多糖具有顯著增強機體免疫功能的作用（李宗鍇和李電東，1997；田康元等，1996）。黃芪多糖（APS）是黃芪的主要有效成分，是由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖等組成的大分子多糖。黃芪多糖具有較強的免疫促進作用，主要作用機制是對免疫系統的非特異性誘導（Tzianabos，2000）。白術多糖（AMP）是白術的重要成分，能增強免疫功能，具有抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、抗自由基等作用（陳文等，2005）。本文主要介紹以上三種中草藥多糖的免疫調節作用。

1 多糖的免疫調節作用

多糖是一類分子量大且復雜的化合物，可通過不同途徑調節機體免疫，如促進抗體產生，激活巨噬細胞、NK細胞、T細胞、B細胞等免疫細胞，激活補體系統的活性，誘生白細胞介素（IL）、干擾素（IFN）、腫瘤壞死因子（TNF-α）、集落刺激因子（CFS）等各種細胞因子，在紅細胞免疫中通過促進和抑制因子的活性來調節紅細胞免疫等。

1.1 中草藥多糖對免疫器官發育的影響 免疫器官主要包括骨髓、胸腺、腔上囊等中樞免疫器官和脾臟、淋巴組織等外周免疫器官，其發育狀況直接影響機體免疫力的高低，胸腺為一級免疫器官，主要介導細胞免疫，脾臟為二級免疫器官，主要參與體液免疫。一些中藥多糖能促進胸腺和脾臟的生長，從而提高機體免疫力。崔維等（2011）試驗表明，牛膝飲片、牛膝多糖均能提高環磷酰胺造成免疫抑制模型小鼠胸腺和脾臟質量、吞噬百分率、吞噬指數，促進溶血素、溶血斑形成，提高淋巴細胞轉化率。趙蓮芳等（2008）試驗發現，復方黃芪多糖腹腔注射能預防較大劑量環磷酰胺（85 mg/kg）所致小鼠免疫器官萎縮。王俊麗等（2010）試驗表明，試驗后期添加1000 mg/kg黃芪多糖組的公雞胸腺指數和添加2000 mg/kg黃芪多糖組的法氏囊指數和脾臟指數均較對照組顯著增加（P＜0.05）。李麗立等（2007）研究表明，白術粗多糖與白術純多糖組均能提高脾臟和胸腺指數。

1.2 中草藥多糖對細胞免疫的作用 細胞免疫是由T淋巴細胞介導的機體重要的免疫反應，它能夠抵抗細胞內微生物，如病毒和宿主細胞內增生的細菌感染，可促進在細胞內將微生物破壞或溶解。朱南山等（2007）試驗表明，白術多糖對仔豬血淋巴細胞轉化及信號轉導相關分子均能產生積極的影響。邱妍等（2008）研究發現，牛膝多糖能促進雛雞外周血T淋巴細胞增殖，并有一定的量效和時效關系。賈仁勇等（2009）試驗結果表明，川牛膝多糖能使雞外周血 T淋巴細胞 ANAE陽性率增加，可增強機體的防御感染、自身穩定和免疫監視能力，從細胞免疫的角度發揮其免疫增強作用。Liu等（2011）研究表明，黃芪多糖能誘導脾臟樹突狀細胞分化，促使TH2向TH1轉化，從而增強T淋巴細胞免疫功能。

1.3 中草藥多糖對體液免疫的作用 體液免疫是由B細胞介導的一種重要的免疫反應，能防御細胞外細菌、病毒、毒素等各種對機體有害的因素。一般用抗體和補體水平的高低來評價體液免疫。王庭欣等（2009）研究表明，黃芪多糖能明顯提高小鼠脾臟生成抗體細胞數，半數溶血值及巨噬細胞吞噬功能。張訓海等（2009）試驗表明，加入不同劑量黃芪多糖的油苗組均能顯著提高抗體效價，加入黃芪多糖0.375 mg/只而疫苗減半組的抗體效價與單純油苗組相當。Kang等（2010）試驗表明，日糧中添加了0.05%黃芪多糖組、0.05%黃芪多糖+刺五加組和0.05%黃芪多糖+刺五加+牛膝多糖組血清中IgG、NO、NOS的含量均較對照組有所提高，其中黃芪多糖加刺五+組中IgG、NOS含量有顯著提高（P＜0.05），說明中草藥提取物有增強仔豬抗體生成作用。孫文平等（2011）將白術多糖作為抗原刺激小鼠免疫系統，結果顯示，白術多糖抗原能刺激機體產生特異性IgG類抗體（P＜0.05），也能在一定程度上激發非特異性IgG類抗體即交叉抗體的產生。

1.4 中草藥多糖調節細胞因子分泌 細胞因子是免疫系統重要的信息分子，是淋巴細胞、單核-巨噬細胞以及相關免疫細胞產生的具有免疫調節功能的一類蛋白類物質，它們在免疫調節中充當著十分重要的角色，大量研究表明，多糖能在體內或體外通過促進細胞因子的分泌，提高細胞因子的基因表達，增強細胞因子的作用而發揮免疫調節作用。袁媛和孫梅（2008）試驗結果表明，黃芪多糖具有抑制脂多糖刺激腸道細胞產生TNF-α、IL-8炎性因子的作用，并能降低NF-κB的表達活性，其對脂多糖所致的腸道損傷具有保護作用。陳清華等（2008）研究表明，牛膝多糖可提高仔豬血清淋巴細胞轉化率和細胞因子 TNF、IL-1β、IL-2、IL-6 的分泌量。 Guo等（2008）試驗表明，牛膝多糖在脂多糖的刺激下可通過改變促炎性因子如，TNF-α、PGE2、IGF 釋放， 使豬獲得良好的性能。Chen等（2011）試驗表明，添加一定劑量的牛膝多糖能提高肝臟、空腸黏膜和腸系膜淋巴結的IGF-I、IL-1β基因表達水平，其途徑可能是通過IGF-I促進T細胞的活化、增殖與分化，同時導致已活化的T細胞中IL-1βmRNA的轉錄量或表達效率增高，通過IL-1β的產生進一步影響靶細胞的功能，從而調節機體的免疫機能。

1.5 中草藥多糖對補體系統的影響 補體是血液中一組具有酶原活性的蛋白質系列，是機體重要的防御系統，有補充抗體的作用，能協同抗體殺死病原微生物或協助、配合吞噬細胞殺滅病原微生物。研究表明，許多生物活性多糖具有激活補體系統的作用。胡曉蕾等（2006）研究表明，白術多糖能顯著促進IgG、IgM和lgA含量增加，并且小鼠血清補體C3、C4水平有提高的趨勢。陳清華（2008）研究表明，日糧中添加牛膝多糖能顯著提高仔豬血清中免疫球蛋白IgG、IgM、IgA和補體C3、C4的含量，牛膝多糖通過提高機體免疫球蛋白的量來發揮抗菌、抗病毒等作用，一定程度上能防治豬的腹瀉。樊英等（2010）向刺參體腔中注射相同體積（500 μL）的無菌黃芪多糖溶液后補體C3含量在注射后第3天達到最高。唐吉新和李建華（2012）試驗顯示，適量的黃芪多糖注射液能提高犬的機體免疫球蛋白和補體 C3、C4水平。

1.6 中草藥多糖對巨噬細胞作用 巨噬細胞是一類重要的免疫細胞，具有識別、吞噬和摧毀細菌的作用，是主要的抗原提呈細胞，在特異性免疫應答過程中起關鍵作用。中草藥多糖能通過識別巨噬細胞面表受體，調節巨噬細胞活性，影響巨噬細胞NO和細胞因子的分泌。姚金鳳等（2005）試驗表明，黃芪多糖能促進巨噬細胞NO合成，并能顯著增強小鼠腹腔巨噬細胞對黑色素瘤細胞的殺傷作用，黃芪多糖增強小鼠腹腔巨噬細胞的免疫作用，可能是其抗腫瘤的作用機理之一。王宇學等（2005）研究表明，牛膝多糖能誘導單核細胞胞漿溶酶體和胞漿量增多，增強單核細胞吞噬能力。Lee等 （2005）試驗表明，黃芪多糖可提高RAW264.7巨噬細胞產生NO，并誘導iNOS基因轉錄。劉玉蘭等（2010）試驗表明，牛膝多糖可引起仔豬血液生化指標和白細胞分類計數發生顯著變化，提高了白細胞（14 d：P＜0.10）和中性粒細胞（14 d：P ＜ 0.05；21 d：P ＜ 0.05）的含量及中性粒細胞比例（14 d：P ＜ 0.05；21 d：P ＜ 0.10），降低了淋巴細胞比例（14 d：P ＜ 0.05；21 d：P ＜ 0.10），表現出一定的改善免疫和緩解炎癥的作用。

2 中草藥多糖的受體研究

目前較為公認的多糖免疫調節機制是：多糖通過與淋巴細胞或巨噬細胞表面多糖受體結合，影響淋巴細胞的信息傳遞過程，進而影響淋巴細胞基因表達和淋巴細胞功能，起到調節機體免疫功能的作用（巫光宏等，2009）。多糖的作用是通過與細胞表面多糖受體結合完成的，研究發現這些受體是模式識別受體（PRR）（Gordon，2002）。 PRR可識別多糖，與之結合可引發一系列信號級聯反應，從而誘導免疫基因表達，激活免疫反應，因此對多糖PRR的研究可促進其作用機制的研究。目前，發現的受體主要有以下幾種：Toll樣受體4（TLR4）、補體受體 3（CR3）、樹突狀細胞相關 C 型凝集素-1（dectin-1）受體、清道夫受體（SR）、CD14（cluster of dirrerentitation 14）、甘露糖受體（MR）等。

2.1 Toll樣受體 Medzhitov等（1997）首次報道與果蠅同源的人的Toll蛋白，并命名為TLR，TLR屬于I型跨膜蛋白，富含多聚亮氨酸以識別多糖，此外還有一個與IL-1受體相似的結構域。在人體中確定了10種TLR，但只有TLR2和TLR4能識別多糖（Li等，2004）。TLR2和TLR4是巨噬細胞的膜受體，活化后，導致TLR胞質區、接頭蛋白MyD88以及IL-1受體相關激酶（IRAK）三者形成復合物，激活腫瘤壞死因子相關因子6（TRAF6），隨之啟動NF-κB通路和 MAPK信號轉導途徑，促進NO、IL-1β、TNF-α等細胞因子分泌，從而發揮免疫調節作用。Shao等（2004）報道，黃芪多糖能通過TLR4激活小鼠巨噬細胞，從而誘導巨噬細胞產生細胞因子，但對TLR4基因缺陷的C3H/HeJ小鼠腹腔巨噬細胞無刺激活性，表明黃芪多糖激活巨噬細胞需要TLR4的參與。Yin等（2010）試驗表明，黃芪多糖可通過上調TLR4表達量來調節尿道的免疫應答。

2.2 補體受體3補體受體3（CR3）存在于巨噬細胞、NK細胞、B細胞、細胞毒性T細胞和中性粒細胞，又稱Mac-1、CD11b/CD18或αMβ2凝集素，屬于黏附分子整合家族中的成員，是ic3b（滅活補體3的裂解片段b）特異受體，是一種跨膜糖蛋白。Yan等（1999）研究表明，巨噬細胞的CR3結構有兩個功能結構區域，一個與葡聚糖特異結合，稱為凝集素結合位點，另一個與CR3裂解片段特異結合，稱為ic3b結合位點，CR3與葡聚糖結合后，可促進巨噬細胞對ic3b調理的靶細胞的吞噬作用。作為補體受體，CR3通過與ic3b結合可調理吞噬，在單核細胞和中性粒細胞穿過內皮細胞層遷移到炎癥部位時起重要作用，CR3還參與植物血凝素誘導的中性粒細胞相互黏附及趨化作用。

2.3 樹突狀細胞相關C型凝集素-1受體Brown和Gordon（2001）研究證實，在巨噬細胞上存在另一個葡聚糖受體，命名為dectin-1。Willment等（2001）研究了人 dectin-1的結構，發現dectin-1的結構是一種二型跨膜受體，在膜外有一個碳水化合物的識別結構域，在胞漿有一個絲氨酸激活免疫受體識別區。dectin-1廣泛存在于巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞和T細胞表面。dectin-1可識別酵母、植物、細菌來源的以β-（1→3）和 β-（1→6）糖苷鍵鏈接的葡聚糖，介導巨噬細胞吞噬和免疫應答，激活巨噬細胞的刺激信號。dectin-1還可與TLR2協作形成信號復合物，轉導巨噬細胞的刺激信號。

2.4 清道夫受體 清道夫受體（SR）存在于巨噬細胞膜表面，能特異性結合并攝取氧化低密度脂蛋白，并與多個配體結合，在巨噬細胞清除病原體、宿主防御以及信號轉導過程中發揮重要作用。SR、CR3與配體結合后可激活磷酯酶 C（PLC），PLC的酶解產物隨之激活PKC和P13K，從而導致MAPK、ERK及NF-κB激活，最終引發相關基因的轉錄，并引起許多中性蛋白酶的分泌，如血纖溶酶原激活因子等。

3 小結

目前，關于多糖免疫調節作用機制的研究已達到分子水平，主要集中在多糖作用受體以及信息轉導途徑方面。由于不同免疫細胞表面存在不同受體，同一受體在不同免疫細胞表面有不同的表達量，對于同一細胞，又有許多不同的多糖受體參與免疫調節，加上多糖結構的復雜性和多樣性，未來還會發現更多的多糖受體，因此對多糖受體的深入研究對闡明多糖的作用機制有重要而深遠的意義。

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