褐藻膠寡糖生物活性的研究進展

肖影

摘 要：低分子量的褐藻膠寡糖水溶性強，安全穩定，在抗腫瘤、神經保護、免疫調節、抗凝血、抗菌、植物生理調節等方面均發揮功效，應用價值高，前景廣闊。

關鍵詞：褐藻膠寡糖；生物活性；應用

從海帶、巨藻、馬尾藻等的細胞壁中可以提取出一類名為褐藻膠的高聚合度的直鏈酸性多糖，利用其理化和生化特性制成的生物材料在醫藥、農業、化工等領域有廣泛的應用，但褐藻膠的相對分子質量大，粘度大，水溶性較低，導致其應用有一定的局限性，因此常用酶或化學方法降解制備成低分子質量的褐藻膠寡糖，溶解性強、易吸收、安全無毒，拓寬了其應用范圍。近年對褐藻膠寡糖的研究日益增多，發現其在人類疾病、植物生長、抑菌等多方面都具有生物活性，研究價值高，應用前景廣闊[1][2]。

1 褐藻膠寡糖在醫藥領域的生物活性

1.1 抗腫瘤

2003年Iwamoto等[3]的研究報道稱通過酶解獲得的褐藻膠寡糖與人白血病細胞U-937一同培養，發現褐藻膠寡糖能夠抑制U-937細胞的生長并誘導其凋亡。2004年Hu等[4]用酶解獲得的褐藻膠寡糖及硫酸化衍生物進行了小鼠體內實驗，發現其具有抗腫瘤的生物活性。研究表明，褐藻膠寡糖發揮抗腫瘤活性并不是直接對細胞產生毒性，而是通過激活和促進機體免疫系統的抵御功能來實現，這一優點相較常規的抗腫瘤藥物，使得癌癥患者在使用藥物后產生的毒副作用大大降低，提高了患者的生活質量。

1.2 神經保護

早在2001年，陳 等[5]實驗證明褐藻多糖GS201對體外培養的腦神經細胞有營養作用，2011年Tusi等通過體內和體外實驗證明了褐藻膠寡糖AOS能夠降低Bcl-2表達從而抑制H2O2誘導的caspase-3的凋亡通路，對神經元損傷產生保護作用。此類研究能夠為褐藻膠寡糖應用到神經元損傷產生的疾病的臨床治療提高依據。且褐藻膠寡糖的抗氧化作用也能夠應用到功能食品開發等其他領域。

1.3 免疫調節

除前文提及褐藻膠寡糖可以激活機體免疫系統來抗腫瘤，褐藻膠寡糖還可以促進分泌多種細胞因子從而調節機體免疫系統。如1991年Otterlei等就已經報道褐藻膠寡糖能夠誘導人的單核細胞產生TNF-α和白介素。2007年Yoshiko等[8]研究證明褐藻膠寡糖對腫瘤壞死因子，粒細胞集落刺激因子，單核細胞引誘蛋白-1（MCP- 1），趨化因子 RANTES，巨噬細胞等均有誘導作用。

1.4 抗凝血和抗菌

臨床上使用廣泛的抗凝血劑肝素易產生副作用，有一定局限性，而研究表明臨床使用的某些類肝素硫酸寡糖不僅生物活性沒有降低，而副作用卻能夠降低。褐藻寡糖衍生物也具有抗凝、毒副作用小的優點，藥物開發前景好。

Chen等研究證明在體外培養中褐藻膠寡糖對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及3種水產致病菌均有抑制作用。故褐藻膠寡糖對防治人類和動植物的病菌感染有一定作用。

2 褐藻膠寡糖在農業領域的生物活性

很多研究表明褐藻膠寡糖對植物的生理調節有三種作用，分別是促進植物生長、誘導植物抗性反應以及抑制植物病原菌。2000年Guyen等報道褐藻膠寡糖促進水稻和花生的生長，同年Iwasaki 等報道褐藻膠寡糖促進萵苣根系生長。2010年有研究表明褐藻膠寡糖可作為激發子誘導植物的自我防御。2009年Liu等實驗結果表明褐藻寡糖能夠增強番茄的抗干旱能力，番茄幼苗置于0.2%的褐藻膠寡糖溶液中，電解質滲漏減弱，脫落酸和總可溶性糖量增加，氧化酶活性增強。An等的實驗研究制備的褐藻膠寡糖刺激大豆子葉積累抗毒素，并抑制銅綠色假單胞桿菌。銅綠色假單胞桿菌如果在人體身上感染，可誘發菌血癥和敗血癥，甚至死亡。褐藻膠寡糖對植物生理調節的多樣化使得其在農業上更值得推廣，而其對某些病原菌的抑制作用，無論是應用在植物中還是人類疾病中，都有開發潛力。

3 褐藻膠寡糖的應用

依據褐藻膠寡糖在植物中表現的生物活性，已經有用褐藻膠寡糖制成的飼料添加劑、農藥化肥制品等產品投入到動植物、水產養殖產業中，以達到促生長、抑制菌等功能。褐藻膠寡糖還能夠與一些其他物質協同作用，提高固有功能。如Li等的實驗結果顯示褐藻膠寡糖可以促進雙歧桿菌增殖，而雙歧桿菌能夠改善人體腸道的微生物菌群平衡的功能已經應用到多種食品開發中，如果二者能夠協同作用，將會有更大的經濟效益。

4 結束語

多年的研究已經證實褐藻膠寡糖在動植物、微生物中的多重調節作用，結合其本身易吸收、安全無毒的優點，已經利用其許多生物學活性開發出相適宜的產品和制劑，并得到廣泛應用和推廣。褐藻膠來源豐富，褐藻膠寡糖的制備工藝也較成熟，使得褐藻膠寡糖的應用更加方便、低成本。但對于褐藻膠寡糖的許多生物學活性的機理還不是完全了解，且制備褐藻膠寡糖的工藝流程還有改善的空間，包括對褐藻膠寡糖的化學結構的修飾也許也能夠發現更多的更不一樣的生物活性。相信隨著褐藻膠寡糖的多種生物活性的揭示，會有更多的人來關注、研究以及開發，褐藻膠寡糖的潛在價值將被發掘，得到更多的應用，為人類的生活和生產提供幫助。

參考文獻

[1]楊克寶，李春霞，王坤，等.褐藻膠寡糖甘露糖醛酸二糖的合成[J].中國海洋藥物，2012，31（6）：122-126.

[2]周緒霞，徐 ，丁玉庭. 酶解制備褐藻膠寡糖及其產物的抗氧化活性分析[J]. 食品與發酵工業，2014，40（2）：116-120.

[3]Yoshiko Iwamoto，Xu Xu，Tadashi Tamura，et al. Enzymatically depolymerized alginate oligomers that cause cytotoxic cytodine production in human mononuclear cells [J]. Biosci Biotech Biochem，2003，67（ 2） ： 258-263.

[4]Hu Xiaoke，Jiang Xiaolu，et al. Antitumour activities of alginate- derived oligosaccharides and their sulphated substitution derivatives [J].European Journal of Phycology，2004，39（1）：67- 71.

[5]陳 ，耿美玉，等.褐藻多糖GS201對腦神經細胞生存的影響[J].中國海洋物，2001，79（1）：20-23.endprint