海带多糖生物活性的研究进展
2009-08-07 15:42:37   来源:《广西轻工业》   评论:0 点击:


2009年第7期(总第128期)
谭雯文1,秦 宇2(1.广西工业职业技术学院,广西 南宁 530001;2.广西农业外资项目管理中心,广西 南宁 530022) 
 
 

【摘 要】 海带多糖结构、性质迥异,具有多种生物活性,本文综述了其在免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗凝血、降血脂、降血糖、抗辐射、抗突变、抗氧化和耐缺氧等方面的生物功用。

【关键词】 海带多糖;活性;进展

 

海带富含功能性物质及人体所需的微量元素,现代研究发现,海带所具有的生物活性与其多糖成分密切相关,在医药、化工、食品行业的应用前景广阔,因此海带多糖的研究也越来越受到关注。

 

1  海带多糖的种类和化学成分

目前从海带中已发现了3种多糖:褐藻胶、褐藻糖胶、褐藻淀粉。

褐藻胶(algin)一般指褐藻酸盐类,在海带中含量相当丰富,约为 19.7%,是由古罗糖醛酸和甘露糖醛酸为单体构成的嵌段共聚物,不含蛋白质[1]。褐藻胶工业的发展一直保持旺盛势头,在食品、医药、纺织等方面用途广泛,目前我国的年产量在1万吨以上 [2]。

    褐藻糖胶(fucoidan, 狭义的海带多糖)在海带中的含量约为 2.46%,主要成分为岩藻多糖,即α-L-岩藻糖-4-硫酸酯的多聚物,同时还含有不同比例的半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸和少量结合蛋白质,是一种高度不均一的多糖,其结构的研究有待进一步深入[1]。

褐藻淀粉(laminaran)又名昆布多糖,在海带中约占1%,一般有水溶性和不溶性两种,主要由β-D-吡喃葡萄糖多聚物组成,由1,3糖苷键连接[1]。

 

2  海带多糖生物活性的多样性

2.1  免疫调节作用

海带多糖是一种对巨噬细胞、T细胞有直接作用的免疫调节剂,对免疫低下的小鼠的免疫功能有促进作用,对于改善机体免疫机能具有重要意义[2]。杨晓林1995年报道皮下注射岩藻糖胶可增强小鼠T细胞、B细胞及NK细胞功能。

詹林盛等研究发现对正常及免疫低下小鼠经腹腔注射给药 1 0天后,发现能显著提高免疫低下小鼠胸腺、脾指数及外周血白细胞数,明显促进正常及免疫低下小鼠脾的T、B细胞增殖能力、脾细胞产生IL 2的能力以及增加血清和脾细胞溶血素的含量,对免疫功能起到促进作用。

王庭欣[3]从细胞免疫、体液免疫、非特异性免疫等三个方面研究了海带多糖的免疫功能,海带多糖能明显增强巨噬细胞吞噬功能,且随剂量的增加其功能有增殖趋势。薛静波[4]的研究表明,海带多糖能对C57BL/6小鼠腹腔巨噬细胞激活,分泌细胞因子白介素-1α和释放肿瘤坏死因子。海带多糖还能提高脾脏自然杀伤细胞的活性,增加免疫低下小鼠血清和脾细胞溶血素含量,促进脾细胞DNA合成,提高脾细胞多克隆抗体(IgG、IgM)产生[2]。

2.2  抗肿瘤作用

海带多糖抗肿瘤作用的机理之一是能激活巨噬细胞[1]。1993年Itoh发现海带多糖能直接抑制肿瘤细胞生长,将从海带中提取的高纯度U-岩藻多糖类物质注入人工培养的骨髓性白血病细胞和骨癌细胞后,其细胞内的染色体就会被自有酶所分解,而正常细胞不受伤害[5]。

徐中平等[6]在研究海带多糖体内外抗癌作用时发现海带多糖提取物(主要成分为褐藻糖胶)FGS对多种肿瘤和癌细胞具有抑制效果。张英慧等[7]报道FGS具有升白效果,能抑制一定的抑制癌细胞,对化疗药物有增效作用,从而减轻化疗药物的毒副作用。

2.3  抗病毒作用

海带多糖具有抗HIV作用,可以用于艾滋病的治疗中。从海带中水提得到的具一定浓度的多糖作用于HIV,并与淋巴细胞温育后,则不存在抗原阳性的细胞,病毒的逆转录酶活性被50~1000μg/ml的多糖强烈抑制[8]。

2.4  抗菌作用

海藻中所含抗菌活性物质的活性有显著的季节性变化,海带类型以冬季海带的活性物质含量最高。褐藻酸银[9]是由海带中的褐藻酸钠制备的,当该盐的加入大于0.6%时,金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均能抑制处于旺盛生长期的两种细菌的生长。

2.5  耐缺氧效应及抗疲劳作用

阎俊等[10]分析了给予不同剂量海带多糖的受试小鼠在密闭缺氧条件下的存活时间及血红蛋白含量检测结果,发现海带多糖能使氧合血红蛋白解离,促进氧的释放,提高缺氧小鼠组织对氧的利用。同时海带多糖可显著延长小鼠负重游泳的时间,能显著延长常压下缺氧小鼠的存活时间。在常压密闭缺氧的条件下,可提高小鼠的血红蛋白的含量,但并不呈剂量关系,对预防高海拔地区由缺氧引起的高血红蛋白症有一定的意义。

海带多糖还能显著延长小鼠断头后的喘息时间,能使脑的耗氧量减少,增强脑组织的耐缺氧能力[11]。

2.6  降血脂作用

李德远[12]发现,海带岩藻糖胶经口服能有效降低小鼠的高胆固醇血清TC水平,防止高胆固醇血症的形成,因而有降脂、维护心血管正常功能的作用。还发现海带岩藻糖胶能使血清、肝、脾组织中的过氧化脂质(LPO)水平显著下降,高剂量明显抑制高脂乳剂引起的大鼠体重的增加。廖建民[13]从海带中分离出3个多糖组分(LF1、LF2、LF3),发现3个组分均可显著降低高血脂中的TG水平,它们对HDL-C的作用同TC。

2.7  降血糖作用

王庭欣[15]发现海带多糖能明显降低糖尿病小鼠血糖和尿素氮,增加糖尿病小鼠的血清钙和血清胰岛素含量,对四氧嘧啶所致的胰岛损伤具有明显的恢复作用,有降血糖及保护胰岛细胞的功能。李德远等[16]用不同浓度褐藻糖胶给小鼠灌胃,发现褐藻糖胶对四氧嘧啶诱导的高血糖具有明显得预防作用,且能对胰岛细胞损伤有保护作用,对缓解糖尿病小鼠症状、减少饮水量具有一定作用,糖耐量得到明显改善。李福川[17]对逐级分离所得的3种海带多糖(粗多糖、岩藻半乳多糖硫酸酯FGS、FGS高纯组分之一F4)对小鼠经口给药,进行降糖作用研究,发现随多糖纯度提高,其降糖作用增强,但当多糖分子量太大时则不易吸收,急毒实验证明FGS对小鼠无毒害作用。

2.8  消除自由基和抗氧化作用

田晓华等[18]研究了海带硫酸多糖体外对自由基的清除作用,海带热水提取物和冷水提取物均对超氧化物自由基和羟基自由基的清除有显著作用,且呈量效关系,前者效果比后者好。李兆杰[19]的研究表明,低分子量海带岩藻聚糖硫酸酯组分均有清除活性自由基的能力,它们清除活性氧自由基的能力随体系中多糖浓度的增加而增强,且能降低高脂血症大鼠血清和组织中LPO含量,增强SOD活力具有良好的抗衰老作用。

Choi进行Sprague-Dawley小鼠实验发现海带粗提物和褐藻糖胶在自由基攻击肾时具有保护作用[20],在食物中加入褐藻糖胶会增加某些抗氧化酶的活性,减少自由基的产生,从而减轻自由基对肾的攻击。孔鹏等[21]以果蝇作为试验动物,研究了海带多糖抗衰老的途径之一可能是通过提高生物体内SOD、CAT 等抗氧化酶的活性,降低过氧化脂质分解的最终产物丙二醛的含量而起到抗衰老的作用。梁桂宁等[22][23]通过海带多糖对应激小鼠脑组织和肾脏中SOD、MDA 的影响研究,表明海带多糖具有抗脂质过氧化保护脑组织和肾脏组织的作用。

2.9  抗凝血作用

施志仪[25]发现,各多糖组分都有抗凝血作用,多糖的分子量大、不易吸收,故其抗凝效果比肝素弱,适用于血粘度高的病人,可作为预防血栓形成的药物或保健品。刘志峰[26]对5种海藻多糖的硫酸基含量及体外抗血小板聚集作用进行了观察,结果发现,海带多糖在剂量为2g/L时,血小板抑制率为70%左右,并与硫酸基含量呈显著正相关,因而可通过多糖的硫酸衍生化改变其抗凝血性。谢露等[27]研究了海带多糖L01对血管内皮损伤老龄动物血小板活性的影响发现,海带多糖L01高剂量组(100mg/kg)和低剂量组(10mg/kg)均能降低老龄大鼠的血浆血管性假血友病因子和颗粒膜糖蛋白140水平,降低血管内皮损伤老龄大鼠血小板粘附率和表面粘附聚集活性,抑制血小板粘附聚集。同时发现海带多糖抑制血栓形成的作用机制可能是通过抗凝血、抑制血小板黏附、抑制血小板释放血浆血栓素B2及调节XB2-6-酮-前列环素平衡等多方面的拮抗血栓的形成来实现。

2.10  抗辐射效应

邓槐春[28]研究海带多糖抗辐射作用时发现海带多糖一次注射,能明显提高900拉德照射小鼠的存活率,并延长存活时间,随给药剂量增加存活率提高,能显著保护被照射动物的造血器官。罗琼等[29]研究了LJP对大鼠的辐射防护作用,灌胃10 d后一次性进行全身60Co-γ射线照射,结果表明,模型组免疫指标明显低于正常对照组,LJP各组能显著调节辐射损伤大鼠的免疫功能,脾淋巴细胞凋亡率显著低于模型组,并呈明显的量效关系。推测海带多糖抗辐射作用的可能机制之一是抑制免疫细胞凋亡。

李德远等[30]研究LJP对小鼠的辐射防护作用发现。经口给药处理16天,不能有效地提高受 7.5Gy或8.5Gy60Co-γ射线 照 射的小 鼠的存活率和存活时间。以腹腔注射给药不但可提高小鼠存活率,还可以使受4.5 Gy 60Co-γ射线照射的小鼠白细胞、淋巴细胞增加,其中 300 mg/kg剂量可分别增加25%、61.3%和 66.9%。

2.11  抗突变作用

王庭欣[31]以小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率为指标初步探讨了海带多糖对环磷酰胺CY诱发小鼠染色体突变的拮抗作用,结果表明,海带多糖对诱发突变有明显的抑制效果,其抑制率达60.7%,且随着浓度的增加抑制率有所增强。张英慧等[32]在海带岩藻-半乳聚糖硫酸酯FGS对小鼠白细胞减少症的影响中发现,每天的6.25~100mg/kg的FGS对CY引起的小鼠白细胞减少症、小鼠骨髓有核细胞DNA的降低具有拮抗作用,最高可达自然对照组的81%和31%。

2.12  与金属离子的结合

褐藻糖胶可作为金属离子的结合剂和阻吸剂。褐藻胶对二价以上阳离子的亲和力非常活泼,是良好的离子交换剂。海带中的褐藻酸是以多种褐藻酸盐的形式存在,海带褐藻酸对高价重金属离子的富集倍数明显高于一般金属离子[33]。

2.13  对神经细胞生存的影响

耿美玉等[34]发现,由海带中提取得GS201褐藻多糖对海马神经细胞和皮质神经细胞均有明显得营养作用,可提高神经细胞的存活率,并呈一定的剂量关系,有希望将此多糖开发为一种神经细胞营养剂。

2.14  对植物的保鲜作用

张英慧等[35]研究了降解前后的海带多糖对瓶插香石竹切花的保鲜效果,结果表明:降解后的海带多糖能使切花寿命延长5~8d,最大花径增大1~2cm,呼吸高峰推迟4~6d,细胞膜相对透性小,较好地维持水分平衡,切花鲜样质量增加,观赏效果提高。


3  海带多糖研究展望

随着社会的发展,人们越来越受到“现代文明病”的威胁,高血压、高血脂、心血管疾病患病率急剧上升,来源于自然食物的保健成分对于人们的健康具有特别的意义。海带中含量丰富的生物活性多糖日益为国内外学者所关注,它的生物功能、作用机理正不断地被阐明,并应用于医药中。但在海带多糖药理实验的研究中,所用实验材料多是粗制品,缺乏纯化和组成鉴定技术,而一种粗多糖经分级可提出多种多糖和寡糖。因而今后应加强海带多糖各组分的分离纯化技术和药物学研究,进一步研究各类多糖的结构与生物活性的关系,确定糖活性决定部位,尤其是加强各种多糖分离纯化的工程化技术研究。

参考文献

 

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