海藻多糖生物活性研究进展
摘要:海藻多糖是从海洋藻类植物中分离得到的一种植物多糖,是一类重要的海洋天然产物,具有多种生物活性,在生物体内起着重要作用。
本文综述了海藻多糖的种类,海藻多糖的生物活性并就海藻多糖的研究做了展望。
关键词:海藻多糖;生物活性;免疫调节;
海藻是海洋植物中,数量和品种最多的一类,估计海洋中生长有15000余种海藻[1],主要可以分为褐藻、红藻、蓝藻、绿藻四大类,另外还包括硅藻、甲藻、金藻等微藻。
海藻最重要的产物就是多糖,约占其干重的50%以上。
海藻多糖(Seaweed Polysaccharides,PS)即指海藻中所含的各种高分子碳水化合物,是一类多组份混合物,一般为水溶性,多具有高粘度或凝固能力,主要包括红藻多糖、褐藻多糖、绿藻多糖等。
近年来,随着海藻的开发利用,各种海藻已成为人类在食品、工业、药用等方面的重要来源,并且多种海藻多糖的相关研究产品也正应用于社会生活的各个领域中,随着海藻的广泛应用和对海藻多糖认识的深入,人们对海藻多糖生物活性的研究越来越重视,从而使多糖成为目前生命科学中研究最活跃的领域之一。
1 海藻多糖的种类
1.1 红藻多糖
红藻多糖主要包括从石花菜、红翎菜科为主的藻类中所提取的琼胶和卡拉胶多糖以及松藻科中所提取的角叉菜多糖。
琼胶和卡拉胶是红藻细胞壁内填充物质,均以半乳糖单位结合而成的半乳聚糖[2]。
由于分子中硫酸酯结合形态的不同,卡拉胶有κ-、ι-、λ-等多种类型,它们的化学结构和性质各有差异。
卡拉胶的化学结构是由半乳糖及脱水半乳糖所组成的多糖类硫酸酯的钙、钾、钠、铵盐。
木聚糖和甘露聚糖亦为细胞壁组分,而红藻淀粉则是以葡萄糖为单位结合而成的细胞质组成成分。
1.2 褐藻多糖
褐藻多糖主要包括褐藻胶、褐藻糖胶和海带淀粉。
褐藻胶和褐藻糖胶
是褐藻细胞壁的填充物质,海带淀粉则存在于细胞质中。
褐藻胶是由糖醛酸结合而成的线性聚合物,褐藻糖胶则是由褐藻糖结合成的含硫酸基多糖,海带淀粉却是以葡萄糖组成的葡聚糖。
褐藻多糖具有较强的生物学活性,不仅有免疫促进和抗病毒作用,而且还具有抗肿瘤活性。
如:羊栖莱多糖对某些细胞免疫有加强作用[3]。
1.3 绿藻多糖
绿藻多糖主要位于细胞间质中,多为水溶性硫酸多糖。
其次也存在于细胞壁中,细胞壁微纤维主要不是由纤维素组成,而是由木聚糖或甘露聚糖构成,细胞壁多糖不易溶于水,通常用碱提或酸提的方法可以得到组分单一的木聚糖或甘露聚糖以及葡聚糖等。
水溶性硫酸多糖是绿藻多糖的主要成分,其组分和结构随着绿藻种类的不同而不同,通常可分为两类,一类为木糖-阿拉伯糖-半乳糖聚合物,另一类为葡萄糖醛酸-木糖-鼠李糖聚合物[4]。
2 海藻多糖的生物活性
2.1 免疫调节活性
自2 0世纪7 0年代以来,人们对糖类物质的生物学功能有了新的认识,发现多糖及糖复合物参与了细胞的各种生命活动的调节[5]海藻多糖对细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫均起着不同程度的增强作用。
海带多糖可增强小鼠的体液免疫与腹腔巨噬细胞的吞噬功能,促进淋巴细胞转化,对大鼠红细胞凝集也有明显的促进作用[6];螺旋藻多糖不仅能提高动物体非特异性的细胞免疫功能,而且还能促进机体特异性的体液免疫功能;褐藻胶是小鼠B 淋巴细胞的有丝分裂原,对 B 淋巴细胞的增殖有激活作用,还能促进淋巴细胞的转化。
大量研究表明海藻多糖是通过调节机体免疫系统功能发挥作用的[7]。
杨运高等[8]采用第一军医大学中医系研制成功的大鼠红细胞免疫功能缺陷模型,观察给予海藻多糖后动物模型红细胞免疫功能以及自由基损伤的变化情况。
验结果显示,海带多糖对大鼠红细胞免疫有明显的调节作用,能够提高免疫低下小鼠红细胞C3bR的活性,从而增加红细胞C3b受体花环率和免疫复合物花环率。
2.2 抗氧化活性
近年来研究表明,过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其他细胞、组织及生物大分子有破坏作用,而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏和死亡。
海藻硫酸多糖(SPS)具有清除活性氧的作用,是有效的自由基清除剂[9]。
褐藻提取物有很强的抗氧化活性,在酶浓度为30mg/L时,对DPPH清除率分别高达95.5%和 92.3%,明显高于茶多酚及人工合成抗氧化剂B H T对 D P P H·的清除效率(73.0%以下)[10];褐藻多糖( B S P ) 在体外具有较强的清除Fenton反应和光照H2O2产生的·OH和黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶和光照核黄素产生的· O-2的作用,是一种很好的抗氧化剂;钝顶螺旋藻多糖能显著增强机体抗氧化及抗自由基损伤的能力。
2.3 抗辐射活性
研究表明,海藻多糖对辐射损伤细胞具有明显的保护作用。
吴晓旻等[11]研究了海带多糖对大鼠的辐射防护作用,海带多糖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。
海藻多糖的抗辐射作用的机理可能与以下几个方面有关:首先,多糖是细胞膜的重要组分,海藻多糖的多糖成分可以强化巨噬细胞,抵御射线对细胞膜的损伤。
其次,巨噬细胞膜上含有多糖受体,海藻多糖之与结合,使膜上相关分子活化,启动信号传导途径,从而增强巨噬细胞的活性与功能[12]。
此外,由于多糖具有一定的清除自由基活性能力,使辐射所致的继发性氧化损伤得到降低。
海藻多糖还具有抗肿瘤、抗病毒(有证据表明,具β螺旋型立体结构的多糖其抗病毒活性较高)、降血糖、降血脂、抗菌、抗炎、延缓衰老等生物学活性。
此外,海藻硫酸多糖表现出一些蛋白多糖的特性,这些硫酸多糖/蛋白多糖发挥抗凝血酶作用,主要通过肝素辅助因子Ⅱ传递。
羊栖菜多糖不仅具有良好的降血糖作用,而且可作为降血脂药物的功能成分对高血脂患者以及由高血脂引起的动脉粥样硬化、肥胖和冠心病患者产生极为有益的影响[13]。
3 展望
目前,陆地生物资源已越来越短缺,而海洋生物资源占地球的80%以上,因而世界各国均把开发海洋资源当作一项战略性目标。
海藻多糖品种多、数量庞大、结构多样,且具有抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、降血脂及抗凝血等多种的生物
活性,已引起了人们对海洋生物多糖的极大关注,多糖药物的利用和开发也越来越多。
海藻多糖将可能成为人类战胜病症较重要的药用资源,同时经过化学修饰,将开发出更多的高效低毒的新型海洋多糖药物。
随着研究的不断深入,海藻多糖的活性及机理,日趋完善,海藻多糖将成为未来的生物药源。
The progress of research in Seaweed polysaccharide’s
biological activity
ABSTRACT:The seaweed polysaccharide is one important class of marine natural products. The review describes their strucres and extraction methods. As a result, the application of the seaweeds will surely have an extensive prospect.
KEY WORDS: Seaweed polysaccharide; biological activity; oxidation
参考文献
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