1、综 述 评 论活 性 多 糖 的 构 效 关 系 XN IE L H聂 凌 鸿 , 宁 正 祥(华 南 理 工 大 学 食 品 与 生 物 工 程 学 院 , 广 东 广 州 510640)摘 要 : 近 年 来 ,具 有 生 物 活 性 的 多 糖 逐 渐 被 发 现 ,有 的 已 用 于 临 床 使 用 。 活 性 多 糖 的 生 物 活 性 与 其 结 构 密切 相 关 。 本 文 对 活 性 多 糖 的 结 构 层 次 、 结 构 研 究 、 生 物 活 性 及 其 构 效 关 系 的 研 究 进 展 进 行 了 综 述 。关 键 词 : 活 性 多 糖 ;结 构 ;生 物 活 性 ;
2、构 效 关 系中 图 分 类 号 :Q53 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :0253 - 2417 (2003) 04 - 0089 - 06RELA TIONSHIP B ETWEEN STRUCTU RE AND ACTIV IT Y OFACTIV E POL YSACCHARIDESN IE Ling2hong , N IN G Zheng2xiang( College of Food and B iotechnology , South Chi na U niversity of Technology , Guangz hou 510640 , Chi na)Abstra
3、ct : Polysaccharides with biological activities have recently been found ,and some of them have been put toclinical application. Biological activities of polysaccharides are closely related to their structures. In this article ,structure of polysaccharides ,identification methods of the structure ,b
4、iological activity ,and relationship between theirstructure and activity are reviewed.Key words :active polysaccharides ; biological activity ; structure2activity relationship多 糖 是 一 类 天 然 的 大 分 子 物 质 ,几 乎 存 在 于 所 有 的 有 机 体 中 ,包 括 动 物 、 植 物 (主 要 是 高 等 植 物 ) 、 微生 物 (细 菌 和 真 菌 )及 海 藻 。 活 性 多 糖 是 指 存 在
5、 于 生 物 体 中 ,能 促 进 或 增 强 机 体 健 康 ,具 有 控 制 细 胞 分化 ,调 节 细 胞 生 长 衰 老 的 一 类 非 特 异 性 广 谱 免 疫 调 节 剂 ,是 一 类 重 要 的 生 命 物 质 材 料 ,广 泛 参 与 细 胞 识别 、 细 胞 生 长 、 分 化 、 代 谢 、 胚 胎 发 育 、 细 胞 癌 变 、 病 毒 感 染 、 免 疫 应 答 等 各 项 生 命 活 动 ,是 现 代 医 学 和 食 品功 能 化 学 共 同 关 注 的 焦 点 。多 糖 的 化 学 结 构 是 其 生 物 活 性 的 基 础 。 多 糖 的 构 效 关 系 是 指
6、 多 糖 一 级 结 构 和 高 级 结 构 与 其 生 物 活性 的 关 系 ,是 当 前 糖 化 学 和 糖 生 物 学 共 同 关 注 的 焦 点 问 题 1 。 多 糖 构 效 关 系 的 研 究 可 为 活 性 多 糖 的 目的 性 筛 选 提 供 必 要 的 理 论 指 导 。 本 文 旨 在 对 活 性 多 糖 的 结 构 、 生 物 活 性 及 其 构 效 关 系 的 研 究 作 一 概 述 。X 收 稿 日 期 :2003 - 01 - 15作 者 简 介 :聂 凌 鸿 (1969 - ) ,男 ,江 西 武 宁 人 ,讲 师 ,博 士 生 ,从 事 食 品 化 学 与 食
7、品 工 程 技 术 方 面 研 究 。E2mail :haitaonie 163. com第 23 卷 第 4 期2003 年 12 月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest ProductsVol. 23 No. 4Dec. 20031 活 性 多 糖 的 结 构多 糖 的 结 构 是 其 生 物 活 性 的 基 础 ,认 识 和 了 解 多 糖 的 结 构 有 助 于 更 好 地 利 用 和 开 发 多 糖 。1. 1 多 糖 的 结 构 层 次多 糖 的 结 构 分 类 沿 用 了 蛋 白 质 和 核 酸 的 分 类 方 法 。 单 糖
8、 是 多 糖 的 组 成 单 元 ,单 糖 之 间 脱 水 形 成 糖苷 键 ,并 以 糖 苷 键 线 性 或 分 支 形 成 寡 糖 或 多 糖 。 多 糖 的 结 构 也 可 分 为 一 级 、 二 级 、 三 级 和 四 级 2 。 多 糖的 一 级 结 构 是 指 多 糖 的 单 糖 残 基 的 组 成 、 排 列 顺 序 、 相 邻 单 糖 残 基 的 连 接 方 式 、 异 头 物 的 构 型 及 糖 链 有无 分 支 、 分 支 的 位 置 和 长 短 等 3 4 ;二 级 结 构 指 多 糖 骨 架 链 间 以 氢 键 结 合 所 形 成 的 各 种 聚 合 体 ,关 系 到多
9、 糖 分 子 中 主 链 的 构 象 ,不 涉 及 侧 链 的 空 间 排 布 5 ;三 级 结 构 是 指 多 糖 链 一 级 结 构 的 重 复 顺 序 ,由 于 糖残 基 中 的 羟 基 、 羧 基 、 氨 基 以 及 硫 酸 基 之 间 的 非 共 价 相 互 作 用 ,导 致 有 序 的 二 级 结 构 空 间 形 成 有 规 则 而粗 大 的 构 象 6 ;四 级 结 构 是 指 多 糖 链 间 非 共 价 键 结 合 形 成 的 聚 集 体 7 。1. 2 多 糖 的 结 构 研 究多 糖 的 结 构 研 究 是 多 糖 化 学 研 究 的 关 键 。 而 多 糖 的 化 学 研
10、 究 首 先 是 提 取 、 分 离 、 纯 化 以 获 得 不 同 的多 糖 组 分 ,经 纯 度 鉴 定 证 明 为 均 一 性 多 糖 后 ,进 行 各 组 分 的 理 化 特 性 如 溶 解 度 、 旋 光 度 、 粘 度 、 分 子 质 量的 测 定 ,然 后 进 行 平 面 和 立 体 的 化 学 研 究 以 及 结 构 改 造 和 修 饰 。完 整 的 多 糖 结 构 分 析 包 括 对 多 糖 的 一 级 结 构 和 高 级 结 构 的 分 析 。 到 目 前 为 止 ,已 经 建 立 的 多 糖 一级 结 构 分 析 的 方 法 有 化 学 法 (如 酸 水 解 、 过 碘
11、酸 氧 化 、 Smith 降 解 、 碱 降 解 、 甲 基 化 反 应 、 乙 酰 解 等 ) 8 、 物理 法 (包 括 高 效 液 相 色 谱 法 9 10 、 气 相 色 谱 法 4 ,8 ,11 、 红 外 光 谱 法 4 ,8 、 核 磁 共 振 谱 法 4 ,8 ,12 13 、 质 谱 分析 法 8 ,14 15 等 )和 生 物 法 (主 要 是 酶 化 学 方 法 16 17 ) 。 多 糖 的 二 级 、 三 级 结 构 的 研 究 更 为 困 难 ,目 前 采用 的 方 法 有 : 2射 线 衍 射 法 、 荧 光 法 、 毛 细 管 电 泳 法 、 13C NMR
12、及 2D NMR、 旋 光 度 (ORD) 和 圆 二 色 谱(CD) 、 快 原 子 轰 击 质 谱 ( FAB2MS) 、 色 质 联 用 ( GC2MS) 、 酶 技 术 2NMR 等 5 ,13 ,18 21 。为 了 提 高 多 糖 的 活 性 ,开 发 多 糖 的 新 用 途 ,其 结 构 的 改 性 研 究 也 有 了 很 大 的 进 展 。 最 常 见 的 方 法 为多 糖 的 硫 酸 化 。 此 外 ,磷 酸 化 、 羧 甲 基 化 、 乙 酰 化 、 羟 乙 基 化 等 也 有 不 同 程 度 的 进 展 。2 活 性 多 糖 的 生 物 活 性至 今 活 性 多 糖 已
13、发 现 的 生 物 活 性 有 很 多 方 面 ,如 :增 强 免 疫 作 用 、 降 血 糖 、 降 血 脂 、 抗 肿 瘤 、 抗 病 毒 、抗 细 菌 、 抗 辐 射 、 抗 衰 老 、 抗 凝 血 作 用 等 22 23 ,但 这 些 功 能 都 并 非 独 立 。 一 方 面 ,有 些 多 糖 具 有 多 种 不同 的 生 物 活 性 ,另 一 方 面 多 糖 的 生 物 活 性 中 ,许 多 作 用 机 制 可 能 是 相 同 的 ,如 抗 肿 瘤 、 抗 辐 射 、 抗 病 毒 、 抗衰 老 等 活 性 都 同 多 糖 非 特 异 性 的 免 疫 增 强 有 关 23 。Sori
14、vastava R 等 24 对 不 同 来 源 的 多 糖 的 结 构 以 及 构 效 方 面 的 研 究 比 较 分 析 后 认 为 ,一 般 来 说 ,真菌 多 糖 具 有 较 高 的 抗 肿 瘤 功 能 ;而 高 等 植 物 多 糖 的 增 强 免 疫 调 节 作 用 较 好 ;藻 类 多 糖 都 具 有 硫 酸 基 ,因此 具 有 较 好 的 抗 凝 血 和 抗 病 毒 作 用 。多 糖 作 为 药 物 始 于 1943 年 。 此 后 ,多 糖 在 药 物 和 保 健 食 品 方 面 的 产 品 越 来 越 多 。 目 前 全 球 至 少 有12 个 以 上 的 多 糖 产 品 正
15、 在 进 行 临 床 试 验 ,分 别 作 为 肿 瘤 、 糖 尿 病 的 治 疗 或 促 进 伤 口 愈 合 的 药 物 。 1997年 全 球 从 植 物 中 提 取 的 糖 类 药 物 的 销 售 额 达 73 亿 美 元 25 。 总 的 说 来 ,多 糖 的 应 用 可 分 为 两 类 :一 类 是在 医 药 领 域 ,利 用 多 糖 独 特 的 理 化 性 质 ,如 易 形 成 凝 胶 、 高 渗 透 压 、 高 粘 度 和 吸 水 性 ,制 备 医 药 材 料 、 药 物缓 释 剂 、 血 浆 代 用 品 等 ;或 利 用 多 糖 的 抗 原 性 、 抗 肿 瘤 等 生 物 功
16、能 或 活 性 制 备 疫 苗 或 新 药 26 。 另 一 类 是在 保 健 食 品 领 域 ,活 性 多 糖 作 为 功 能 性 因 子 调 节 或 增 强 人 体 免 疫 功 能 或 起 到 抗 肿 瘤 、 抗 突 变 、 抗 病 毒 、 抗凝 血 、 抗 溃 疡 、 抗 氧 化 、 降 血 糖 、 降 血 脂 等 保 健 作 用 。 目 前 国 内 已 有 多 种 产 品 上 市 ,药 品 类 有 猪 岑 多 糖 产品 ,如 猪 岑 多 糖 注 射 液 (增 强 免 疫 功 能 ,同 乙 肝 疫 苗 结 合 治 疗 慢 性 乙 肝 ) ;香 菇 多 糖 产 品 ,如 香 菇 多 糖 注
17、 射液 (治 慢 性 肝 炎 及 肿 瘤 治 疗 的 辅 助 药 ) ;灵 芝 多 糖 产 品 ,如 灵 芝 多 糖 片 、 灵 芝 复 方 糖 浆 等 (主 要 用 于 肿 瘤 辅助 治 疗 ,以 及 慢 性 气 管 炎 、 高 血 压 、 神 经 衰 弱 、 糖 尿 病 、 高 血 脂 等 的 治 疗 ) ;云 芝 多 糖 产 品 ,如 云 星 胶 囊 、 云星 胶 束 、 云 芝 苷 肽 冲 剂 等 (用 于 治 疗 慢 性 乙 型 肝 炎 、 癌 症 辅 助 治 疗 、 免 疫 功 能 低 下 的 老 年 病 等 ) ;黄 芪 多90 林 产 化 学 与 工 业 第 23 卷糖 ,如
18、黄 芪 多 糖 注 射 液 (增 强 免 疫 功 能 、 保 肝 等 作 用 ) 。3 活 性 多 糖 的 构 效 关 系研 究 活 性 多 糖 的 构 效 关 系 十 分 有 意 义 ,何 种 结 构 的 多 糖 才 具 有 活 性 ,结 构 的 改 变 如 何 影 响 多 糖 活性 ,诸 如 此 类 的 工 作 都 是 为 了 解 释 多 糖 化 学 结 构 和 生 物 活 性 的 关 系 ,是 寻 找 具 有 生 物 活 性 多 糖 和 多 糖 药物 及 多 糖 功 能 性 食 品 开 发 的 基 础 。3. 1 一 级 结 构 与 生 物 活 性 的 关 系多 糖 的 一 级 结 构
19、包 括 单 糖 组 成 、 连 接 方 式 、 糖 苷 键 类 型 、 分 支 度 等 ,每 一 因 素 对 多 糖 的 生 物 活 性 都 有不 同 程 度 的 影 响 。3. 1. 1 主 链 结 构 与 生 物 活 性 的 关 系 抗 肿 瘤 多 糖 结 构 研 究 表 明 ,从 菌 体 中 提 取 的 活 性 多 糖 一 般 由 葡 萄糖 组 成 ,而 且 葡 萄 糖 链 上 的 21 ,3 苷 键 和 支 链 上 的 21 ,6 苷 键 是 抗 肿 瘤 所 必 需 的 23 。 如 从 猪 苓 菌 种 的菌 体 中 分 离 得 到 多 种 多 糖 级 分 ,其 抗 肿 瘤 活 性 部
20、 分 是 带 (1 6) 支 链 的 2(1 ,3)2D2葡 聚 糖 27 ;从 香 菇 中提 取 到 的 抗 肿 瘤 多 糖 ,也 是 由 21 ,3 结 合 的 直 链 葡 聚 糖 构 成 ,以 5 个 分 子 上 有 2 个 分 子 的 比 率 ,在 6 位有 结 合 的 侧 链 葡 萄 糖 分 子 28 。 在 单 糖 的 连 接 位 置 方 面 ,具 有 1 3 连 接 方 式 的 多 糖 大 多 具 有 生 物 活性 ,部 分 1 6 连 接 方 式 的 多 糖 也 具 有 生 物 活 性 ,而 1 2、 1 4 等 连 接 方 式 的 多 糖 很 少 具 有 活 性 。单 糖 的
21、 组 成 对 多 糖 活 性 的 影 响 远 远 小 于 糖 苷 键 型 和 单 糖 连 接 方 式 。 通 常 ,具 有 不 同 化 学 结 构 的 单糖 组 成 的 多 糖 具 有 免 疫 调 节 活 性 ,这 表 明 免 疫 应 答 对 单 糖 的 化 学 结 构 是 非 特 异 性 的 ,它 主 要 由 分 子 大 小决 定 而 不 是 单 糖 的 化 学 结 构 。3. 1. 2 侧 链 基 团 与 生 物 活 性 的 关 系 一 些 多 糖 的 活 性 与 其 中 是 否 含 有 某 些 化 学 基 团 有 密 切 的 关 系 ,而这 些 化 学 基 团 可 通 过 人 为 的 化
22、 学 反 应 来 添 加 和 消 除 。 所 以 ,多 糖 的 结 构 修 饰 已 成 为 提 高 多 糖 的 活 性 和研 究 多 糖 构 效 关 系 的 有 力 手 段 。 将 多 糖 进 行 衍 生 化 ,如 降 解 、 硫 酸 化 、 磺 酰 化 、 乙 酰 化 、 烷 基 化 等 ,有 可 能大 大 提 高 多 糖 的 生 物 活 性 。 其 他 修 饰 方 法 ,如 磷 酸 酯 化 、 硬 脂 酰 化 、 棕 榈 酰 化 、 二 乙 基 氨 基 乙 基 化 、 碘 化 、氨 化 等 在 多 糖 分 子 修 饰 中 也 有 运 用 29 。多 糖 常 因 分 子 质 量 大 、 粘
23、度 高 、 溶 解 度 低 等 ,影 响 其 应 用 。 多 糖 降 解 是 解 决 这 一 问 题 的 有 效 途 径 。多 糖 降 解 多 用 酸 、 过 碘 酸 氧 化 水 解 等 化 学 方 法 。 如 梁 宗 岩 等 人 将 碱 提 取 水 溶 性 斜 顶 菌 多 糖 部 分 酸 水 解后 发 现 分 子 质 量 由 原 来 的 1 450 kDa 降 低 到 17 kDa ,且 基 本 结 构 与 分 支 率 基 本 不 变 ,但 其 抗 肿 瘤 活 性 提高 了 32. 7 %30 。硫 酸 根 对 抗 HIV 病 毒 目 前 认 为 是 必 须 的 ,并 且 其 抑 制 HIV
24、 的 作 用 同 分 子 中 硫 酸 盐 含 量 有 关 。 含量 愈 高 ,其 抗 HIV 的 作 用 愈 强 。 这 在 爱 滋 病 治 疗 上 的 应 用 已 证 实 ,所 以 硫 酸 酯 化 多 糖 的 研 究 已 成 为 当今 多 糖 研 究 的 又 一 个 “ 兴 奋 点 ” 。 近 年 来 ,许 多 研 究 者 半 合 成 了 一 系 列 具 有 体 外 抗 HIV 活 性 的 硫 酸 多糖 ,如 Pentosan polysulfate、 mannan sulfate、 Hoe/ Bay946、 curdlan arabinose sulfate、 Curdlan galact
25、ose sul2fate 等 ,这 些 多 糖 在 硫 酸 化 后 具 有 或 增 强 了 活 性 ,一 般 认 为 多 糖 在 5 60 kDa ,硫 酸 根 含 量 在 每 单 位 糖 残基 平 均 含 1. 5 2. 0 为 最 佳 29 。3. 1. 3 分 支 度 与 生 物 活 性 的 关 系 多 糖 分 支 与 活 性 的 关 系 并 不 是 一 种 线 性 关 系 ,分 支 度 适 中 的 多 糖 往往 具 有 较 高 的 活 性 ,而 分 支 度 过 高 或 过 低 的 多 糖 其 活 性 都 有 限 。 活 性 很 强 的 裂 褶 菌 多 糖 和 香 菇 多 糖 仅在 C-
26、 6上 有 分 支 ,分 支 度 为 0. 33。 来 自 担 子 菌 类 Crypti pi rus volvat us 的 多 糖 ,分 支 度 为 0. 25 ,对 肉 瘤180 的 抑 制 率 是 裂 褶 菌 多 糖 的 94 %。 另 一 些 活 性 多 糖 的 分 支 度 分 布 为 0. 75 0. 04 ,变 化 范 围 较 大 。Bohn 对 几 十 种 葡 聚 糖 的 分 支 度 与 其 抗 肿 瘤 活 性 进 行 了 比 较 ,认 为 分 支 度 在 0. 2 0. 33 的 21 ,32D2多 聚糖 ,具 有 更 高 的 生 物 活 性 。 由 此 可 见 ,分 支 度
27、 大 小 与 多 糖 生 物 活 性 紧 密 相 关 ,分 支 度 过 大 或 过 小 都 无 法使 多 糖 生 物 活 性 达 到 理 想 状 态 31 。3. 2 高 级 结 构 与 生 物 活 性 的 关 系多 糖 生 物 活 性 与 化 学 结 构 关 系 的 深 入 研 究 发 现 ,二 者 不 仅 是 建 立 在 多 糖 分 子 的 一 级 结 构 基 础 上 ,而且 还 与 多 糖 分 子 的 超 级 结 构 即 空 间 构 象 有 关 。 研 究 结 果 表 明 :高 分 子 质 量 的 21 ,32D2葡 萄 糖 的 高 度 有第 4 期 聂 凌 鸿 ,等 :活 性 多 糖
28、的 构 效 关 系 91 序 结 构 (三 股 螺 旋 ) ,对 于 免 疫 调 节 活 性 至 关 重 要 。 只 有 分 子 质 量 大 于 9 104 的 分 子 才 能 形 成 三 股 螺旋 。 三 股 螺 旋 结 构 靠 2葡 萄 糖 苷 的 分 支 来 稳 定 。 低 分 子 质 量 (小 于 5 104) 的 裂 褶 菌 多 糖 既 无 三 股 螺旋 也 无 抗 肿 瘤 活 性 。多 糖 的 高 级 结 构 与 其 生 物 活 性 的 关 系 至 今 还 不 十 分 清 楚 ,但 二 级 或 三 级 结 构 比 一 级 结 构 在 活 性 方面 起 更 大 的 决 定 作 用 的
29、 观 点 则 是 一 致 公 认 的 23 ,32 。 抗 肿 瘤 活 性 研 究 中 发 现 ,分 子 质 量 50 kDa 以 上 具有 三 重 结 构 的 多 糖 才 有 抗 肿 瘤 活 性 。 经 2射 线 衍 射 分 析 ,表 明 具 抗 肿 瘤 活 性 的 香 菇 多 糖 及 裂 褶 多 糖 均有 2三 股 螺 旋 型 立 体 构 型 。 如 果 在 香 菇 多 糖 中 加 入 尿 素 或 二 甲 基 亚 砜 ,使 分 子 的 立 体 构 型 发 生 改 变 ,则其 活 性 就 丧 失 33 。 又 如 茯 苓 多 糖 与 香 菇 多 糖 相 似 ,均 具 有 21 ,62侧 链
30、葡 聚 糖 ,无 肿 瘤 活 性 ,但 若 通 过 高碘 酸 氧 化 再 经 Smith 降 解 后 去 除 21 ,6 侧 链 ,结 果 获 得 了 具 有 抗 肿 瘤 活 性 的 多 糖 , 2射 线 衍 射 分 析 发 现多 糖 此 时 已 形 成 三 重 构 造 34 。 张 丽 萍 等 人 研 究 发 现 金 顶 侧 耳 多 糖 在 水 中 为 无 规 线 团 构 象 ,经 硫 酸 酯 化后 ,无 规 线 团 呈 伸 展 状 态 ,局 部 可 能 形 成 螺 旋 ,因 而 使 硫 酸 酯 化 金 顶 侧 耳 多 糖 抗 病 毒 CB 5 活 性 提 高 35 。3. 3 理 化 性
31、质 与 生 物 活 性 的 关 系3. 3. 1 水 溶 性 与 生 物 活 性 的 关 系 经 大 量 实 验 证 明 ,多 糖 的 侧 链 基 团 与 其 生 物 活 性 密 切 相 关 。 对 于 具有 螺 旋 结 构 的 多 糖 来 说 ,一 方 面 侧 链 可 以 使 螺 旋 结 构 更 加 稳 定 ,另 一 方 面 分 布 于 螺 旋 结 构 周 围 的 亲 水 基对 于 维 持 多 糖 的 生 物 活 性 是 极 其 重 要 的 。 水 溶 性 D2葡 聚 糖 是 一 种 有 抗 肿 瘤 活 性 、 无 过 长 支 链 、 不 易 被人 体 内 D2葡 聚 糖 酶 很 快 水 解
32、 的 多 糖 ;而 水 溶 性 多 糖 ,如 糖 原 、 淀 粉 、 糊 精 无 活 性 ,可 能 与 它 们 有 过 长 的 支链 ,易 被 酶 解 有 很 大 关 系 。 将 21 ,3 葡 聚 糖 侧 链 上 的 葡 萄 糖 基 转 化 成 3 ,62脱 羟 基 衍 生 物 ,则 其 抑 瘤 活 性消 失 ;而 将 21 ,3 葡 聚 糖 支 链 糖 基 转 化 成 多 元 醇 ,可 提 高 其 活 力 。 由 此 说 明 提 高 水 溶 性 能 增 强 多 糖 的 生物 活 性 31 。通 过 硫 酸 化 、 磺 酰 化 、 磷 酸 化 或 羧 甲 基 化 等 化 学 修 饰 方 法
33、可 以 提 高 多 糖 的 水 溶 性 。 如 21 ,32D2葡 聚糖 cardlan 不 溶 于 水 ,如 果 将 它 部 分 羧 甲 基 化 ,使 其 水 溶 性 提 高 ,则 它 的 抗 肿 瘤 活 性 也 明 显 提 高 36 。此 外 ,采 用 酸 碱 水 解 、 酶 解 及 超 声 波 降 解 等 方 法 降 低 多 糖 分 子 质 量 ,也 可 以 提 高 其 分 子 水 溶 性 ,降 低分 子 粘 度 ,获 得 临 床 上 可 以 应 用 的 分 子 片 段 。 Sandula 等 37 从 工 程 菌 啤 酒 酵 母 及 丝 状 真 菌 黑 曲 霉 中 分离 提 取 出 1
34、 ,32 2D2葡 聚 糖 。 利 用 阶 段 性 化 学 衍 生 法 (羧 甲 基 化 ) 和 超 声 波 降 解 相 结 合 处 理 ,获 得 分 子 质量 在 90 100 kDa 的 易 溶 多 糖 衍 生 物 ,提 高 了 其 临 床 应 用 价 值 。3. 3. 2 分 子 质 量 与 生 物 活 性 的 关 系 多 糖 的 生 物 活 性 很 大 程 度 上 取 决 于 其 分 子 质 量 大 小 。 Blaschek(1992) ,Fabre (1984) , Ko2jima (1986)研 究 发 现 ,分 子 的 大 小 是 多 糖 具 备 生 物 活 性 的 必 要 条
35、件 ,这 可 能 同多 糖 分 子 形 成 的 高 级 构 型 有 关 。 其 中 相 对 分 子 质 量 在 100 200 kDa 之 间 的 多 糖 活 性 最 强 。 同 时 研 究发 现 ,来 源 相 同 、 相 对 分 子 质 量 范 围 为 5 10 kDa 的 多 糖 都 不 具 备 生 物 活 性 。 而 相 同 来 源 的 多 糖 其 结 构具 有 类 似 性 ,由 此 可 知 其 分 子 大 小 对 于 其 生 物 活 性 至 关 重 要 。3. 4 活 性 决 定 部 位 与 生 物 活 性 的 关 系活 性 多 糖 的 生 物 活 性 体 现 在 与 其 受 体 相
36、互 识 别 、 相 互 作 用 的 过 程 中 。 当 多 糖 与 受 体 作 用 时 ,往 往 是其 中 的 特 异 性 寡 聚 糖 片 段 与 受 体 相 结 合 。 由 此 推 测 ,多 糖 象 蛋 白 质 和 酶 一 样 ,可 能 在 多 糖 分 子 中 存 在 一个 或 几 个 寡 糖 片 段 的 活 性 中 心 。Hiroako K等 38 39 在 对 中 药 多 糖 活 性 决 定 部 位 研 究 的 基 础 上 进 行 归 纳 总 结 发 现 ,具 有 抗 补 体 活 性的 甘 草 多 糖 、 柴 胡 多 糖 、 当 归 多 糖 的 活 性 部 分 都 表 现 出 含 半 乳
37、 糖 醛 酸 聚 糖 区 和 带 中 性 糖 侧 链 的 鼠 李 半 乳糖 醛 酸 中 心 (ramified 区 ) ,且 分 支 区 与 抗 补 体 作 用 、 促 进 有 丝 分 裂 和 调 节 巨 嗜 细 胞 Fc 受 体 兴 奋 性 的 活性 有 关 。 当 这 些 活 性 中 心 被 替 代 或 受 到 空 间 阻 碍 时 ,多 糖 的 生 物 活 性 受 到 很 大 影 响 。 如 从 当 归 中 获 得的 主 要 由 62半 乳 糖 ( Gal)组 成 的 寡 糖 醇 片 段 有 抗 补 体 作 用 ,但 用 相 应 标 准 寡 糖 代 替 则 不 具 备 生 物 活 性 。不
38、 少 研 究 表 明 ,降 低 分 子 质 量 后 仍 保 持 活 性 或 活 性 更 强 ,如 肝 素 抗 凝 血 活 性 ,只 需 五 个 寡 糖 片 段 ,这五 个 寡 糖 片 段 可 能 就 是 肝 素 保 持 抗 凝 血 活 性 所 必 须 的 活 性 中 心 部 位 40 。 从 茅 苍 术 根 茎 中 分 离 的 有 刺激 肠 免 疫 系 统 的 活 性 多 糖 ,用 结 合 有 抗 原 的 凝 胶 柱 分 析 发 现 ,该 多 糖 含 有 Ara23 ,62Gal 元 件 和 大 量 抗 高碘 酸 钠 氧 化 的 32Gal 侧 枝 ,这 些 结 构 为 活 性 所 需 41
39、。92 林 产 化 学 与 工 业 第 23 卷4 展 望多 糖 作 为 一 类 重 要 的 生 物 活 性 物 质 ,虽 然 到 目 前 为 止 ,只 有 少 数 应 用 于 临 床 ,但 它 们 在 抗 肿 瘤 、 抗 病毒 、 抗 衰 老 、 降 血 糖 、 愈 溃 疡 等 治 疗 方 面 已 显 示 了 诱 人 的 前 景 。 随 着 多 糖 的 制 备 、 结 构 、 合 成 、 药 理 学 及 临床 学 研 究 的 不 断 深 入 ,多 糖 药 物 将 具 有 更 广 阔 的 前 景 。目 前 对 多 糖 研 究 侧 重 于 分 离 、 纯 化 、 化 学 组 成 及 生 物 活
40、性 等 方 面 ,对 多 糖 溶 液 构 象 、 空 间 结 构 和 结 构与 功 能 的 关 系 都 未 及 深 入 42 。 国 内 外 糖 类 研 究 的 层 次 与 水 平 ,还 远 远 落 后 于 蛋 白 质 和 核 酸 ,主 要 反 映在 多 糖 结 构 与 功 能 的 关 系 还 不 清 楚 ,多 糖 在 体 内 的 作 用 机 制 大 多 未 知 43 。 我 们 可 以 用 丰 富 的 中 草 药 为研 究 材 料 ,以 古 代 医 书 记 载 和 临 床 经 验 为 依 据 ,分 离 出 免 疫 活 性 高 、 疗 效 明 确 的 多 糖 ,继 而 进 行 结 构 与 功能
41、 关 系 及 作 用 机 理 的 研 究 ,从 而 带 动 糖 化 学 的 研 究 向 深 度 发 展 ,在 分 子 水 平 上 揭 示 多 糖 类 化 合 物 参 与 生命 过 程 的 奥 秘 。参 考 文 献 :1 赵 国 华 ,陈 宗 道 ,李 志 孝 ,等 . 活 性 多 糖 的 研 究 进 展 J . 食 品 与 发 酵 工 业 ,2002 ,27 (7) :452 48.2 KENN ED Y J F ,WHITE C A. Bioactive Carbohydrates M . Chichester : Ellis Horwood Limited ,1983.3 吴 东 儒 .
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