食用菌多糖研究进展

1、微生物专题报告食用菌多糖功能的研究概况141201019微生物学魏华食用菌作为天然食药资源，营养丰富，含蛋白质、必需氨基酸、多糖、维生素等多种成分。食用菌多糖虽然含量比例仅占0.48-0.87%，却具特异的生物学功能活性。如具有抗肿瘤活性；可显著提高巨噬细胞吞噬量，刺激抗体产生，增强人体免疫功能；可降血糖、降血脂；可显著增加脑和肝脏组织中的过氧化物歧化酶SOD酶活力，抗氧化、抗衰老；保肝、抗辐射等等。1971年，Maeda等从香菇中分离出一种具有抗肿瘤活性的多糖，这个研究发现影响重大，使更多的科学家开始研究真菌中的活性多糖14。截至目前，国内外已从食用菌中筛选出200种有生物活性的多糖。同时，

2、对于多糖的研究不仅只是研究其的生物学活性，更多的是利用生物学手段研究多糖分子的化学结构及结构与功能之间的关系13。国内对多糖的研究起步较晚，但在研究糖类的作用机理时，紧密与中医药的理论相结合，进展甚快。70年代以来，我国在云芝、银耳、灵芝、黑木耳、裂褶菌、冬虫夏草、猴头菌和竹荪等中分离得到具有显著生理活性的、单一成分的多糖物质。目前，我国对药用多糖的研究仍多偏重于提取、分离、纯化、和研究药理活性等方面。虽然已有用于治疗癌症的商业化产品，但积累的临床资料仍很缺乏，大部分多糖产品尚处于实验阶段或仅用于保健品，还需重视新兴的糖生物学及工程学，提高研究水平。1 .食用菌多糖的种类近年来研究报道的真菌多

3、糖，主要有四类，葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、糖蛋白。1.1 葡聚糖葡聚糖(Glucan)，尤其是3(1-3)连接的葡聚糖具有多种活性15-20。如从金顶侧耳(Pleurotuscitrinopileatus)子实体中分离的多糖，分子量为1.89X104,可能的结构是主链为3(1-3)连接的葡聚糖，支链为3(1-6)连接的葡萄糖21。从黑石耳(Dermatocarponminiatum)子实体中分离的具有抗氧化功能的多糖，主要结构为“(1-4)(1-6)连接的葡聚糖，分子量为1.80X10622。从栓菌(TrametessuareclenS)中分离的多糖分子量5.0X104,主链为3(1-3)-D

4、-Glucan,支链为3(16)连接的葡萄糖。从斜顶菌(Clitopiluscaepitosus)多糖分子量1.32X106,主链为3(1-3)连接的葡聚糖，支链有较多的3(1-6)连接的葡聚糖链和较少的3(1-4)连接的葡聚糖链，分别连在主链的O-6位和O-4位。1.2 甘露聚糖甘露聚糖(Mannan)，如从Marasmiusandrosaceus菌丝体中分离的多糖，分子量2.40X104,主链为3(1-6)连接的甘露糖链，支链为3(1-2)连接的甘露糖链和3(1-3)连接的甘露糖链，分别主链的O-2位和O-3位。1.3 杂多糖杂多糖(Heteropolysaccharide)，即分离出的多

5、糖不仅只含有一种组分，如从Mandrosaceus中分离两种葡萄甘露聚糖B1和B2，主要成分是葡聚糖，但同时含有少量比例的甘露糖。1.4 糖蛋白含有蛋白质的糖蛋白或多糖肽，这种类型的多糖通常是以O连接的形式和蛋白质上的氨基酸相结合，且这种结构是发挥活性所必须的23-26。2 .开发应用现状现在已有很多真菌多糖在国内外被正式批准生产，有些产品已应用于临床。其中香菇多糖被研究的较为透彻，也成为生产最多的多糖14,26-28。主要成分为葡聚糖，分子量4X104-8M04,多糖的结构单元为：一3Glc31-3Glc(O-6-31Glc)31-3Glc3 l-3Glc(O-6-3lGlc)31-3Glc

6、31一。作为免疫调节剂，香菇多糖能增强宿主的免疫能力，使机体淋巴细胞(T细胞等)大量增殖，同时又能激活补体系统。云芝多糖(Krestin，PSK)主要来源于子实体或液体发酵液中，其在临床上可用于治疗肝炎疾病。从猪苓(Grifolaumbellata)干燥的子实体中分离的葡聚糖具有明显的免疫调节作用，还具有较好的保护肝脏的功能。裂褶菌多糖(Shyzophillan，SPG)也是近年来被开发的多糖，其具有活化巨噬细胞、淋巴细胞及促进干扰素产生的功能，可用于癌症的辅助治疗。除除此之外，银耳多糖和茯苓多糖也已应用于生产中。3 .多糖结构与功能的关系多糖的一级、高级结构与其生物活性的关系，即多糖的构效关

7、系，是当前糖化学和糖生物学共同关注的焦点问题。多糖的糖组成和糖苷键类型对其生物活性有一定的影响，如从真菌中提得的活性多糖一般由葡萄糖组成，且葡聚糖主链上的3-1,3键和支链上的3-1,6键往往是必须的。多糖中的糖链中通常连接着不同的官能团，如硫酸基基团、乙酰基基团、羧甲基基团等。这些官能团的种类及其在多糖中的位置都决定了多糖的生物学活性。有报道研究表明很多硫酸酯化和乙酰化的多糖具有明显的抗病毒、抗肿瘤和抗凝血活性，其中乙酰基基团在单糖分子中的位置也很重要50。糖乙酰基的数量和位置对多糖活性也有显著的影响。如O-3位具乙酰基时，多糖抗肿瘤活性最强；O-5位具乙酰基时活性明显减弱。除此之外，多糖的

8、高级结构也影响着其活性。Yanaki的研究表明形成三股超螺旋构型的裂褶菌多糖具有抗肿瘤的活性，如果处理裂褶菌多糖使其不具有这种高度特化的螺旋结构，其抗肿瘤活性会大大降低51。多糖的高级结构与其活性的关系由于受到测试手段的限制，目前的研究较少，因此还有待进一步研究。4 .多糖的生物学功能4.1 抗肿瘤活性4.1.1 肿瘤疾病概况物理、化学、生物和遗传因素是导致肿瘤的四大病因。各种因素直接损伤细胞，或引起应激反应和非特异免疫反应，或造成缺氧，最终直接或间接地产生大量自由基损伤细胞，使细胞DNA损伤长期积累造成癌变。缺氧造成癌变的机理：（一）由于血氧含量减少到一定程度，能损伤毛细血管内皮细胞膜的结构

9、，使膜的通透性增加，细胞外Ca2+和Na+进入细胞内，导致细胞内Ca2+增多，从而激活钙依赖蛋白水解酶的活性，此酶能促使大量黄嘌呤脱氢酶（XD）变成黄嘌呤氧化酶（XO），故在缺氧时XO大量增加；（二）缺氧使细胞代谢氧化受阻，导致酸性物质增多，ATP缺乏，促使细胞内ATP分解ADP-AMP-肌苷-腺苷-次黄嘌呤的过程加速，次黄嘌呤不能继续氧化生成黄嘌呤而堆积增多；但在XO的催化下，能使次黄嘌呤生成黄嘌呤，再促使黄嘌呤生成氧自由基和尿酸；（三）自由基氧化能力很强，都带有1多个亲电子基团，能与细胞DNA的原子、分子或基团结合产生过氧化反应，夺取电子并与原子、分子共价结合产生DNA加合物，从而使DNA

10、断裂、多基因突变，激活原癌基因，灭活抑癌基因等多种结构变异，必导致DNA编码蛋白质和酶谱的改变，从而引起细胞代谢方式的改变和细胞性质的改变，所以能使正常细胞癌变，癌细胞一旦形成，就能复制增生新癌细胞，形成肿瘤。癌细胞在与免疫细胞长期斗争过程中形成了6种逃避免疫攻击的方法：1，癌细胞免疫性减弱或缺失时，使免疫细胞不能识别肿瘤抗原，可逃避免疫攻击。2，癌细胞能产生抗原调变：宿主对肿瘤抗原能产生免疫应答，但在癌细胞表面抗原减少或消失时，免疫细胞不能识别肿瘤抗原，故癌细胞可以逃避免疫攻击。3，癌细胞表面抗原被覆盖或被封闭时可逃避免攻；如肿瘤细胞分泌粘多糖覆盖肿瘤抗原表面，可干扰免疫细胞识别肿瘤抗原；如

11、胶质细胞瘤能合成和分泌糖蛋白覆盖肿瘤抗原，可阻止免疫细胞识别肿瘤抗原，故可逃避免攻。4，癌细胞可以诱导免疫耐受：如当幼稚淋巴细胞接触癌细胞时，癌细胞能被诱发特异免疫耐受，使幼稚淋巴细胞不能产生免疫攻击，癌细胞可以逃避免攻。5，癌细胞能抗凋亡，并能诱导免疫细胞凋亡：如癌细胞发生基因突变后能抑制免疫细胞，使免疫细胞凋亡，故可逃避免疫细胞攻击。6，肿瘤细胞能诱导免疫抑制：如癌细胞可直接侵犯免疫器官，释放免疫抑制因子，使宿主免疫功能减弱，可逃避免疫攻击。4.1.2 抗肿瘤的治疗传统的癌症治疗手段主要有外科手术摘除固性肿瘤，同位素放射线治疗，抑制核苷酸生成的抗代谢药物、干扰基因复制的烷基化剂、抑制有丝分

12、裂的药物等化学治疗，利用细胞激素（干扰素INF、介白素IL）刺激人体免疫系统来攻击癌细胞的免疫疗法。随着分子生物学的迅猛发展，新型的治疗手段和药物正快速发展。基因治疗是向肿瘤细胞内靶向地导入作用基因达到治疗目的，如抑癌基因治疗、mRNA治疗、耐药基因治疗等。现代免疫治疗是直接或间接增强机体对肿瘤的免疫力，包括细胞因子治疗（干扰素、白细胞介导素、修复因子、肿瘤坏死因子等）、免疫细胞治疗（杀伤细胞、肿瘤浸润淋巴细胞、树突状细胞、细胞毒T细胞等）、肿瘤疫苗（黑色素瘤疫苗、端粒酶疫苗等）、单克隆抗体及其偶联物治疗（美罗华、赫赛汀、抗CD33抗体等）。抗新生血管生长治疗，药物有TNP2470（直接抑制内

13、皮细胞）、人源VEGF单抗（抑制血管生成因子活化）、MMPI（抑制基质蛋白酶）、黏附分子/整合素抑制剂等。溶瘤病毒（具有特异性感染并溶解癌细胞的能力）治疗，目前研制成功并临床应用的病毒有腺病毒、新城疫病毒、单纯疱疹病毒、呼肠孤病毒等。4.1.3 多糖类抗肿瘤药物抗肿瘤的植物多糖类一般可以分为黄芪多糖及落葵多糖两大类。黄芪多糖是黄芪中草药重要的组成成分，它可以在一定的程度提高机体的特异与非特异性的技能，增强抵抗力，还可以调节人体的免疫细胞功能，杀伤人体内的肿瘤细胞因子，抑制肿瘤细胞的产生5。落葵中草药具备清热解毒、凉血等功效。实验证明，落葵多糖可有效提高小鼠红细胞自身的免疫功能，在治疗肿瘤细胞方

14、面产生一定的作用。大部分真菌多糖均有抗肿瘤作用，目前认为平均分子量在10000-200000的（1-3）-3-D-葡聚糖和（1-4）-3-D-葡聚糖占优势的多糖具有明显的抗肿瘤活性。图1.2即为Wasser和Weis总结出的3-D-葡聚糖作为生物反应调节剂可能的发挥抗肿瘤活性的机理3。这些真菌多糖是通过激活宿主机体的免疫反应而表现出抗肿瘤活性的。如灵芝多糖能直接作用于巨噬细胞和T淋巴细胞，促进其产生TNF“和IFN丫等细胞因子，抑制肿瘤细胞或促其凋亡21,30,52。另外，表1.2中列举了食用药用菌中能抗肿瘤和提高免疫力的多糖的具体化学Z勾3。L i,上皿叫biK|hH丁Ml;加了，ruqkw

15、*GxnpbCDKDtUhF中2用:(AADMCBTGSK.AtI klpcr TTeelIL： MAT&J口力-惬裳璃作为生物反反调节前可能的发挥活性的机理(引用嫁述)Fig1.2Possibleininiunmacanism:田D-glucanbiologicalreiipon4einodtti£r(BRM)CitedfrotncJivViisserkii士“)表口高警担子苗抗肿霜和提高免疫力多糖的化学i*构（引用稿/号"等的携隹）ThMe12Chemtcatstructureofantitiunorandirnmumtimul&tingpolyucch

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21、可以加强机体的免3。疫调节。具有这种免疫促进功能的多糖有香菇多糖、裂褶菌多糖、云芝多糖、灵芝多糖、银耳多糖等，其中以香菇多糖的研究较为透彻。下图表示的是香菇多糖可能的作用机理CompItmcnE ClAtnpitfiicfACCXSMiylentinanfA6附NullfK)HLymphocylESNdiural OerCdbCyiotosic-T L UapfajqWjAcb'vilcdM和gphai 殴6 3TARGETTUMORCELL5wppfts,»r TJympbocyteColony SCimiitaiing FacIwCX AnaptiyhuulaTUMOUA

22、TIGEINSAnubodbei hESimicriON图1.1多糖可能参与的激活途径（引用综述）s review)Fig1.1Thepossiblepathwaysoflentinanaction(CitedfromtheWasser4.3 降血脂作用4.3.1 血脂疾病概况脂肪代谢或转运异常使血浆中一种或多种血脂含量高于正常范围时称高脂血症。高脂血症主要是以血浆中总胆固醇（TC）,总甘油三酯（TG），低密度脂蛋白胆固醇升高（LDL-C）,高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）降低为主要特征的一种血脂代谢紊乱状态，是引发和加重动脉粥样硬化、冠心病等心脑血管疾病的主要危险因素之一。一系列临床试验证实

23、心脑血管疾病的预防可从降低TC、TG、LDL-C和升高HDL-C出发74。4.3.2 降血脂物质的类型作为HMG-CoA还原酶抑制剂，他汀类药物具有很好的降脂作用，其代表药物有洛伐他汀（美降之）、普伐他汀（普拉固）、匹伐他汀等。HMG-CoA还原酶作为内源性胆固醇合成的限速酶，抑制该酶的活性能明显降低胆固醇的合成75-77。我国传统医学中的中药也有良好的降脂作用，脂必妥以红曲、白术、山楂、泽泻等为主要成分，副作用比他汀类药少。中药中具有降脂作用的有效成分很多，主要的约有30余种，其中黄酮类中的山楂黄酮、皂甘类的人参皂甘、酚类的决明子、苯乙烯衍生物类的何首乌作用效果明显。大豆异黄酮具有抗氧化和降

24、低LDL-C和升高HDL-C的作用78。山同时下调胆固楂果实中的黄酮含量较高，可促进胆汁酸的分泌和增高胆固醇羟化酶活性，醇酰基转移酶的活性抑制胆固醇的吸收79。人参皂甙的提取物注射给小鼠具有抗血脂和阻止脂质过氧化作用等等80。除此之外，食用菌中的多糖也具有一定的降血脂的功效。Peter等从草菇(Volvariellavolvacea)的发酵液中分离的两种葡聚糖具有降胆固醇效应。实验结果表明给予两种多糖均能诱导小鼠血浆中总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和肝脏中总胆固醇水平显著的下降53。这种降血脂的活性多糖也存在于黑木耳54,55、杏鲍菇56、冬虫夏草23,57、灰树花58、滑菇59、桦褐孔菌、平菇

25、、灵芝60、猴头菌61、香菇28等中。4.3.3降血脂分子机制的研究进展大量的基础实验和临床研究显示，调节胆固醇、甘油三酯在体内的代谢过程是预防高血脂症的关键步骤。通过调节胆固醇过程来降血脂的分子机制可分为5个方面。1. 阻断体内胆固醇生物合成。人体内的胆固醇约1/3来源于外源性食物，大部分内源性的胆固醇则是在肝脏合成的。HMG-CoA还原酶是肝细胞合成胆固醇过程中的限速酶，是目前最主要的高血脂症临床药物的靶点。他汀类药物因其本身或其代谢物的化学结构与HMG-CoA极其相似，且与HMG-CoA还原酶的亲和力更高，因此可以竞争性抑制胆固醇合成75-77。2. 抑制胆固醇吸收。人们每天膳食中含有3

26、00-500mg胆固醇，如果有效地减少胆固醇的吸收，就能维持较低的血脂水平。胃肠道中的膳食纤维及多糖类、植物甾醇、多酚类物质等也可减少机体对胆固醇的吸收81-83。3. 影响机体中胆固醇的转化。低密度脂蛋白受体(LDLR)是细胞表面的一种跨膜糖蛋白，血浆中的TC主要是通过LDL运输，并由LDLR的介导作用将TC内吞入细胞中进行代谢和降解，对调节体内胆固醇起关键作用。降血脂物质可以通过调控LDLR的表达或改变LDLR的活性，减少LDL-C在血液中的水平，并促进LDL-C向HDL-C的转化。研究发现其增强肝脏LDLR活性的表达确实能起到调控血脂水平的作用84。4. 促进胆固醇转化为胆汁酸。胆固醇在

27、肝脏中转化为胆汁酸是机体代谢胆固醇的主要途径。在这个过程中，肝细胞微粒体细胞色素P450酶系的CYP7A1是肝脏胆汁酸合成途径的限速酶，其表达量和活性对胆汁酸的合成影响很大。通过有效的调控CYP7A1可促进胆固醇向胆汁酸转化85,86。5. 促进胆固醇的代谢。肝脂酶(HL)在肝脂质代谢中发挥着重要的作用，其主要生理功能是催化乳糜微粒(Chylomicrons，CM)和VLDL中甘油三酯水解，产生供组织利用的脂肪酸和单酰甘油，从而发挥调节血液中也是高脂血症治疗的一个重要靶点87。TG 的作用，在血脂代谢中具有重要的作用。因此通过调节甘油三酯过程来降血脂的分子机制主要可分为2个方面。1.抑制脂肪酸合成酶活性。脂肪酸合成酶(fattyacidsynthase，FAS)是脂肪酸合成过程中的关键酶，抑制其活性或减少其表达可以减少脂肪酸的合成，从而降低TG的水平88。FAS抑制剂主要有硫内酯类C75结构类似物、丁内酯类、丁内酰胺类、尿素类和多酚类物质等；2.减少甘油三酯的消化吸收。脂肪在消化道中主要经过胰脂肪酶水解为单酰甘油和游离脂肪酸，经小肠吸收重新合成三酰甘油并在脂肪组织中积累。脂肪酶抑制剂能有效地减少脂肪的水解和吸收，降低血脂的含量。综上所述，血脂的调节是一个复杂的过程，涉及到多种途径和基因的调控，对调血脂分子机制还需要进行深入的研究，从而为寻找更适合的高血脂症治疗靶点