beta葡聚糖的药理作用研究进展

beta葡聚糖的药理作用研究进展 beta葡聚糖的药理作用研究进展 药学实践杂志2009年第77卷第6期 beta葡聚糖的药理作用研究进展 周瑞瑞,刘爱军,刘建国,苏定冯(第二军医大学药学院药理教研室,上海200433) ? 综述? 摘要葡聚糖广泛分布于高等植物,地衣,海藻,动物和微生物中.微生物来源的葡聚糖是至今研究得比较 详细的一类多糖,其中关注最多的是beta葡聚糖,其广泛的生物活性使得其成为微生物药物的一类重要组 成部分,在新药研发中受到越来越多的重视.本文对迄今为止国内外所发现的葡聚糖的药用生物活性及其 临床应用进行了综述. 关键词beta葡聚糖;药理作用;综述 中图分类号:R96文献标识码:A文章编号:1006—0】l1(2009)06—0401—04 葡聚糖是一种天然的多糖类化合物,它的分子 量大约在数千至数万之间,为水溶性或不溶性的颗 粒,存在于特殊种类的细菌,酵母菌,蘑菇类的细胞 壁中,也可于高等植物种子的包被中找到.在真菌 界以beta葡聚糖的形式大量存在,是一种无法人工 合成的天然物质,许多药理实验及临床 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 显示be— ta葡聚糖在人体健康的维护,疾病的治疗上,扮演非 常重要的角色.本文对近年来Beta葡聚糖的药理 作用研究进展以及在临床上的应用做一综述. 1抗肿瘤 大部分多糖均有抗肿瘤作用,目前认为以beta (1,3)葡聚糖和以beta(1,4)葡聚糖占优势的多糖 具有明显的抗肿瘤活性.beta葡聚糖的抗肿瘤作用 与免疫作用密切相关,多糖体可促进细胞激素IL.1 及IL-2的分泌,而达到T细胞数目与功能增进的作 用,也可增强自然杀伤细胞的分化,借此增强身体内 的自然杀伤细胞和巨噬细胞直接攻击不正常肿瘤细 胞的能力,达到防癌抗癌的功效.近年来对其抗肿 瘤机制做了以下几个方面的研究:?beta葡聚糖作 用于补体3受体(complementreceptor3,CR3)介导 的抗肿瘤效应:巨噬细胞,NK细胞,中性粒细胞上 CR3,该受体含有两个功能结构域(domain),其一 与补体3裂解片断iC3b结合,称作iC3b结合位点; 另一结构域与beta葡聚糖结合,称作凝集素(1ec. tin)结合位点.针对肿瘤特异性抗原或相关抗原的 抗体与肿瘤细胞结合后,暴露补体结合部位,从而激 活补体经典活化途径,补体3(complement,C3)被 基金项目:国家科技部重大专项基金平台建设(2009ZX093034)02). 作者简介:周瑞瑞(1985一),女,硕士研究生.Tel:, E-mail:ys_ 402@hotmail.t201II. 通讯作者:苏定冯.Tel:(021)65493951,E-mail:dfsu2008@gmail.coin. 裂解为C3a和C3b,后者进一步转变为iC3b.此时, iC3b便附着在肿瘤细胞上,称作iC3b调理的肿瘤 细胞.巨噬细胞,NK细胞,中性粒细胞通过CR3的 iC3b结合位点与iC3b调理的肿瘤细胞结合,但此 时并不能杀伤肿瘤细胞,只有CR3的凝集素结合位 点与beta葡聚糖结合后,再通过iC3b结合位点与 iC3b调理的肿瘤细胞结合才能杀伤肿瘤细胞,因此 认为beta葡聚糖与CR3的凝集素结合位点结合后 使巨噬细胞,NK细胞,中性粒细胞处于预激活化状 态(primedstate),然后通过iC3b作为纽带,使效应 细胞和靶细胞结合在一起,从而杀伤靶细胞J.? beta葡聚糖作用于树突状细胞相关c型凝集素.I (dendriticcell—associatedC—typelectin一1,Dectin一1) 介导的免疫效应:beta一葡聚糖的主要受体是Dectin一 1_2J,能够介导巨噬细胞的生物功能,包括产生肿瘤 坏死因子(tumornecrosisfactor,TNF—)J.Dec— tin一1是南Ariizumi等人利用消减克隆策略(sub— tractivecloningstrategy)从小鼠树突状细胞系XS52 的总mRNA中克隆到的一个新基因,其蛋白质产物 主要 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达在细胞膜上.按照基因核苷酸推算,该 蛋白含有244个氨基酸,由部分组成,胞浆区(氨 基酸编号1-44),推定的跨膜区(氨基酸编号45— 68),胞外区(氨基酸编号69—244),并推测在胞外 区含有一个碳水化合物识别结构域基序(carbohy— draterecognitiondomainmotif,氨基酸编号l19. 244).当初认为Dectin-1主要表达在树突状细胞 上,后来研究发现在多种细胞上均有表达,尤其是在 单核/巨噬细胞,巾性粒细胞,树突状细胞上表达密 度高,在一些T细胞亚类也有低水平的表达.人类 dectin1基因位于第12号染色体p12.3至p13.2之 间,与自然杀伤细胞基因复合体(NKgenecomplex: 12pl3.1top13.2)相郊,与小鼠Dectin一1的区别在 于前者有两个剪接变异体(splicevariant),而且主 要在白细胞群体上表达. 2免疫调节作用 从酵母和真菌中纯化得到的beta(1,3)葡聚糖 是一类免疫调节剂ES],沿着beta(1,3)葡聚糖主链 随机分布着beta(1,6)葡聚糖基支链,其免疫调节 的机制有很多种.beta(1,3)葡聚糖能显着升高动 物体内嗜中性粒细胞水平并增加骨髓细胞的增殖. PGG是经过高度纯化已获专利的一种beta(1,3)葡 聚糖.PGG给药后,嗜中性和嗜酸性粒细胞的比例 增加,从给药小鼠体内得到的嗜中性粒细胞,在体外 对大肠埃希菌的吞噬作用增加,同时巨噬细胞的 形态也发生相应的改变,表现出磷酸酶活性增加和 脂多糖(1ip叩olysaccharide,LPS)刺激的NO生成的 特征.研究表明,beta(1,3)葡聚糖能调节淋巴细 胞和单核细胞中促免疫细胞因子的产生?…,并且对 核因子kappaB(NuclearFactorkappaB,NFKB)样 和核因子白介素6(NuclearFactorinterleukin一6, NFIL6)样转录因子的调节作用具有时间和浓度依 赖性.其所涉及的信号转导通路与超抗原LPS不 同.尽管beta(1,3)葡聚糖的免疫调节生物活性基 于它们对巨噬细胞和多形核中性粒细胞的直接作 用,beta(1,3)葡聚糖的免疫调节还涉及到补体途 径.这一途径与抗肿瘤的机制有相似之处…'. 将酵母菌株煮沸并且酶处理得到可溶和不可溶的葡 聚糖粗品.不可溶的葡聚糖可通过磷酸化,硫酸化 和氨基化等方式进行衍生化修饰以提高其溶解件. 可溶性葡聚糖在水溶液中主要以线形的三螺旋结构 存在?.研究表明,糖链的螺旋结构构象是其生物 活性存在的必要条件,而糖链中的亲水性基团(多 羟基)应位于螺旋体的表面.微粒酵母葡聚糖的免 疫调节活性还受其分子量和beta(1,6)糖苷键数目 的影响.同样的情况也发生在其他的一些beta(1, 3)葡聚糖上,如真菌多糖.另外,支链长度也会影 响多糖的活性.从某些真菌中分离得到的活性beta (1,3)葡聚糖,具有葡聚三糖支链的组份,活性远远 高于具有葡聚二糖支链的组分. 3对心肌的保护作用 机体自身免疫系统介导的免疫和炎性信号通路, 参与了心肌缺血再灌注(myocardialischemia/reperfu— sion,I/R)损伤以及充血性心力衰竭的发生发展过 程.病原相关的分子模式(Pathogen-associated molecularpattern,PAMP)主要是指广泛存存于病原 体细胞表面的分子标志,如酵母细胞壁上的甘露糖, 以及脂多糖,多肽糖,胞壁酸等各种细菌的细胞壁成 分,它们在进化中趋于保守.免疫细胞的模式识别受 体(patternrecognitionreceptor,PRR)通过识别 PAMP启动一系列信号转导途径诱导保护性细胞因 子及前炎症细胞因子的表达.Toll蛋白样受体TLRs 是一类PRR,一组与自身免疫密切相关的受体家族, 该家族与果蝇的Toll蛋白家族在结构上有高度同源 性.TLR介导的MyD88.dependentNFKB通路在自身 免疫性的诱导中起到了重要作用?",也就是说TLR 介导的炎性通路是心肌缺血再灌注损伤(I/R)的主 要因素.磷酸肌醇激酶3(phosphoinositolki. nase3,PI3K)是一种存在于细胞质内的酶,该酶包括 了一个催化亚基P1l0,一个调节亚基P85l19].丝氨 酸.苏氨酸激酶Akt(proteinkinaseB)是PI3K的固定 靶向分子.PI3K/Akt通路的激活能够阻止心肌细胞 程序性的凋亡,并且保护心肌层免受I/R的损伤J. 人们已经广泛的研究了beta葡聚糖在提高宿主自身 免疫方面的能力,曾有文献报道在活体内beta葡 聚糖的磷酸盐(glueanphosphate,GP)能迅速抑制炎 症反应来抵制局部心肌缺血再灌注引起的损伤. Williams等人用以下方法来证明了这一结论:SD大 鼠用GP(40mg/kg,ip)预处理,1h后做左冠状动脉 前降支的结扎,结扎时问为45min,然后分别再灌注4 h和24h不等,梗死面积用氯化四唑(tetrazolium chloride,TFC)染色法观察.结果在灌注时间为4 h的组别中,GP着地减轻缺血再灌损伤,心肌梗死 面积减少47%,在灌注时间为24h的组别中,心肌 梗死面积减少了50%.另外,在局部缺血开始后给 予GP治疗,也能起到同样的保护效应.GP介导的 心肌保护效应的机理包括减少TLR4和MyD88的联 合作用,I/R介导的IRAK和IKKI3活性的抑制以及 NFKB活性的抑制.另外,GP增加TLR4磷酸络氨 酸,使得心肌层PI3K/Ak的活性增强,这与I/R之后 心肌细胞程序性细胞死亡的减少有关.由此得出这 样一个结论:TLR介导的MyD88一dependentNFKB信 号转导通路的激活在心肌的I/R损伤中起到重要作 用,而PI3K/Akt信号通路的刺激能起保护作 用.引.I/R中GP的治疗能使TLR介导的信号激 活从NFB占主导的通路转向PI3K/Akt占主导的通 路 4促进创伤愈合 创伤的修复是一个相当复杂的生理过程,本质 是内环境稳态的修复.正常创伤的修复需要不同表 型细胞的相互作用(巨噬细胞,成纤维细胞,角质化 细胞)及创伤生长因子,基质蛋白,基质修复酶等的 药学实践杂志2009年第27卷第6期 编排作用邪.有文献报道局部或是全身给予be— ta葡聚糖能够加速伤口的愈合,机制是增加巨噬细 胞在创伤区域的渗入,促进肉芽生长,胶原沉积,以 及增强伤口的抗拉强度.最近的资料显示在人 的成纤维细胞表面有一种特殊的葡聚糖受体,它与 相应的葡聚糖配体结合后,能够调节成纤维细胞的 功能.转录因子活化剂蛋白.1(transcriptionfac— torsactivatorprotein一1,AP一1),特异性蛋白1(speci— ficityprotein一1,SP1)是参与细胞因子和酸溶胶原蛋 白基因的调节的两种蛋白.相关人员通过检测在正 常人体成纤维细胞中,beta葡聚糖对AP一1,SP1的激 活作用,以及对创伤生长因子以及血管内皮生长因 子mRNA在人体成纤维细胞原代培养中的表达所 起的作用,发现beta葡聚糖能够以一种时间依赖性 的方式刺激成纤维细胞AP一1和SP1的活化,尽管时 间动力学方面不同.除了这些,beta葡聚糖还能够 刺激神经营养因子3(neurotrophicfactor3,NTF. 3),血小板衍生的生长因子A(platelet—derived growthfactor—A,PDGF—A),血小板衍生的生长因子 B(platelet—derivedgrowthfactor—B,PDGF—B),成纤 维细胞生长因子(fibroblastgrowthfactor,FGF),转 化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)以及血 管内皮生长因子(bloodvesselendotheliumgrowth factor,VEGF)mRNA在成纤维细胞中的表达. 5抗凝血 为了寻找肝素的替代品,人们合成了多种结构确 定的多糖的硫酸盐,经过测试beta葡聚糖的硫酸盐表 现出了显着的抗凝血活性.在对其构效关系,分 子量(molecularweight,MW)以及硫酸盐化作用的程 度(degreeofsulfation,DS)等方面做了研究之后,发 现硫酸盐化的模式以及多糖的基本结构是葡聚糖抗 凝效果的决定因素.beta葡聚糖的作用方式不同 于肝素,他们依靠于自身独特的结构,特定的干扰凝 血过程的不同阶段.从葡聚糖硫酸盐的研究中,我们 可以得出c2,(=4硫酸化,或者是DS>1.0,MW在18 和50KDa之间的线性beta葡聚糖是最合适的肝素替 代品.上述的研究显示了葡聚糖的各种结构参 数对抗凝血过程的影响,然而葡聚糖硫酸盐的生物学 效应并不局限于此,还表现在其他很多方面,因此运 用高尖端的方法进行多糖类的药物设计,会是一种获 得特殊作用新药的好方法. 6前景和展望 beta葡聚糖因其特有的生物学功能,已广泛的 受到广大科学工作者的关注和研究,现已成功的应 用于制药工业和保健品业.一些欧美国家甚至已经 实现了beta葡聚糖的产业化.人们对其历史来源, 生理学功能及其结构以至提取,检验方法等做了大 量细致的研究.多种葡聚糖药物已经上市并运用到 临床来治疗疾病,如治疗小儿的烧伤,肿瘤,心肌梗 死后的再灌注损伤等等.然而,我们在关注疗效的 同时,也不应忽略了治疗过程中可能带来的副作用, 有文献报道葡聚糖可能与花粉症候群有关.研究人 员在研究葡聚糖的抗肿瘤活性机制的时候,偶然发 现消炎痛与葡聚糖同时使用的时候会导致小鼠死 亡.可溶性的葡聚糖静脉注射可以起到免疫调节的 作用,而不溶的或者是溶解度不高的葡聚糖注射人 人体后,可能会出现排斥反应如:发炎,疼痛等.现 在市场上虽然出现了多种葡聚糖的药品以及营养 品,但我们对于他们的作用机制以及理化特性的认 识还很有限,如何制备出更容易被人体吸收甚至副 作用更小的此类药物也是一个棘手问题,所有这些 都有待于科学工作者进一步的探索和研究. 参考文献: [1]YanJ,VetvickaV,XiaYeta1.Beta—glucan,a"specific"bio— logicresponsemodifierthatusesantibodiestotargettumorsfor cytotoxicrecognitionbyleukocytecomplementreceptortype3 (CD11b/CDI8)[J].JImnmnol,1999,163(6):3045. 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