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中國食品學(xué)報

表4

核磁共振在多糖結(jié)構(gòu)解析中的應(yīng)用

特點(diǎn)

1

2010年第2期

Table4

HNMRCNMR

ApplicationsofNMRinanalysisofpolysaccharidestructure

不足

非異頭質(zhì)子的亞甲基和次甲基化學(xué)位移太靠近，譜峰重疊嚴(yán)重

13

主要解決多糖結(jié)構(gòu)中糖苷鍵構(gòu)型問題

13

13

1DNMR

CNMR的化學(xué)位移范圍寬，譜線重疊少；CNMR在多糖結(jié)構(gòu)解析方面的應(yīng)用

確定糖殘基的數(shù)目及糖鏈的連接位置；確定某些特定基團(tuán)，如δ170～176范圍的己糖醛酸的羧基或乙酰氨基信號

建立在13CNMR譜的全歸屬上

COSY（化學(xué)位移相

關(guān)譜）

提供糖環(huán)中相鄰氫核之間的耦合關(guān)系

COSY-45COSY的脈沖序列中，第2個脈沖角度由90°變成45°，譜圖中的對角線峰沿對角線

變窄，鄰近的交叉峰干擾較少

DQF-COSY（雙量子

濾波COSY）

抑制了強(qiáng)峰和溶劑峰；由于對角線峰壑交叉峰均為吸收型，所以分辨率較高

只能顯示至少3個兩兩耦合的自旋之間的交叉峰，作為COSY譜的一個補(bǔ)充，用于識別H5和H6

給出同一自旋體系中所有氫核間的相關(guān)峰，包括長程耦合和短程耦合

反映直接相連的1H和13H核之間的耦合關(guān)系（1JCH）

將1H核與長程耦合的13C核關(guān)聯(lián)起來，作用相當(dāng)于長程H，C-COSY，能提供分子骨架的結(jié)構(gòu)信息

靈敏度比同等條件下的COSY要低

TQF-COSY（三量子

2DNMR

濾波COSY）

TOCSY（全相關(guān)譜）HSQC（異核單量子

相干譜）

HMBC（異核多量子

相干譜）

的殺傷活性。（3）對NK、LAK細(xì)胞的作用。大量的研究表明獼猴桃莖多糖[42]、牛膝多糖[43]等對NK、

強(qiáng)機(jī)體的免疫功能[47]。

3.2多糖的抗腫瘤活性

根據(jù)多糖的抗腫瘤作用將其可以分為兩大

LAK細(xì)胞活性都有增強(qiáng)作用，其增強(qiáng)作用呈劑量

依賴性。（5）通過不同途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)。有些是通過替代通路激活補(bǔ)體，有些是通過經(jīng)典途徑，這一類多糖有柴胡多糖和三七多糖等[44-45]。（4）以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞（DCs）增殖、表面表達(dá)分子MHCⅡ分泌等方式促進(jìn)DCs誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答啟動，比如靈芝多糖可明顯刺激小鼠脾臟DCs增殖[46]。大粒車前子多糖通過促進(jìn)DCs表面MHCⅡ類分子、共刺激分子的表達(dá)及Th1型細(xì)胞因子的分泌，刺激

類：一類是具有通過激活機(jī)體的免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)細(xì)胞分化，刺激造血，抗轉(zhuǎn)移[48]，抗新生血管生成[49]，誘導(dǎo)NO產(chǎn)生[50]等生物活性的多糖，這類多糖與機(jī)體的免疫細(xì)胞通過分子水平的接觸，免疫細(xì)胞被激活，釋放出某些類型的細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，從而激發(fā)和增強(qiáng)免疫反應(yīng)，再通過增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能間接抑制或殺死腫瘤細(xì)胞。具有抗腫瘤活性的多糖大多是通過這種途徑發(fā)揮作用的。例如，人們從植物、細(xì)菌和真菌中提取到β-葡聚糖，通過研究表明β-葡聚糖與機(jī)體免疫細(xì)胞受體存在特異性結(jié)合，這種結(jié)合使免疫細(xì)胞（巨噬細(xì)胞、T和B淋巴細(xì)胞及其它效應(yīng)細(xì)胞）迅速處于激活狀態(tài)，而且可以活化信號傳導(dǎo)的路徑并調(diào)節(jié)某些細(xì)胞因子的釋

T淋巴細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)Th1型免疫應(yīng)答并增強(qiáng)CTL對腫瘤細(xì)胞的特異性殺傷活力；通過促進(jìn)DCs表面趨化因子受體CCR7mRNA的表達(dá)，促進(jìn)DCs的移行和發(fā)育成熟，即通過對DCs移行、

成熟、功能的上調(diào)作用而促進(jìn)免疫應(yīng)答的啟動，增

第10卷第2期天然產(chǎn)物活性多糖結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展7

放，誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，抑制腫瘤或癌細(xì)胞的生長繁殖[51-56]。另一類是具有細(xì)胞毒性的多糖，可以直接殺死腫瘤細(xì)胞，如牛漆多糖[57]、青錢柳多糖[58]和茶多糖[59]均可以抑制癌細(xì)胞體外生長，青錢柳多糖可以顯著抑制人宮頸癌Hela細(xì)胞的生長，誘使細(xì)胞發(fā)生凋亡，使細(xì)胞在S期發(fā)生阻滯。然而后一類多糖在體外直接殺傷腫瘤細(xì)胞的機(jī)制還不是很清楚。

化能力明顯高于相對分子質(zhì)量為26.8×104和11.8×

104的組分[73]。黑靈芝多糖能抑制缺氧/復(fù)氧引起的LDH的釋放及細(xì)胞活力的下降并呈劑量依賴性（可達(dá)100μg/mL），這種保護(hù)作用也伴隨著減少M(fèi)DA的含量，增強(qiáng)SOD、CAT、GSH-Px活性及蛋

白表達(dá)，并且能減少缺氧/復(fù)氧引起的ROS的釋放及細(xì)胞凋亡[74]。此外，黑靈芝多糖通過調(diào)節(jié)半胱氨酸蛋白酶、Bcl-2和氧化還原系統(tǒng)保護(hù)心肌細(xì)胞，防止缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)的線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[75]。

3.3抗病毒作用

20世紀(jì)70年代以來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多多糖具

有抗皰疹病毒及流感病毒作用，如對艾滋病毒[60]、巨細(xì)胞病毒[61]、單純皰疹病毒[62]等有明顯的抑制作用。多糖通過以下方式達(dá)到抗病毒的作用：抑制病毒抗原的表達(dá)，抑制病毒逆轉(zhuǎn)錄酶的活性[63-64]以及抑制病毒表面蛋白gp120與細(xì)胞表面CD4受體結(jié)合[65-66]等。如靈芝中的糖蛋白是通過與病毒分子結(jié)合，阻止病毒分子與細(xì)胞之間的結(jié)合感染[67]。硫酸多糖無論在體外還是在體內(nèi)，都顯示出不同程度的抗病毒活性。硫酸多糖包括從植物中提取到的各種肝素、硫氨多糖、天然中性多糖的硫酸衍生物和人工合成的硫酸多糖，是一類多聚陰離子多糖，帶有大量負(fù)電荷。目前認(rèn)為其抗病毒機(jī)理可能是硫酸多糖掩蔽了病毒或細(xì)胞表面的正電荷區(qū)域，從而抑制了病毒的吸附。有研究發(fā)現(xiàn)，勻多糖的硫酸酯抗病毒活性大于雜多糖硫酸酯的活性[68]；相對分子質(zhì)量大小[69]、硫酸化程度[70]、硫酸基的分布[71]等因素均會對硫酸多糖的抗病毒活性有一定影響。

3.5降血糖作用

天然多糖的降血糖作用主要表現(xiàn)在降低肝糖

原，促進(jìn)外周組織器官對糖的利用，促進(jìn)降糖激素和抑制升糖激素作用，保護(hù)胰島細(xì)胞以及調(diào)節(jié)糖代謝酶活性等方面。冬蟲夏草多糖能顯著提高肝臟中葡糖激酶、己糖激酶和6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，降低血漿甘油三酯及膽固醇的水平[76]。百合多糖可以修復(fù)β-胰島細(xì)胞，增強(qiáng)分泌胰島素功能和降低腎上皮質(zhì)激素分泌，并可促進(jìn)肝臟中血糖轉(zhuǎn)化為糖原的聯(lián)合作用，從而使血糖降低[77]。黃芪多糖對血糖及肝糖元有雙向調(diào)節(jié)作用，既可保護(hù)低血糖，又可抗實(shí)驗性高血糖[78]。其它具有降血糖作用的多糖有青錢柳多糖[79]、人參多糖[80]、靈芝多糖[81]、茶多糖[82]等。

3.6其它功能

近幾十年來，對多糖的相關(guān)研究包括膜的化

學(xué)功能和免疫物質(zhì)的研究以及尋找新藥資源等，人們在研究中發(fā)現(xiàn)多糖在生物體內(nèi)不僅作為能量物質(zhì)或結(jié)構(gòu)材料，更重要的是其可以攜帶巨大的信息量，而成為參與生命活動中形形色色的識別作用的基礎(chǔ)。其具有多種生物活性功能，廣泛參與細(xì)胞識別、細(xì)胞生成、分化、代謝、胚胎發(fā)育、細(xì)胞癌變等各種生命活動。除此之外，從天然產(chǎn)物中提取的多糖還具有抗凝血、抗?jié)�瘍、抗輻射、抗突變等[83-86]生物活性，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)和食品化學(xué)領(lǐng)域共同關(guān)注的熱點(diǎn)。

3.4抗氧化作用

近年來，人們對多糖及其復(fù)合物的抗氧化活

性研究越來越深入。許多從天然產(chǎn)物中分離得到的多糖類化合物具有清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化、亞油酸氧化等抗氧化作用，其可能的抗氧化機(jī)理有：直接清除活性氧，絡(luò)合產(chǎn)生活性氧所必需的金屬離子，提高抗氧化酶的活性等。提示多糖的抗氧化性可能是抗腫瘤、抗衰老、抗感染等的作用機(jī)理之一。

車前子多糖具有體外清除DPPH自由基、超氧陰離子自由基、羥基自由基等抗氧化能力。從茶葉水提物中分離、純化得到的3個多糖組分，其中相對分子質(zhì)量為4.2×104的TPC-3組分的抗氧

[72]

4結(jié)束語

對多糖的研究經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，已

取得很大突破，尤其是在多糖結(jié)構(gòu)解析方面�，F(xiàn)代儀器分析技術(shù)（如GC-MS、Q-TOF、2DNMR等）結(jié)合經(jīng)典的化學(xué)分析方法（如甲基化分析）取得了

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中國食品學(xué)報

2010年第2期

長足的進(jìn)步，但仍然存在一系列棘手問題。首先是多糖的分離純化，其操作十分復(fù)雜，得到均一的活性多糖組分并不容易，而且多糖分離純化的重現(xiàn)性較差，某個人分離得到的純多糖很有可能是“獨(dú)一無二”的多糖。個體分離所得的差異、批次與批次之間的差異，使得多糖很難有一個穩(wěn)定的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。其次，測定多糖結(jié)構(gòu)仍有很大難度，這是由于多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難用一種或幾種方法分析出其基本結(jié)構(gòu)，必須將大量的化學(xué)分析方法和現(xiàn)代儀器分析方法結(jié)合起來，進(jìn)行綜合分析與評

價。此項工作強(qiáng)度大，同時需要研究人員必須具備豐富、淵博的學(xué)科知識。

對多糖活性的研究更多地停留在體外實(shí)驗階段。目前開發(fā)出的活性多糖只有幾種，如香菇多糖、靈芝多糖和云芝多糖等，并且它們是通過靜脈注射的方式進(jìn)入人體發(fā)揮功效的。多糖在體內(nèi)的作用機(jī)制，包括在細(xì)胞膜或脂質(zhì)體表面的構(gòu)象作用，多糖、磷脂及蛋白質(zhì)締合的化學(xué)和物理進(jìn)程以及這類分子聚集體所形成的微環(huán)境與它們的生物功能之間的關(guān)系等還有待深入地研究。

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