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多糖類化合物在自然界中分布廣泛，是生命物質的重要組成成分。它不僅能夠調節(jié)免疫細胞間信息的傳遞與感受，還具有控制細胞的分化、分裂，調節(jié)細胞的生長和衰老以及維持生命有機體的正常代謝等多種功能。大量的研究證明，從植物、真菌、細菌等提取的天然多糖，具有來源廣泛、毒副作用低、安全性高、免疫增強功能廣泛等優(yōu)點，是一種理想的免疫增強劑。從海洋微藻中提取的海藻多糖，品種多、資源豐富，具有抗病毒、抗輻射、抗氧化等多種生物活性，成為近年來研究開發(fā)的熱點。
1 海藻多糖
海藻多糖是一類多組分混合物，由不同的單糖基通過糖苷鍵（一般為C1,3-鍵和C1,4-鍵）相連而成，是海藻細胞間和細胞內所含的各種高分子碳水化合物的總稱。一般為水溶性，大多含有硫酸基，多具高黏度或凝固能力。海藻多糖的種類很多，根據其來源不同，分為紅藻多糖、綠藻多糖、褐藻多糖等，其中褐藻多糖的種類和數量最多（表1）。不同來源的海藻多糖，組成多糖的糖基單體也不相同。目前對其結構的研究主要集中于其所包含的糖單元及含量，如褐藻細胞壁中的多糖包括25%的L-巖藻糖、26%的D-木糖、19%的D-己四醇醛酸、13%的硫酸鹽和12%的蛋白質；另一方面是側重于其結構對活性的影響。由于海藻多糖具有多方面生物活性，其作用機制也受到了研究人員的普遍重視,并努力將一些活性不高的多糖通過化學修飾,得到活性較高的多糖。如法國科學家從褐藻中提取的高分子巖藻聚糖,利用其結構與抗凝血的低分子量的巖藻聚糖的關系,通過自由基降解和離子交換色譜法,制得具有抗凝血性的低分子量的巖藻聚糖。
2 生物活性
2.1 免疫調節(jié)作用
2.1.1 對免疫細胞和細胞因子的調節(jié)
海藻多糖能刺激各種免疫活性細胞（如巨噬細胞、Ｔ淋巴細胞、Ｂ淋巴細胞等）的分化、成熟、繁殖，使機體的免疫系統(tǒng)得到恢復和加強。Zhu Gefei等（2003）研究了λ-角叉菜膠的免疫調節(jié)作用，證實不同分子量的λ-角叉菜膠均能顯著刺激免疫器官的生長和自然殺傷細胞的分泌，其中分子量為15kDa和9.3kDa的λ-角叉菜膠效果最好。魏文青等（2001）給小白鼠灌胃海藻多糖,研究其對正常和免疫功能低下（環(huán)磷酰胺）的小鼠的免疫調節(jié)作用，證實SPS（Sulfated Polysaccharide form Seaweed，海藻硫酸多糖）能增強正常小鼠腹腔巨噬細胞吞噬肌紅細胞的能力。高劑量SPS（1.07g/kg）能增強小鼠碳粒輪廓清晰能力,高（1.07g/kg）、中劑量（0.53g/kg）SPS能提高小鼠血細胞凝集程度。SPS體外對Ｔ、Ｂ淋巴細胞有促增殖作用。對于環(huán)磷酰胺所致免疫低下小鼠, SPS可以通過調節(jié)血象、增加胸腺指數、提高Ｔ淋巴細胞和CD8+細胞數目，促進T、B淋巴細胞增殖來緩解小鼠免疫功能的低下。薛靜波等（1999）研究了海帶多糖對C57BL/6小鼠腹腔巨噬細胞的激活作用，結果表明，腹腔注射海帶多糖（40mg/kg）不僅能夠明顯激活小鼠腹腔巨噬細胞,增強其細胞溶解作用，而且能在脂多糖（LPS）（10ng/ml）存在的條件下，體外釋放腫瘤壞死因子。在C3H/HeJ小鼠中,海帶多糖可導致腹膜巨噬細胞分泌細胞因子白介素-1α和釋放（徐旭等，2004）。
螺旋藻多糖能夠非常明顯的促進小鼠脾細胞對絲裂原刀豆素的增殖反應，提高小鼠的免疫機能。極大螺旋藻胞外多糖可提高小鼠自然殺傷（NK）細胞的活力，促進白細胞介素產生，增強淋巴細胞和混合淋巴細胞的轉化功能。用螺旋藻多糖（150×10-6～300×10-6）灌胃或腹腔注射，均能提高小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬率和吞噬指數，并且還能提高外周血中T淋巴細胞的百分數和血清溶血素的含量。用10mg/l 鈍頂螺旋藻多糖（PSP）加入不同濃度的白細胞介素-Ⅱ 誘導淋巴因子激活殺傷細胞的培養(yǎng)體系中，顯示PSP可提高病人LAK細胞活性（15.3%~30.5%），而且可減少rIL-2（脂質體）用量（曾航波等，2000）。由海帶中提取的褐藻糖膠是一種酸性多糖，它是小鼠B淋巴細胞的有絲分裂原，對B細胞的增殖有激活作用，并能增強小鼠的體液免疫與腹腔巨噬細胞的吞噬功能，促進淋巴細胞轉化，對大鼠紅細胞凝集也有明顯的促進作用。
2.1.2 對補體系統(tǒng)的作用
補體過度激活，不僅會消耗大量的補體成分，導致機體的抗感染能力下降，而且在激活過程中產生大量的具有生物活性的物質，引起機體發(fā)生過度的炎癥反應而引起自身組織和細胞的損傷。而海帶水溶性多糖對補體旁路有一定的作用。Zvyagintseva等（2000）研究發(fā)現(xiàn)20g/l的褐藻糖膠（海帶多糖中的一種）對紅細胞的溶解產生50%的抑制。
2.2 抗病毒
海藻多糖大多含有硫酸基，并且抗病毒作用與SO42-含量成正相關。天然硫酸酯化多糖的抗病毒活性與其硫酸基團及其含量、分子量的大小有關。海藻多糖鈣配合物（CaSP）能選擇性抑制病毒在宿主細胞中的復制和傳播，而形成的鈣離子螯合物和硫酸根是在宿主細胞中抗病毒效果所必需的。CaSP能夠抑制少數有包膜病毒的復制，這些病毒包括單純皰疹病毒Ⅰ型、人巨細胞病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒、流行性感冒病毒和HIV-Ⅰ（王長海，2004）。太平洋裂膜藻中的硫酸多糖是HIV病毒逆轉錄酶的特異性抑制劑，其濃度為2 000IU/ml 時，對病毒逆轉錄酶活性的抑制率高達92%，而對宿主細胞DNA 和RNA的合成無影響。這一物質不僅可抑制HIV逆轉錄酶，而且對其它病毒的逆轉錄酶也有抑制作用（王安利等，2002）。耿美玉等（2001）采用體外細胞培養(yǎng)技術,證實海洋硫酸多糖911(簡稱911)可明顯抑制HIV-Ⅰ對MT4細胞的急性感染和H9細胞的慢性感染。進一步研究顯示：911體內外均可明顯抑制HIV-Ⅰ病毒的復制,其作用機理與抑制病毒逆轉錄酶活性、干擾病毒與細胞吸附及增強機體免疫功能有關。
也有學者認為，硫酸多糖抑制病毒的機理主要是通過抑制病毒在宿主細胞上的吸附，使其不能進入細胞，而在細胞外液中被殺死。Zhu等（2004）從展枝馬尾藻中提取到一種硫酸多糖，發(fā)現(xiàn)其濃度為100μg/ml時，抑制細胞吸附的活性高達94.9%，而細胞外殺死病毒的活性達到80%。于紅等（2002）以不同劑量的鈍頂螺旋藻多糖（PSP）作用于病毒復制周期的各個階段,結果發(fā)現(xiàn)：PSP對Vero細胞毒性極低；對單純皰疹病毒Ⅰ型（HSV-Ⅰ）無直接滅活作用,可干擾病毒向宿主細胞的吸附，且經PSP預處理的細胞,能明顯阻滯病毒產生細胞病變；PSP可有效地抑制病毒復制,但不影響病毒的釋放；PSP可明顯抑制HSV-Ⅰ糖蛋白mRNA的表達。
褐藻膠也有很強的抗病毒活性，抑制程度隨著褐藻膠濃度的增加而增強，且隨著褐藻膠中含量的增加而增強。電鏡分析表明，褐藻膠能使TMV形成“筏形”團聚物。團聚物的形成阻止了感染TMV細胞的脫莢膜過程，并阻止了TMV的RNA穿過細胞膜，從而防止感染。褐藻膠中的G含量決定著褐藻膠的黏度，古洛糖醛酸殘基通過將糖鏈連接成網狀，這是褐藻膠抗病毒活性與分子中G含量高低相關的原因。
2.3 抗氧化
過多的活性氧自由基對吞噬細胞本身及其它細胞、組織及生物大分子有破壞作用，而脂質過氧化加速又可造成正常細胞的破壞和死亡。海藻多糖不僅具有清除活性氧的作用，還能夠顯著降低脂質過氧化物（LPO）的含量，提高過氧化物酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，具有清除過多自由基與抗脂質過氧化的作用。鈍頂螺旋藻多糖能顯著增強機體抗氧化及抗自由基損傷的能力，其機制可能是通過促進機體對SOD、GSH-Px（谷胱甘肽過氧化物酶）及GSH等的生物合成而增強機體清除自由基的能力（左紹遠等，1998）。低濃度的SPS（1～5g/l）對多形核白細胞（PMN）呼吸爆發(fā)產生的活性·O2-的作用是直接清除；而高濃度的SPS（10g/l）除直接清除PMN 呼吸爆發(fā)產生的·O2-外，尚能部分抑制PMN的活性，阻止·O2-的生成（周志剛，1997）。
鼠尾藻和銅藻多糖經遠紫外線照射24h后，清除超氧陰離子的水平明顯下降，但卻能顯著抑制氧自由基對過不飽和脂肪酸的氧化作用（王長海，2004）。田曉華等（1997）用ESR和自旋捕集技術觀察到褐藻多糖（BSP）在體外具有較強的清除Fenton反應和光照H2O2產生的·OH 及次黃嘌呤-黃嘌呤氧化酶和光照核黃素產生的·O2-的作用，是一種很好的抗氧化劑。同時它還能明顯清除白細胞呼吸爆發(fā)時產生的·O2-，而且較大濃度時也能部分抑制白細胞呼吸爆發(fā)，抑制自由基對免疫系統(tǒng)的損傷，從而增強免疫功能。BSP可使體內SOD、GSH-Px活性增加，并使脂質過氧化程度降低，同時使移植瘤生長受到抑制。詹林盛等（1999）研究表明，100mg/l和200mg/l 的大分子量多糖（BSPh）和小分子量多糖（BSPs）都能明顯降低H2O2對細胞DNA損傷程度，這表明BSP 能夠清除自由基，降低氧化應激所致的細胞DNA損傷程度，有利于維護細胞的正常結構和功能。因此，BSP可作為一種預防性抗氧化營養(yǎng)素，用于預防氧化應激引起的疾病。劉恒等（1998）給南美白對蝦口服海藻多糖，結果表明，添加海藻多糖后，其酚氧化酶活力，溶菌、抗菌活力和超氧化物歧化酶活力均高于對照組，促進了機體的抗氧化能力。石達友等（2004）給肉雞注射海藻多糖（40g/l），證實其能顯著提高血清超氧化物歧化酶活性（P<0.05），提高免疫器官指數。
2.4 抗腫瘤
研究證明，海藻多糖具有抗腫瘤作用。目前，已從海帶、羊棲菜、海蒿子、螺旋藻、褐藻等多種生物中提取到具有抗腫瘤作用的多糖。海藻多糖抑制腫瘤的效果，不是直接作用于腫瘤細胞，而是通過提高生物機體對腫瘤細胞的防御能力和增強宿主免疫系統(tǒng)的功能來實現(xiàn)的。不同來源和不同分子量的海藻多糖，其抑瘤活性也不一樣。
將從海帶等褐藻中提取的高純度U-巖藻多糖類物質注入人工培養(yǎng)的骨髓性白血病細胞和胃癌細胞后,這兩種細胞內的染色體就會被自有酶所分解,而正常細胞不受影響（壽佩勤，2004)。王庭欣等（2000）研究證實，海帶多糖能顯著抑制對小鼠H22實體瘤細胞的生長，其抑瘤的最佳劑量為1 000mg/kg,抑瘤率為43.5%。而Zhu Gefei等（2003）報道λ-角叉菜膠（200mg/kg）對S180肉瘤和H22實體瘤的抑制率分別為66.15%、68.97%。數據不同的原因可能是多糖的來源不同。Itoh等（1993）報道，從鼠尾藻中分離的多糖GIV-A可抑制埃利希（EAC）腹水癌。曲顯俊等（2000）在鈍頂螺旋藻多糖體內外抗癌實驗中發(fā)現(xiàn),對B37乳腺癌細胞的抑瘤率最高可達68.0%,對Ｋ562白血病細胞抑瘤率為46.0%。螺旋藻多糖以300mg/kg、150mg/kg和75mg/kg灌胃給藥時,對小鼠S180肉瘤的抑瘤率分別為55.2%、44.6%和33.8%，對EAC小鼠腹水癌的抑瘤率分別為56.95%、44.7%和22.8%，對荷瘤小鼠有明顯提高脾指數和胸腺指數的作用。肺癌細胞、胃癌細胞、人白血病細胞HL-60在含有螺旋藻多糖、多糖蛋白的RPMI培養(yǎng)液中培養(yǎng)后,細胞形狀變得不規(guī)則,細胞內出現(xiàn)空泡，并逐漸解體（張以芳等，2000）。施志儀等（2000）研究發(fā)現(xiàn)海帶褐藻糖膠可抑制人肝癌細胞進入對數生長期，從而抑制了腫瘤的生長。當劑量達到250μl/ml時，加樣24h后就表現(xiàn)出殺傷作用。從細胞形態(tài)來看，實驗組細胞生長緩慢,細胞形態(tài)較小，多呈圓形，分布不均勻。Mishima等（1998）研究發(fā)現(xiàn)綠藻多糖的Ca2+螯合物能抑制黑色素瘤B16、BL6的浸潤與轉移。翟振國等（2004）通過建立lewis肺癌小鼠模型，研究海藻硫酸多糖（SPS)對肺癌增殖的抑制作用。結果表明，SPS連續(xù)灌服給藥10d，對小鼠lewis肺癌的生長具有明顯抑制作用（抑制率高達65.41%）。
2.5 與金屬離子的絡合作用
藻類的細胞壁主要有多糖、蛋白質和脂肪構成的網狀結構，帶有一定的負電荷，且有較大的表面積與黏性。此外，細胞膜是具有高度選擇性的半透膜，這些結構決定了藻類可富集金屬離子。尹平河等（2000）對9種大型海藻研究的結果表明，它們對Cu、Pb、Cd的吸附容量在0.8~1.6mmol/g之間，遠高于其它生物種類。褐藻膠對兩價以上的陽離子的親和力非常強，可作為金屬離子的結合劑和阻吸劑。傅德賢等（1995）利用半葉馬尾藻與Fe2+、Zn2+等微量元素配合得到海藻多糖配合物，以300mg/kg的劑量飼喂小鼠，發(fā)現(xiàn)其能提高小鼠的血紅蛋白和紅細胞數量，且增強機體免疫功能的效果優(yōu)于海藻多糖，其中Fe3+ 海藻多糖配合物效果最顯著。Becher G等研究了在巖藻多糖存在的情況下，小鼠腸腔對鐵、鈷、錳、鋅的吸收情況，結果表明，巖藻多糖可通過與重金屬形成金屬復合物來抑制腸腔對重金屬的吸收（王長海，2004）。桑希斌（2002）研究了海藻硒多糖對小鼠免疫功能的影響，結果發(fā)現(xiàn)海藻硒多糖對小鼠各項免疫指標的影響均優(yōu)于同劑量的無機硒和海藻多糖。褐藻膠對兩價以上陽離子的親和力非常活潑,為良好的離子交換劑。海帶中的褐藻酸是以多種褐藻酸鹽的形式存在,主要有鎂、鉀、鈉、鈣、鋰、硼、鍶等組成,占褐藻酸鹽總量的96.96%。海帶褐藻酸對高價重金屬離子的富集倍數明顯高于一般金屬離子（錢鳳云等，2003）。
2.6 抗菌、抗炎
海藻在海洋環(huán)境中生存會不斷受到外界生物的侵襲，因此在長期的進化過程中可能產生對各種微生物有抗菌活性的化合物。目前，已經在鴨毛藻、孔石莼、酸藻和松節(jié)藻中分離得到具有抑制大腸桿菌活性較強的提取物，在鴨毛藻、酸藻、海黍子和松節(jié)藻小黏膜藻中分離到抗金黃色葡萄球菌活性較強的提取物。海藻中所含抗菌活性物質的活性有顯著的季節(jié)性變化，一般在藻體生長發(fā)育旺盛季節(jié)里，其活性物質含量最高。Lee等（2000）利用海藻中的褐藻酸鈉制備褐藻酸銀，其抗菌活性通過測定600nm時液體培養(yǎng)液的光吸收值確定，實驗菌為金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，發(fā)現(xiàn)在pH值為7時生長旺盛，但當該鹽的加入大于0.6%時生長被抑制。俞麗君等采用人白細胞彈性蛋白酶（HLE）體外篩選技術對39種海藻樣品的甲醇提取物進行抗炎活性篩選，發(fā)現(xiàn)鴨毛藻、海頭紅、江蘺、細枝軟骨藻和粗枝軟骨藻的抑制活性最強（25μg/ml時抑制率為95.7%）（王長海，2004）。
3 小結
隨著人們對海洋生物多糖所具有的生物活性的關注，多糖的開發(fā)利用也越來越多。畜牧生產實踐中，已有將螺旋藻用作水產飼料的實驗，并取得了良好的飼喂效果（王芳雨等，2005）。海藻多糖作為天然的免疫增強劑，不僅可以增強機體的免疫力和抵抗疾病的能力，而且能夠減少機體耐性的產生，促進動物的生長。海藻多糖與礦物元素的絡合，不僅能夠提高礦物元素的利用率，減少殘留，還能產生協(xié)同效應。目前海藻多糖提取物的研究已取得很大的進展，然而其結構、生物活性、作用機理等還不明確，也缺乏有效的檢測手段，仍需做進一步探索。
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