1、微生物專題報告食用菌多糖功能的研究概況141201019 微生物學(xué) 魏華食用菌作為天然食藥資源，營養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)、必需氨基酸、多糖、維生素等多種成分。食用菌多糖雖然含量比例僅占0.48-0.87%，卻具特異的生物學(xué)功能活性。如具有抗腫瘤活性；可顯著提高巨噬細胞吞噬量，刺激抗體產(chǎn)生，增強人體免疫功能；可降血糖、降血脂；可顯著增加腦和肝臟組織中的過氧化物歧化酶SOD酶活力，抗氧化、抗衰老；保肝、抗輻射等等。1971 年，Maeda 等從香菇中分離出一種具有抗腫瘤活性的多糖，這個研究發(fā)現(xiàn)影響重大，使更多的科學(xué)家開始研究真菌中的活性多糖14。截至目前，國內(nèi)外已從食用菌中篩選出 200 種有生物活性的

2、多糖。同時，對于多糖的研究不僅只是研究其的生物學(xué)活性， 更多的是利用生物學(xué)手段研究多糖分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系13。國內(nèi)對多糖的研究起步較晚，但在研究糖類的作用機理時，緊密與中醫(yī)藥的理論相結(jié)合，進展甚快。70 年代以來，我國在云芝、銀耳、靈芝、黑木耳、裂褶菌、冬蟲夏草、猴頭菌和竹蓀等中分離得到具有顯著生理活性的、單一成分的多糖物質(zhì)。目前，我國對藥用多糖的研究仍多偏重于提取、分離、純化、和研究藥理活性等方面。雖然已有用于治療癌癥的商業(yè)化產(chǎn)品，但積累的臨床資料仍很缺乏，大部分多糖產(chǎn)品尚處于實驗階段或僅用于保健品，還需重視新興的糖生物學(xué)及工程學(xué)，提高研究水平。1.食用菌多糖的種類近年來研

3、究報道的真菌多糖，主要有四類，葡聚糖、甘露聚糖、雜多糖、糖蛋白。1.1葡聚糖葡聚糖（Glucan） ，尤其是 (1-3)連接的葡聚糖具有多種活性15-20。如從金頂側(cè)耳（Pleurotus citrinopileatus）子實體中分離的多糖，分子量為 1.89×104，可能的結(jié)構(gòu)是主鏈為 (1-3)連接的葡聚糖，支鏈為 (1-6)連接的葡萄糖21。從黑石耳（Dermatocarpon miniatum）子實體中分離的具有抗氧化功能的多糖，主要結(jié)構(gòu)為 (1-4)(1-6)連接的葡聚糖，分子量為 1.80×10622。從栓菌（Trametes suareclens） 中分離的多

4、糖分子量5.0×10 4，主鏈為 (1-3)-D-Glucan， 支鏈為 (16)連接的葡萄糖。從斜頂菌（Clitopilus caepitosus)）多糖分子量 1.32×106，主鏈為 (1-3)連接的葡聚糖，支鏈有較多的 (1-6)連接的葡聚糖鏈和較少的 (1-4)連接的葡聚糖鏈，分別連在主鏈的 O-6 位和 O-4 位。1.2甘露聚糖甘露聚糖（Mannan） ，如從 Marasmius androsaceus 菌絲體中分離的多糖，分子量2.40×104，主鏈為 (1-6)連接的甘露糖鏈，支鏈為(1-2)連接的甘露糖鏈和 (1-3)連接的甘露糖鏈，分別主鏈的

5、 O-2 位和 O-3 位。1.3雜多糖雜多糖（Heteropolysaccharide） ，即分離出的多糖不僅只含有一種組分，如從Mandrosaceus 中分離兩種葡萄甘露聚糖 B1 和B2，主要成分是葡聚糖，但同時含有少量比例的甘露糖。1.4糖蛋白含有蛋白質(zhì)的糖蛋白或多糖肽，這種類型的多糖通常是以 O 連接的形式和蛋白質(zhì)上的氨基酸相結(jié)合，且這種結(jié)構(gòu)是發(fā)揮活性所必須的23-26。 2.開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)在已有很多真菌多糖在國內(nèi)外被正式批準生產(chǎn)，有些產(chǎn)品已應(yīng)用于臨床。其中香菇多糖被研究的較為透徹，也成為生產(chǎn)最多的多糖14, 26-28。主要成分為葡聚糖， 分子量 4×104-8

6、5;104， 多糖的結(jié)構(gòu)單元為： 3Glc1-3Glc(O-6-1Glc) 1-3Glcl-3Glc(O-6-lGlc) 1-3Glc1。作為免疫調(diào)節(jié)劑，香菇多糖能增強宿主的免疫能力，使機體淋巴細胞（T細胞等）大量增殖，同時又能激活補體系統(tǒng)。云芝多糖（Krestin，PSK) 主要來源于子實體或液體發(fā)酵液中，其在臨床上可用于治療肝炎疾病。從豬苓(Grifola umbellata)干燥的子實體中分離的葡聚糖具有明顯的免疫調(diào)節(jié)作用，還具有較好的保護肝臟的功能。裂褶菌多糖（Shyzophillan，SPG）也是近年來被開發(fā)的多糖，其具有活化巨噬細胞、淋巴細胞及促進干擾素產(chǎn)生的功能，可用于癌癥的輔助

7、治療。除除此之外，銀耳多糖和茯苓多糖也已應(yīng)用于生產(chǎn)中。3.多糖結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系多糖的一級、高級結(jié)構(gòu)與其生物活性的關(guān)系，即多糖的構(gòu)效關(guān)系，是當前糖化學(xué)和糖生物學(xué)共同關(guān)注的焦點問題。 多糖的糖組成和糖苷鍵類型對其生物活性有一定的影響，如從真菌中提得的活性多糖一般由葡萄糖組成，且葡聚糖主鏈上的 -1,3 鍵和支鏈上的-l,6 鍵往往是必須的。 多糖中的糖鏈中通常連接著不同的官能團，如硫酸基基團、乙?；鶊F、羧甲基基團等。這些官能團的種類及其在多糖中的位置都決定了多糖的生物學(xué)活性。有報道研究表明很多硫酸酯化和乙?；亩嗵蔷哂忻黠@的抗病毒、抗腫瘤和抗凝血活性，其中乙?；鶊F在單糖分子中的位置也很重要50

8、。糖乙?；臄?shù)量和位置對多糖活性也有顯著的影響。如O-3 位具乙?；鶗r，多糖抗腫瘤活性最強；O-5 位具乙?；鶗r活性明顯減弱。除此之外，多糖的高級結(jié)構(gòu)也影響著其活性。Yanaki 的研究表明形成三股超螺旋構(gòu)型的裂褶菌多糖具有抗腫瘤的活性，如果處理裂褶菌多糖使其不具有這種高度特化的螺旋結(jié)構(gòu)，其抗腫瘤活性會大大降低51。多糖的高級結(jié)構(gòu)與其活性的關(guān)系由于受到測試手段的限制，目前的研究較少，因此還有待進一步研究。4.多糖的生物學(xué)功能4.1抗腫瘤活性4.1.1腫瘤疾病概況物理、化學(xué)、生物和遺傳因素是導(dǎo)致腫瘤的四大病因。各種因素直接損傷細胞，或引起應(yīng)激反應(yīng)和非特異免疫反應(yīng)，或造成缺氧，最終直接或間接地產(chǎn)生

9、大量自由基損傷細胞，使細胞DNA損傷長期積累造成癌變。缺氧造成癌變的機理：（一）由于血氧含量減少到一定程度，能損傷毛細血管內(nèi)皮細胞膜的結(jié)構(gòu)，使膜的通透性增加，細胞外Ca2+和Na+進入細胞內(nèi)，導(dǎo)致細胞內(nèi)Ca2+增多，從而激活鈣依賴蛋白水解酶的活性，此酶能促使大量黃嘌呤脫氫酶（XD）變成黃嘌呤氧化酶（XO），故在缺氧時XO大量增加；（二）缺氧使細胞代謝氧化受阻，導(dǎo)致酸性物質(zhì)增多，ATP缺乏，促使細胞內(nèi)ATP分解ADP-AMP-肌苷-腺苷-次黃嘌呤的過程加速，次黃嘌呤不能繼續(xù)氧化生成黃嘌呤而堆積增多；但在XO的催化下，能使次黃嘌呤生成黃嘌呤，再促使黃嘌呤生成氧自由基和尿酸； （三）自由基

10、氧化能力很強，都帶有1多個親電子基團，能與細胞DNA的原子、分子或基團結(jié)合產(chǎn)生過氧化反應(yīng)，奪取電子并與原子、分子共價結(jié)合產(chǎn)生DNA加合物，從而使DNA斷裂、多基因突變，激活原癌基因，滅活抑癌基因等多種結(jié)構(gòu)變異，必導(dǎo)致DNA編碼蛋白質(zhì)和酶譜的改變，從而引起細胞代謝方式的改變和細胞性質(zhì)的改變，所以能使正常細胞癌變，癌細胞一旦形成，就能復(fù)制增生新癌細胞，形成腫瘤。癌細胞在與免疫細胞長期斗爭過程中形成了6種逃避免疫攻擊的方法：1，癌細胞免疫性減弱或缺失時，使免疫細胞不能識別腫瘤抗原，可逃避免疫攻擊。2，癌細胞能產(chǎn)生抗原調(diào)變：宿主對腫瘤抗原能產(chǎn)生免疫應(yīng)答，但在癌細胞表面抗原減少或消失時，免疫細胞不能識別

11、腫瘤抗原，故癌細胞可以逃避免疫攻擊。3，癌細胞表面抗原被覆蓋或被封閉時可逃避免攻；如腫瘤細胞分泌粘多糖覆蓋腫瘤抗原表面，可干擾免疫細胞識別腫瘤抗原；如膠質(zhì)細胞瘤能合成和分泌糖蛋白覆蓋腫瘤抗原，可阻止免疫細胞識別腫瘤抗原，故可逃避免攻。4，癌細胞可以誘導(dǎo)免疫耐受：如當幼稚淋巴細胞接觸癌細胞時，癌細胞能被誘發(fā)特異免疫耐受，使幼稚淋巴細胞不能產(chǎn)生免疫攻擊，癌細胞可以逃避免攻。5，癌細胞能抗凋亡，并能誘導(dǎo)免疫細胞凋亡：如癌細胞發(fā)生基因突變后能抑制免疫細胞，使免疫細胞凋亡，故可逃避免疫細胞攻擊。6，腫瘤細胞能誘導(dǎo)免疫抑制：如癌細胞可直接侵犯免疫器官，釋放免疫抑制因子，使宿主免疫功能減弱，可逃避免疫攻擊。

12、4.1.2抗腫瘤的治療傳統(tǒng)的癌癥治療手段主要有外科手術(shù)摘除固性腫瘤，同位素放射線治療，抑制核苷酸生成的抗代謝藥物、干擾基因復(fù)制的烷基化劑、抑制有絲分裂的藥物等化學(xué)治療，利用細胞激素（干擾素INF、介白素IL）刺激人體免疫系統(tǒng)來攻擊癌細胞的免疫療法。隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，新型的治療手段和藥物正快速發(fā)展?；蛑委熓窍蚰[瘤細胞內(nèi)靶向地導(dǎo)入作用基因達到治療目的，如抑癌基因治療、mRNA治療、耐藥基因治療等?，F(xiàn)代免疫治療是直接或間接增強機體對腫瘤的免疫力，包括細胞因子治療（干擾素、白細胞介導(dǎo)素、修復(fù)因子、腫瘤壞死因子等）、免疫細胞治療（殺傷細胞、腫瘤浸潤淋巴細胞、樹突狀細胞、細胞毒T細胞等）、腫瘤疫

13、苗（黑色素瘤疫苗、端粒酶疫苗等）、單克隆抗體及其偶聯(lián)物治療（美羅華、赫賽汀、抗CD33抗體等）。抗新生血管生長治療，藥物有TNP2470（直接抑制內(nèi)皮細胞）、人源VEGF單抗（抑制血管生成因子活化）、MMPI（抑制基質(zhì)蛋白酶）、黏附分子/整合素抑制劑等。溶瘤病毒（具有特異性感染并溶解癌細胞的能力）治療，目前研制成功并臨床應(yīng)用的病毒有腺病毒、新城疫病毒、單純皰疹病毒、呼腸孤病毒等。4.1.3多糖類抗腫瘤藥物抗腫瘤的植物多糖類一般可以分為黃芪多糖及落葵多糖兩大類。黃芪多糖是黃芪中草藥重要的組成成分，它可以在一定的程度提高機體的特異與非特異性的技能，增強抵抗力，還可以調(diào)節(jié)人體的免疫細胞功能，殺傷人體

14、內(nèi)的腫瘤細胞因子，抑制腫瘤細胞的產(chǎn)生 5。落葵中草藥具備清熱解毒、涼血等功效。實驗證明，落葵多糖可有效提高小鼠紅細胞自身的免疫功能，在治療腫瘤細胞方面產(chǎn)生一定的作用。大部分真菌多糖均有抗腫瘤作用，目前認為平均分子量在 10000-200000 的 (1-3)-D-葡聚糖和 (1-4)-D-葡聚糖占優(yōu)勢的多糖具有明顯的抗腫瘤活性。圖1.2 即為 Wasser 和 Weis 總結(jié)出的 -D-葡聚糖作為生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑可能的發(fā)揮抗腫瘤活性的機理3。這些真菌多糖是通過激活宿主機體的免疫反應(yīng)而表現(xiàn)出抗腫瘤活性的。 如靈芝多糖能直接作用于巨噬細胞和T淋巴細胞， 促進其產(chǎn)生TNF和 IFN等細胞因子，抑制腫瘤

15、細胞或促其凋亡 21, 30, 52。另外，表 1.2 中列舉了食用藥用菌中能抗腫瘤和提高免疫力的多糖的具體化學(xué)結(jié)構(gòu)3。4.2免疫調(diào)節(jié)作用具有免疫調(diào)節(jié)作用是大多數(shù)活性多糖的共同特性， 也是它們發(fā)揮其他生理和藥理作用的基礎(chǔ)10, 15, 16。作為一類免疫調(diào)節(jié)劑，真菌多糖可以提高巨噬細胞的活力，增強其吞噬能力；可以促進免疫細胞（如T細胞、B細胞）的大量增殖，使細胞因子如白細胞介素 1（IL-1） 、白細胞介素 2（IL-2）腫瘤壞死因子（TNF）大量分泌； 可以加強機體的免疫調(diào)節(jié)。 具有這種免疫促進功能的多糖有香菇多糖、裂褶菌多糖、云芝多糖、靈芝多糖、銀耳多糖等，其中以香菇多糖的研究較為透徹。下

16、圖表示的是香菇多糖可能的作用機理3。圖 1.1 多糖可能參與的激活途徑（引用綜述） 。Fig 1.1 The possible pathways of lentinan action (Cited from the Wassers review)4.3降血脂作用4.3.1血脂疾病概況脂肪代謝或轉(zhuǎn)運異常使血漿中一種或多種血脂含量高于正常范圍時稱高脂血癥。高脂血癥主要是以血漿中總膽固醇（TC） ，總甘油三酯（TG） ，低密度脂蛋白膽固醇升高（LDL-C） ，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）降低為主要特征的一種血脂代謝紊亂狀態(tài)，是引發(fā)和加重動脈粥樣硬化、冠心病等心腦血管疾病的主要危險因素之一。 一系

17、列臨床試驗證實心腦血管疾病的預(yù)防可從降低 TC、 TG、LDL-C和升高 HDL-C出發(fā)74。4.3.2降血脂物質(zhì)的類型 作為 HMG-CoA 還原酶抑制劑，他汀類藥物具有很好的降脂作用，其代表藥物有洛伐他汀（美降之） 、普伐他汀（普拉固） 、匹伐他汀等。HMG-CoA 還原酶作為內(nèi)源性膽固醇合成的限速酶，抑制該酶的活性能明顯降低膽固醇的合成75-77。 我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的中藥也有良好的降脂作用，脂必妥以紅曲、白術(shù)、山楂、澤瀉等為主要成分， 副作用比他汀類藥少。 中藥中具有降脂作用的有效成分很多，主要的約有 30 余種，其中黃酮類中的山楂黃酮、皂苷類的人參皂苷、酚類的決明子、苯乙烯衍生物類的何首

18、烏作用效果明顯。大豆異黃酮具有抗氧化和降低 LDL-C 和升高 HDL-C 的作用78。山楂果實中的黃酮含量較高，可促進膽汁酸的分泌和增高膽固醇羥化酶活性， 同時下調(diào)膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶的活性抑制膽固醇的吸收79。人參皂甙的提取物注射給小鼠具有抗血脂和阻止脂質(zhì)過氧化作用等等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 等從草菇（Volvariella volvacea）的發(fā)酵液中分離的兩種葡聚糖具有降膽固醇效應(yīng)。 實驗結(jié)果表明給予兩種多糖均能誘導(dǎo)小鼠血漿中總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和肝臟中總膽固醇水平顯著的下降53。這種降血脂的活性多糖也存在于黑木耳54, 55、杏鮑菇56

19、、冬蟲夏草23, 57、灰樹花58、滑菇59、樺褐孔菌、平菇、靈芝60、猴頭菌61、香菇28等中。4.3.3降血脂分子機制的研究進展大量的基礎(chǔ)實驗和臨床研究顯示，調(diào)節(jié)膽固醇、甘油三酯在體內(nèi)的代謝過程是預(yù)防高血脂癥的關(guān)鍵步驟。 通過調(diào)節(jié)膽固醇過程來降血脂的分子機制可分為5 個方面。 1. 阻斷體內(nèi)膽固醇生物合成。人體內(nèi)的膽固醇約 1/3 來源于外源性食物，大部分內(nèi)源性的膽固醇則是在肝臟合成的。HMG-CoA 還原酶是肝細胞合成膽固醇過程中的限速酶，是目前最主要的高血脂癥臨床藥物的靶點。 他汀類藥物因其本身或其代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu)與 HMG-CoA 極其相似，且與 HMG-CoA 還原酶的親和力更高，

20、因此可以競爭性抑制膽固醇合成75-77。2. 抑制膽固醇吸收。人們每天膳食中含有300-500 mg 膽固醇，如果有效地減少膽固醇的吸收，就能維持較低的血脂水平。胃腸道中的膳食纖維及多糖類、植物甾醇、多酚類物質(zhì)等也可減少機體對膽固醇的吸收81-83。3. 影響機體中膽固醇的轉(zhuǎn)化。低密度脂蛋白受體（LDLR）是細胞表面的一種跨膜糖蛋白，血漿中的 TC 主要是通過 LDL運輸，并由 LDLR 的介導(dǎo)作用將 TC 內(nèi)吞入細胞中進行代謝和降解，對調(diào)節(jié)體內(nèi)膽固醇起關(guān)鍵作用。降血脂物質(zhì)可以通過調(diào)控 LDLR的表達或改變 LDLR的活性，減少 LDL-C 在血液中的水平，并促進 LDL-C 向 HDL-C

21、的轉(zhuǎn)化。研究發(fā)現(xiàn)其增強肝臟 LDLR 活性的表達確實能起到調(diào)控血脂水平的作用84。4. 促進膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸。膽固醇在肝臟中轉(zhuǎn)化為膽汁酸是機體代謝膽固醇的主要途徑。在這個過程中，肝細胞微粒體細胞色素 P450 酶系的 CYP7A1 是肝臟膽汁酸合成途徑的限速酶，其表達量和活性對膽汁酸的合成影響很大。通過有效的調(diào)控CYP7A1 可促進膽固醇向膽汁酸轉(zhuǎn)化85, 86。5. 促進膽固醇的代謝。肝脂酶（HL）在肝脂質(zhì)代謝中發(fā)揮著重要的作用，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，產(chǎn)生供組織利用的脂肪酸和單酰甘油，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)血液中 TG 的作用，在

22、血脂代謝中具有重要的作用。因此也是高脂血癥治療的一個重要靶點87。 通過調(diào)節(jié)甘油三酯過程來降血脂的分子機制主要可分為 2 個方面。1. 抑制脂肪酸合成酶活性。脂肪酸合成酶( fatty acid synthase，F(xiàn)AS) 是脂肪酸合成過程中的關(guān)鍵酶，抑制其活性或減少其表達可以減少脂肪酸的合成，從而降低TG的水平88。FAS抑制劑主要有硫內(nèi)酯類 C75 結(jié)構(gòu)類似物、丁內(nèi)酯類、丁內(nèi)酰胺類、尿素類和多酚類物質(zhì)等；2. 減少甘油三酯的消化吸收。脂肪在消化道中主要經(jīng)過胰脂肪酶水解為單酰甘油和游離脂肪酸， 經(jīng)小腸吸收重新合成三酰甘油并在脂肪組織中積累。 脂肪酶抑制劑能有效地減少脂肪的水解和吸收， 降低血脂的含