植物多糖免疫调节作用的研究进展
作者:付书婕, 王乃平, 黄仁彬*
作者单位:广西医科大学药学院,广西 南宁 530021
《时珍国医国药》 2008年 第1期
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【摘要】
增强免疫活性是多糖重要的生物活性。多糖对机体的特异性和非特异性免疫功能具有增强作用,其机制是通过促进细胞因子的分泌、激活巨噬细胞、NK 细胞和T,B 淋巴细胞、促进抗体生成、激活补体系统、促进红细胞免疫功能及增强网状内皮系统功能等增强机体免疫功能。该文对近年来植物多糖免疫调节作用的研究进展加以阐述。
【关键词】 植物多糖 免疫调节
Advance in the Research on the Immunoregulation of Botan -polysaccharides
FU Shujie, WANG Naiping, HUANG Renbin*
(Phamaceutical School, Guangxi Medical University, Nanning 530021, China)
AbstractEnhancing immunocompetence is the significant bioactivity of polysaccharides which can enhance special and nonspecial immunological function of organism .Its mechanisms are to promote the secretion of cytokine and the production of antibody, and to activate macrophage, NK cell and T, B lymphocytes, complement system, erythrocyte immunity, and the function of reticuloendothelial system.This article summarized the recent advanement in the research about immunoregulation of botan polysaccharides.
Key wordsBotan -polysaccharides; Immunoregulation
近年来,各国学者对植物多糖的研究发展很快,在免疫机理和临床应用方面的研究,已由一般的观察发展到分子、受体水平;由动物实验,发展到临床应用和保健食品的制作;由菌类多糖到高等植物多科属、多组织、多器官的研究。其中以植物多糖促进和恢复机体的免疫功能的研究尤为突出。多糖作为一种免疫促进和调节剂,是许多中草药的主要免疫活性物质,具有抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老等功用,对正常细胞无毒副作用。本文就近年来研究较多的植物多糖的免疫调节作用作一概述。
1 对细胞因子的影响
1.1 促进干扰素(IFN)的生成IFN 是最先发现的细胞因子,具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节、控制细胞增殖等重要作用。郑宏宇等[1] 观察卡介菌多糖核酸在外周血单个核细胞(PBMC)的体外培养中, 可以明显提高IFN 2C 的产生。倪峰[2]介绍了用平盖灵芝提取的多糖在体外可诱导Th 细胞产生IFN ,在体内增强ConA诱导T 淋巴细胞增殖效应并产生IFN -α。
1.2 对白细胞介素类(IL)的作用植物多糖能促进IL 的生成,该领域研究相对较多,但大都局限于IL1 与IL2。现已证明,绝大多数多糖都能促进IL1 和IL2 的生成。黄芪多糖可以升高以大黄建立的脾虚模型小鼠IL2 水平。枸杞多糖能显著增加老龄或成年小鼠细胞IL2 的分泌,低浓度时还可促进IL -3 的分泌[3,4] 。Chen 等[5] 研究了从灵芝中提取的多糖对小鼠脾细胞因子表达的影响,主要活性成分F3 可引起免疫炎症的IL1,IL6 的表达。与IL4 相比,IL12 有很明显的表达量,说明F3 引起了TH1 的免疫途径。因为IFN -γ不仅可以增加IL12 的分泌量,而且是T 细胞上IL12 受体的正向调节因子。
1.3 对肿瘤坏死因子(TNF)的作用在抗肿瘤免疫反应中,TNF-α是一类重要的细胞因子。Lu Gan 等[6]运用逆转录聚合酶链反应和生物学鉴定技术研究了枸杞糖蛋白复合物(LBP3p)对人外周血液单核细胞TNFα表达的影响。LBP3p 能够剂量依赖性地提高mRNA 和蛋白水平TNFα的表达。这一结果提示LBP3p在癌症治疗过程中能引起免疫反应,具有潜在治疗效果。奚瑾磊等[7]发现在5×10 -3~20×10-3 g/ml 浓度范围,当归多糖体外能明显增强腹腔MΦ分泌TNFα的作用,并表现出剂量依赖关系。在给药剂量为250 mg/kg 时,体内也可使腹腔MΦ在LPS 刺激下分泌TNFα的功能得到显著增强。
2 对巨噬细胞(MΦ)的影响
2.1 提高MΦ的数量MΦ由单核细胞衍化而来,它可吞噬侵入体内的病原体、有害异物,清除损伤、衰老、死亡和突变细胞及代谢废物,能加工、提供抗原给淋巴细胞,是机体发生特异性免疫功能的基础,具有多种免疫功能。王统一等[3] 通过研究茯苓(Poriacocos)多糖PCSC 在体内和体外对腹膜巨噬细胞NO 产生的影响,发现PCSC 在体外可以极大地提高巨噬细胞NO 的产量,巨噬细胞特异性的激活因子LPS 也提高十几倍。PCSC 在体内亦可极大地提高巨噬细胞NO 的产量。
2.2 激活MΦ 多糖有时被称为MΦ活化剂,起激活MΦ以加强抵御各种感染和抗肿瘤的作用。免疫系统的工作原则就是识别自我与非我。免疫活性细胞的活化和协同作用中,MΦ(本身表面是糖蛋白)与多糖的识别可以产生肿瘤细胞坏死因子和干扰素,从而杀伤肿瘤细胞而对正常细胞无影响。李明春等[9] 报道,灵芝多糖(GLB7 )能剂量依赖性地引起小鼠腹腔MΦ细胞中cAMP 浓度的升高,从而引起蛋白激酶A 的活化,激活MΦ;通过激活cGPK、活化ADP -2 核糖环化酶等途径发挥其调控细胞功能的作用。
3 对自然杀伤细胞(NK 细胞)的影响
3.1 增加NK 细胞的数量自然杀伤细胞是具有许多胞质颗粒的大淋巴细胞,能够在无抗原刺激和抗体参加的情况下溶解或杀伤多种病毒感染的细胞和肿瘤细胞,参与免疫调节,具有抗感染作用。Raveendran 等[10]从心叶青牛胆Tinospora cordifolia中提取出多糖RR1,正常淋巴细胞在RR1 作用下于37℃ CO2 培养箱中培养24 h,利用荧光染色、单克隆抗体和细胞计数的方法,发现NK 细胞数量可增加3 倍以上。研究灵芝中提取的水溶性多糖F3 对各种细胞的影响结果表明,CD16 +CD56 +NK 细胞的数量是对照组的1.5 倍,其他细胞如CD14 +单核/巨噬细胞和CD83 +分枝状细胞数量分别达到2.9 和2.3 倍。经过F3 处理后在效应细胞与目标细胞之比为20/1 时,可使CD56 +NK 细胞的细胞毒性增强31.7%[11] 。
3.2 激活NK 细胞NK 细胞是生物体内天然存在的非特异的免疫杀伤细胞,它在宿主的免疫监视功能中有着重要的作用。邵树军等[12]实验证明,牛膝多糖不仅能对抗环磷酰胺(CY)所致的小鼠外周血中NK 细胞活性降低,还能提高正常小鼠外周血中NK 细胞活性。Di renzo 等[13]报道葡聚糖可通过与NK 细胞CR3受体结合激活NK 细胞,使其杀伤能力增强。螺旋藻多糖能提高小鼠的NK 细胞杀伤活力,促进IL -2 产生[14]。
4 对T、B 淋巴细胞的影响
4.1 增加T 淋巴细胞的数量和活性在外周血液中T 细胞占淋巴细胞总数的70%左右。在抗原刺激下,T 细胞可转化为淋巴细胞,再分化为具有免疫效应的致敏淋巴细胞,参与细胞免疫。Ravee ndran 等[10]的研究证实,从心叶青牛胆Tinospora cordifolia中提取的具有1 ~6 分支的1 ~4 主链αD葡聚糖RR1,其结构和真菌类细胞细胞壁上的β型葡聚糖结构非常类似,使RR1可较容易引起机体的免疫反应,可使T 细胞数量增加1 倍左右。在RR1 的刺激下,IL1, IL12, IL18 及IFNγ的合成速度都相应增加,引起T 细胞的TH1 途径的激活,而TH1 途径的抑制因子IL1 0(能够抑制IL-1和IL12) 的分泌则减少,最终使机体免疫力加强。研究发现从灰树花中Grifola frondosa提取的多糖D 不仅可以提高丝裂霉素C(MMC)的抗癌活性,而且可以提高因使用MMC 而降低的肌体免疫力,D 多糖可以增加CD8+T 细胞的活性,若与MMC 共同作用效果非常显著,可明显提高CD8+T 细胞的表达量。此外,D 多糖还可以诱导TH1 免疫表达途径,增加IL2 的分泌量,说明D 多糖可以有效增加机体免疫力,可用于癌症治疗的辅助药物[15]。
4.2 促进B 淋巴细胞的发育、增殖和分化在免疫反应中有以B 细胞起主要作用的在血清中出现抗体的体液性免疫反应。从六味地黄汤中提取的酸性多糖CA4 -3 可明显改善脾细胞抗体生成低下的状态,体外应用可直接促进B 细胞增殖分化、产生IgG 类抗体[16]。柴胡多糖可通过诱导PTK 的磷酸化,PLC 和PKC 的启动,膜转移,促进各细胞周期调节蛋白及激酶的产生,从而诱导B 细胞的增殖成熟[17] 。Hana 等[18]从刺五加(Acanthopanax senticosus)细胞培养物中提取的刺五加多糖ASP(Polysaccharide from Acanthopanax senticosus)可以有效促进C3H/HeJ 小鼠B 细胞和巨噬细胞的生长和分化,同时巨噬细胞分泌的生长因子浓度亦随之增加。ASP 虽有巨大的分子量而无法透过细胞膜,但可通过与B 细胞和巨噬细胞表面的受体TLR(Toll-like Receptor)结合而产生免疫活性。ASP 与TLR 的结合可能激活促进细胞分裂的蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinases, MAPKs)的活性而使抗体和细胞分裂素分泌增加。
5 促进抗体产生
顾笑梅等[19]证实, 乳酸菌胞外多糖能提高荷瘤小鼠脾细胞形成特异性抗体的能力, 与CY 联合使用能在一定程度上减轻由CY 引起的荷瘤小鼠特异性免疫力的降低。陈丽芳等[20]报道,香菇多糖能增加人体中外周单核细胞抗体的产生, 裂褶菌多糖能促进患者脾脏形成抗体的细胞增加。云芝多糖能使抗体下降的患者产生抗体, 使其免疫能力恢复到正常水平。Lu 等[21]用枸杞(Lyciumbarbarum)多糖(LBP3p)对小鼠S180 肿瘤免疫进行实验,结果证实LBP3p 在浓度为10 mg/kg 时对S180肿瘤小鼠处理10 d,脾细胞的抗体分泌大量增加,同时可以促进巨噬细胞吞噬,T 细胞增殖。
6 对其他机体非特异性免疫功能的影响
6.1 激活补体系统血液补体蛋白和多糖的相互识别作用能够使蛋白活化,诱发增加补体蛋白的抵御吞噬病原的能力。无论多糖以哪种方式抗肿瘤、抗病毒,首先它应具有某种细胞识别功能,而细胞识别的第一步总要发生在细胞表面,是胞外信号物质和细胞膜上专一受体之间的相互作用。从斑鸠菊Vernonia kotschyanaSch.Bip 粗提物中分离纯化出4 种酸性多糖片段,除粗多糖Vk50 外,其余多糖在体外都对补体系统呈现很强的激活作用,且呈浓度依赖关系,且分子量分布范围较广的多糖被多次证实具有激活补体的活性。多糖可以使诱导产生的补体成分更好地集中于发炎部位,从而可用于指导疾病治疗[22]。Inngjerdingen 等[23]从马里兰生长的一种经常被用作治疗与免疫系统有关疾病的草药假繁缕Glinus oppositifolius (L.) Aug.DC.中提取的几种水溶性多糖GON(中性)、GOA1(酸性)、GOA2(酸性),研究其对补体的影响,发现两种酸性多糖GOA1 和GOA2 可以有效激活补体系统的活性。以上研究证实免疫活性多糖能激活补体系统活性。
6.2 促进红细胞免疫功能近年来研究显示,红细胞膜表面有Ⅲ型补体受体、淋巴细胞功能相关抗原-3、降解加速因子、超氧化物歧化酶等,参与了机体的多种免疫应答和免疫调节。黄芪多糖体外能直接作用于红细胞,提高其CR1 活性,增强红细胞携带免疫复合物的能力, 促进癌症病人红细胞免疫粘附肿瘤细胞,使C3b 受体花环率、自然肿瘤红细胞花环率和直向肿瘤红细胞花环率均有所提高。灵芝、枸杞多糖等可促进免疫功能低下或衰老机体红细胞免疫功能的提高[24]。洪艳等[25]用实验研究也显示, 当归多糖可使受60Coγ照射小鼠的红细胞C3b 受体花环率明显提高, 保护红细胞免疫黏附功能, 减轻放射损伤。
6.3 增强网状内皮系统(RES)活性生物体中的网状内皮系统具有吞噬、排除老化细胞和异物及病原体的作用。活性多糖可显著增强网状内皮系统的活性,并增加红细胞抗体的生成[26]。例如人参多糖、刺五加多糖、甘草多糖、三七根多糖等,这些多糖大多含有α(1→4)半乳糖糖苷键半乳糖及半乳糖醛酸和阿拉伯糖。
7 结论与展望
在世界药物研究趋势由化学合成药物转向天然药物的今天, 人们对植物多糖的研究正方兴未艾。到目前为止已对100 余种中药多糖进行了活性研究,香菇多糖、猪苓多糖、云芝多糖等一批质量稳定、疗效确切、毒性和不良反应小的多糖类新药已用于临床。植物多糖对免疫系统有重要的调节作用,主要表现为免疫增强或免疫刺激。它不仅能够促进细胞因子的分泌、激活MΦ,NK细胞和T,B 淋巴细胞、促进抗体生成,还能激活补体系统、促进红细胞免疫功能及增强网状内皮系统功能。更多研究显示,多糖还对细胞黏附分子、一氧化氮、前列腺素E2 等也有一定程度的影响[27]。多糖制剂具有远大光辉前景,它不仅在抗肿瘤、抗感染有重要作用,而且在抗爱滋病、抗衰老等都有美好前景。所以针对目前对多糖免疫性研究的盲点及几十年多糖研究的“原地踏步”,希望加强多糖与生物大分子或小分子的识别机制,以及多糖的高级结构——构象问题和多糖单晶的研究,这是加快其生理活性研究的重要途径,一方面有利于进一步寻找活性更高,特别是对肿瘤和艾滋病等顽症更有效的多糖作为治疗或辅助治疗药物,另一方面,还有利于针对性地对多糖及其衍生物进行结构改造如硫酸化、乙酰化等以提高多糖活性。这一问题的解决能最终解决寻找高活性免疫多糖的盲目性,加快多糖的研究进程。
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