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       【摘要】 
       低分子量海带硫酸多糖已被证明有多种生物学功能，但提取得到的海带硫酸多糖分子量很大，需要进一步降解。目前常用的一些降解方法都有一定缺点，急需寻找新的降解方法。羟自由基作为一种高活性物质，对生物大分子有强的破坏作用。根据这种性质，推断羟自由基可以成为降解多糖的有力工具。文章总结了国际国内利用自由基降解多糖的进展，研究了自由基降解多糖的机制，并对自由基降解海带硫酸多糖前景进行了展望。
       【关键词】  羟自由基 降解 海带硫酸多糖
       海带硫酸多糖Laminaria polysaccharide sulfate，是存在于褐藻植物体细胞间的多糖物质，主要成分是α-L-岩藻糖4-硫酸酯的多聚物，同时还含有不同比例的半乳糖、甘露糖、木糖和葡萄糖醛酸，已被证明具有调节免疫活性、抗肿瘤、抗辐射、降血压、降血糖、抗血栓、抗氧化等多种生物学功能，是潜在的海洋药物来源，但是海带硫酸多糖的药用之路还存在很多问题。
       
       从海带中提取的海带硫酸多糖其分子量大都在几十万甚至上百万，分子量较大，免疫原性强，给理化性质分析及生物学功能研究带来了困难，而且海带硫酸多糖具有很强的复杂性及不均一性，这决定了分子量不同的海带硫酸多糖的生理活性是不同的。多项研究表明小分子海藻硫酸多糖的生理活性比大分子硫酸多糖更加显著。
       1  低分子量海带硫酸多糖的生物学作用
       研究表明，多糖分子量的分布与其生物活性的高低有直接联系。
       海带硫酸多糖的抗凝血活性与分子量密切相关。研究表明低分子量多糖（3 000～40 000 Da）具有类肝素功能，能作用于血纤维蛋白溶酶原，显示出显著的抗凝血活性［1］。 Deux等［2］研究表明分子量8 000 Da的褐藻硫酸多糖，明显抑制血管内膜平滑肌增生，可预防心瓣手术后的血管再狭窄症状。分子量3 500～8 000 Da的硫酸多糖能抑制补体过度活化，防止外源移植过程的超敏排斥［3］。李兆杰等［4］从海带中提取的低分子量海带硫酸多糖能清除活性氧自由基，显著降低高脂血症大鼠血清和组织中脂质过氧化物（Lipid Peroxide LPO）的含量，具有体内外抗氧化的能力。付雪艳等［5］研究表明低聚海带硫酸多糖可能抑制血管紧张素的生成，对肾血管性高血压大鼠有显著的降压作用。同时，研究表明多糖的抗肿瘤作用也需要一定聚合度和一定分子量的多糖。高向东等［6］提取的平均相对分子量15 000 Da的多糖，对S180肉瘤、Heps实体瘤、EC实体瘤等多种小鼠移植性肿瘤均有较好的抑制作用。
       
       由于低分子量多糖广泛的生物学功能，采取适当的方法把其分子量降低，是当前海藻多糖研究的一大课题。降解不仅有利于进行结构分析，减小免疫原性，还能提高其生物学功能。
       2  海带硫酸多糖的降解方法研究
       对于海带硫酸多糖来讲，目前已有多种降解方法，如酸解法、碱解法、盐解法、酶解法超声波降解及γ-射线降解，但这些方法都有一定的缺点。酸水解中糖苷键的断裂基本上是随机的，降解产物分子量分布较大，给分离纯化带来一定的困难；碱水解可引起多糖残基上某些O-SO4基团因亲核攻击造成的脱落和多糖链结构的变化，而硫酸基是多糖发挥生理活性所必须的基团，硫酸基的脱落导致生理活性的丧失。酶法对多糖的降解大都是随机的，所得降解产物分子量范围较大，而且糖苷酶分离纯化比较困难，价格昂贵，不适合大规模工业生产；氧化降解法、超声波法及γ-射线法等方法，对一般的实验室，受到一定的限制。
       
       最近的一系列研究表明，酶法、氧化降解法、超声波法及γ-射线法等降解过程中，自由基都发挥着重要的作用。方靖［7］指出纤维二糖脱氢酶降解木质纤维素过程中产生羟自由基。羟自由基完全有可能攻击破坏其邻近的木质纤维素大分子，加速底物的降解。付海英［8］在海藻酸电钠离辐射降解研究中指出脉冲辐射使水合电子被转化成羟自由基，羟自由基进攻海藻酸钠多糖分子，发生降解。由此可见，自由基可能成为多糖降解的可行方法。
       3  羟自由基降解多糖的初步研究
       3.1  自由基概述自由基是游离存在的、带有不成对电子的分子、原子或离子,其化学性质很活泼。在体内虽然不断地产生，但也不断地被消除，正常状态下处于动态平衡。具有不配对电子的氧自由基，主要包括超氧阴离子自由基O-2·、羟自由基·HO、过氧化氢H2O2等。其中·HO自由基带有一个不成对电子，性质极为活泼，其反应活性和毒性都很强。
       
       大量研究表明，自由基对脂膜、蛋白质、核酸等生物大分子具用破坏作用。因此关于自由基的研究绝大多数集中在如何清除自由基、抑制自由基毒害上，对自由基的实际应用研究较少。
       3.2 羟自由基降解多糖的研究进展Miller发现［9］，H2O2可以降解植物多糖，而羟自由基比H2O2更有效，它能很容易的使多糖包括透明质酸，脱乙酰壳聚糖，支链淀粉、木聚糖和肝素降解。解聚之后的成分若进一步采用凝胶过滤，离子交换色谱或超过滤分级法可制得分子量较均一的组分。根据对木聚糖降解的结构分析，其侧链上的半乳糖、木糖易被·HO自由基攻击，从而造成骨架的断裂。
       
       王蔚等［10］在研究褐腐真菌降解纤维素时发现，褐腐菌虽然大量降解木材，却不具有外切葡聚糖酶。研究表明，多株褐腐菌均有羟自由基生成，羟自由基氧化断裂纤维素链内或链间的氢键，继而断裂糖苷键，使纤维素暴露出更多的还原性和非还原性末端，为纤维素酶的进一步降解提供有利条件。
       利多卡因葡聚糖能被Cu2+，H2O2，VC混合物所降解。在有H2O2，Vc的存在下, Cu(Ⅱ)迅速被还原为Cu(Ⅰ)，并与H2O2起反应，经旋转诱捕实验证明有·HO产生。产生的·HO攻击利多卡因葡聚糖，产生C中心自由基，进而导致一系列的分子重排。这些分子重排引起了葡聚糖的氧化降解［11］。
       过二硫酸盐与大气接触产生的羟自由基导致斯佩尔特小麦木聚糖分子量明显降低。分析结果表明自由基攻击在糖苷连接上。启动反应后，降解受控于解聚反应，是解聚反应和再聚合反应竞争的结果［12］。
       
       Schweikert［13］研究表明植物胞壁过氧化物酶产生的羟自由基，攻击并破坏细胞壁多糖，是植物扩充生长过程中细胞壁松散的原因。
       3.3 自由基降解多糖的机制研究自由基降解多糖的机制，与其破坏脂质和DNA相类似，见图1。开始羟自由基快速攻击糖链（a），夺取与C相连的H原子，生成羟烷基自由基，这些产物自由基可以互相反应，也可与O2反应生成相应的过氧化自由基（b），过氧化自由基极不稳定，导致碳链断裂，多糖降解。过氧化自由基还可能除去HO2·或O2·，形成相对稳定的含氧基（c），在有还原剂条件下重新合成糖链（d）［13］。
       4 羟自由基降解海带硫酸多糖的初步试验及展望
       由上可以看出，目前的多糖降解方法都有一定的缺陷。要想进一步发挥多糖的生理作用必须要求有更加成熟降解机制。羟自由基作为多种生物大分子的“破坏者”，已经成为新型的多糖降解工具。
       
       对于拥有众多生理活性的海带硫酸多糖来讲，其侧链和木聚糖一样，也是通过半乳糖这个核心与多糖主链相连接的，因此可以考虑利用自由基的方法降解海带硫酸多糖。我们进行的初步实验表明，羟自由基能显著降低海带硫酸多糖的分子量，得到分子量较集中的降解产物。我们希望这种新型降解方法的研究有利于更好地综合利用我国丰富的海洋资源，提高我国海洋产品的技术含量，为新药和保健食品的开发作出贡献。
       【参考文献】
         　　［1］Lionel Chevolot. A disaccharide repeat unit is the major structure in fucoidans from two species of brown algae［J］. Carbohydrate Research, 2001,330:529.
       
       ［2］Deux. Low Molecular Weight Fucoidan Prevents Neointimal Hyperplasia in Rabbit Iliac Artery In-Stent Restenosis Model［J］. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2002:1604.
       
       ［3］Tissot. Interaction of fucoidan with the proteins of the complement［J］.Biochimica et Biophysica Acta,2003,1651:5.
       
       ［4］李兆杰，薛长湖，陈磊，等. 低分子量海带岩藻聚糖硫酸酯的清除活性氧自由基和体内抗氧化作用［J］.水产学报,2001,25(1):64.
       
       ［5］付雪艳，薛长湖，宁岩，等. 岩藻聚糖硫酸酯低聚糖降压作用的初步研究［J］.中国海洋大学学报(自然科学版) , 2004,34(4):560.
       
       ［6］高向东,吴梧桐. 螺旋藻多糖抗肿瘤作用的研究［J］.中国药科大学学报,2000,31(6):458.
       
       ［7］方靖，曲音波，高培基，等. 纤维二糖脱氢酶生成羟自由基和还原各种自由基的研究［J］.中国生物化学与分子生物学报,1999,15(3):448.
       
       ［8］付海英，姚思德，吴国忠，等. 海藻酸钠的电离辐射降解研究［J］.辐射研究与辐射工艺学报,2003,2(3):169.
       
       ［9］Janice G，Miller. Characteristics of xyloglucan after attack by hydroxyl radicals［J］. Carbohydrate Research,2001,332：389.
       
       ［10］王蔚,高培基. 褐腐真菌木质纤维素降解机制的研究进展［J］.微生物学通报,2002,29(3):90.
       
       ［11］Giovanni Tab. ESR study of the non-enzymic scission of xyloglucan by an ascorbate-H2O2 -copper system: the involvement of the hydroxyl radical and the degradation of ascorbate［J］. Journal of Inorganic Biochemistry,2001,84: 179.
       
       ［12］Andrei Sarbu. Radical initiated oxidative degradation of oat-spelts xylan［J］.Carbohydrate Polymers,2003,53:1.
       
       ［13］Carmen Schweikert. Polysaccharide degradation by Fenton reaction- orperoxidase -generated hydroxyl radicals in isolated plant cell walls［J］. Phytochemistry,2002,61:31.