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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

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，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、

強機體的免疫功能[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細胞活性都有增強作用，其增強作用呈劑量

依賴性。（5）通過不同途徑激活補體系統(tǒng)。有些是通過替代通路激活補體，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）以促進樹突狀細胞（DCs）增殖、表面表達分子MHCⅡ分泌等方式促進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DCs表面MHCⅡ類分子、共刺激分子的表達及Th1型細胞因子的分泌，刺激

類：一類是具有通過激活機體的免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)細胞分化，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，這類多糖與機體的免疫細胞通過分子水平的接觸，免疫細胞被激活，釋放出某些類型的細胞轉(zhuǎn)導(dǎo)信號，從而激發(fā)和增強免疫反應(yīng)，再通過增強機體的免疫功能間接抑制或殺死腫瘤細胞。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、細菌和真菌中提取到β-葡聚糖，通過研究表明β-葡聚糖與機體免疫細胞受體存在特異性結(jié)合，這種結(jié)合使免疫細胞（巨噬細胞、T和B淋巴細胞及其它效應(yīng)細胞）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)某些細胞因子的釋

T淋巴細胞的增殖，誘導(dǎo)Th1型免疫應(yīng)答并增強CTL對腫瘤細胞的特異性殺傷活力；通過促進DCs表面趨化因子受體CCR7mRNA的表達，促進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)與功能研究進展7

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

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的釋放及細胞活力的下降并呈劑量依賴性（可達100μg/mL），這種保護作用也伴隨著減少MDA的含量，增強SOD、CAT、GSH-Px活性及蛋

白表達，并且能減少缺氧/復(fù)氧引起的ROS的釋放及細胞凋亡[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)保護心肌細胞，防止缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)的線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡[75]。

3.3抗病毒作用

20世紀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到抗病毒的作用：抑制病毒抗原的表達，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，帶有大量負電荷。目前認為其抗病毒機理可能是硫酸多糖掩蔽了病毒或細胞表面的正電荷區(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，促進外周組織器官對糖的利用，促進降糖激素和抑制升糖激素作用，保護胰島細胞以及調(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-胰島細胞，增強分泌胰島素功能和降低腎上皮質(zhì)激素分泌，并可促進肝臟中血糖轉(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，既可保護低血糖，又可抗實驗性高血糖[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，廣泛參與細胞識別、細胞生成、分化、代謝、胚胎發(fā)育、細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。

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。現(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)量控制標準。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，進行綜合分析與評

價。此項工作強度大，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入人體發(fā)揮功效的。多糖在體內(nèi)的作用機制，包括在細胞膜或脂質(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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