（中国科学院 研究生院 大连化学物理研究所1805组，辽宁 大连116023）

摘  要：介绍了寡糖对非特异性免疫系统中巨噬细胞自然杀伤细胞以及补体的激活作用；寡糖对特异性免疫系统中B细胞和T细胞的调节作用；以及寡糖在抗肿瘤、作为人类免疫缺陷病毒（HIV-1）疫苗方面的应用。

关键词：寡糖；细胞因子释放；补体激活；抗体分泌；辅助性1类T细胞；抗肿瘤

 

Research advances in the effects of oligosaccharides on immune systems

DOU jiang-li, TAN cheng-yu, BAI xue-fang, DU yu-guang

(Dalian Institute of Chemical Physics, Craduate School of Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China)

 

    寡糖是由2~10个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的糖类，由于其稳定、毒性低、在保健品、生物农药、食品添加剂、饲料添加剂等方面显示了良好的应用价值。目前研究比较多的有果寡糖、葡寡糖、乳寡糖、甘露寡糖、寡木糖、大豆寡糖、壳寡糖等，综合各方面报道，寡糖对动物机体的作用主要表现在：促进机体内肠道有益菌的增值；抑制病原菌定植，对机体起保障作用；刺激机体免疫系统，提高免疫力。免疫系统中许多识别与消除病原菌的分子都是糖蛋白，寡糖结合到糖蛋白上，通过单糖残基与受体的多种相互作用来激发生化与免疫功能^[1]。现就寡糖对免疫系统调节作用的研究进展进行综述。

    免疫系统的多种细胞如巨噬细胞、自然杀伤细胞（NK）、粒细胞等是由造血祖细胞分化而来的，其发育不会全导致这些免疫细胞的不足。刘福君^[2]采用造血祖细胞体外克隆培养等实验血液学技术研究了地黄寡糖对快速老化模型P系小鼠骨髓造血祖细胞增值作用的影响，发现地黄寡糖能促进其骨髓粒系巨噬祖细胞，早期和晚期红系祖细胞的增值。

    Kelly-Quagliana等^[3]用含25%的果寡糖喂养120只雌性B6C3F1小鼠，6周后证明果寡糖能增加腹膜巨噬细胞的噬菌活性，单因素方差分析法结果表明，果寡糖处理组与对照组比较巨噬细胞的噬菌活性有显著性提高（P<0.05）。柯海萍等将壳寡糖作用于体外培养的巨噬细胞，运用相对定量逆转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）技术和酶联面议吸附实验（ELISA）技术检测到巨噬细胞加入壳寡糖作用24h后，白细胞介素IL）-18基因转录水平为对照组的1.7倍（P<0.01），其分泌量为空白对照组的1.8倍（P<0.01）。巨噬细胞可以通过分泌一些细胞因子如一氧化氮（NO）、IL-1、肿瘤坏死因子α（TNF-α）来杀灭病原，许多细胞因子的分泌是由NF-κB调节的。Yu等^[4]将巨噬细胞与壳寡糖一起孵育12h后，发现壳寡糖能显著性地诱导NO、TNF-α的产生；用NF-κB的抑制剂PDTC处理巨噬细胞，NO、TNF-α的产生明显被抑制，而加入壳寡糖后，NO、TNF-α的含量显著回升，证明壳寡糖能与NF-κB的抑制剂来竞争性结合NF-κB。Feng等用2-AMAC标记壳寡糖，发现壳寡糖能完全进入巨噬细胞。壳寡糖是由N-乙酰葡萄糖胺和氨基葡萄残基组成，分别加入N-乙酰葡萄糖胺和氨基葡萄后，N-乙酰葡萄糖胺使壳寡糖的吸收显著减少，证明在与巨噬细胞的作用中N-乙酰葡萄糖胺残基起着重要的作用。加入甘露糖后，壳寡糖的吸收也明显减少，证明壳寡糖与巨噬细胞的作用是由甘露糖受体介导的。

    Kelly-Quagliana等^[3]以⁵¹Cr-标记的YAC-1肿瘤细胞作为靶细胞，发现果寡糖能增强从脾细胞中获得的NK细胞活性，裂解单位与对照组比较有显著提高（P<0.05），并且呈剂量依赖关系。Wang等^[6]发现从北美人参中提取的寡糖可以促进NK细胞产生α干扰素（IFN-α），IFN-α可以使细胞处于抗病毒状态，更能应对病毒的感染。

4、激活补体

    Suzuki等^[7]将人血浆与壳寡糖一起孵育20min后，检测到C3的活性随壳寡糖主链的长度增加而增加。通过回归分析，壳寡糖的NH₂基团与C3活化百分率之间的关系式为：y=0.0865x+10.751，R²=0.9916，（P<0.01）。荧光免疫分析表明壳寡糖、壳聚糖与酵母聚糖是按相同的方式结合C3b的。酵母聚糖与C3b的结合早已证实按以下反应进行：C3通过自发裂解转化为C₃(H₂O)，C₃(H₂O)活化后为原初转化酶C3(H₂O)Bb提供1个亚基，C3(H₂O)Bb把液相中的C3剪切为C3a和C3b，C3b可以通过共价键结合到酵母聚糖的表面。Zhao等^[8]的研究证明昆布寡糖也能激活补体系统。

    寡糖能与一些毒素、病毒、真核细胞的表面结合，然后寡糖作为这些外援抗原的助剂，能减缓机体对抗原的吸收，提高B细胞介导的体液免疫功能。Nicole等^[9]证明果寡糖能增加血清与肠系膜淋巴结中分泌性抗体的量。Wang等^[6]的研究发现北美人参寡糖可以促进脾细胞产生IL-2，IL-2具有促进B淋巴细胞合成免疫球蛋白和J链转录的功能。Rina等^[10]的研究发现水牛乳汁寡糖也能促进淋巴细胞产生分泌性抗体。

    T淋巴细胞分为表达CD4的辅助T淋巴细胞（Th）与表达CD8的细胞毒性T细胞。静止的CD4⁺T淋巴细胞在IL-12或IL-4的作用下可进一步分化为Th1或Th2亚群，Th1分泌Th2、IFN-γ，IFN-α等，主要参与细胞免疫；Th2可分泌IL-4、IL-10及IL-13等主要参与体液免疫。Th1、Th2可以通过其各自分泌的细胞因子下调对方的生长分化。Th1/Th2细胞效应在生理情况下保持动态的平衡，机体的细胞免疫和体液免疫也保持着正常的稳定关系。一旦Th1/Th2的平衡状态被打破，2类细胞因子失去相互之间的控制作用，机体就会发生漂移状态而发病。Kelly-Quagliana等^[3]的研究证明果寡糖饲养组小鼠在应对细胞刺激剂如ConA、PHA时使肠系膜的淋巴结细胞更加母细胞化，CD4⁺细胞增多。同时乳酸菌能利用果寡糖作为能源，促进其含量增多，促使发酵后所得的短链脂肪酸与丁酸盐及循环中IFN-γ，IFN-α增多，因而增进细胞免疫反应，降低过敏反应。CD4⁺T淋巴细胞向Th1亚群转变，激发对Th1细胞依赖的反应，使T淋巴细胞更强地应对化学致癌物及肿瘤细胞。

    在破坏摄入微生物的过程中，细胞的免疫系统产生ROS是必要的步骤。但在急性呼吸障碍综合征、风湿性关节炎及局部贫血病症中ROS的产生会使病情恶化。Elliot等^[11]发现昆布多糖、麦芽寡糖、支链淀粉中获得的七聚糖、环糊精、阿拉伯寡糖、藻酸盐寡糖、甘露寡糖都能抑制ROS的产生，并且免疫系统可以识别寡糖的细微差别，大多表现为聚合度越高，抑制度越高，且在霍华的免疫细胞中作用更明显。

8、抗肿瘤活性

    Vetvicka等^[12]的实验发现昆布寡糖有抑制癌细胞转移、抗肿瘤的活性。Ouchi等^[13]研究发现3个壳寡糖通过六亚甲基空间通道与（5-FU）共轭结合后，其抗肿瘤活性强于5-FU，将该复合物注入P₃₃₈淋巴细胞白血病小鼠的腹腔中，小鼠的生存时间延长；脾下注射MeTH-A纤维肉瘤或MH134肝细胞癌小鼠，产生对肿瘤生长的抑制作用。

    刘莹等[^14]探讨了壳寡糖对人结肠癌LoVo细胞株生长的影响，发现高浓度壳寡糖（400mg/L）对细胞的生长有抑制作用、杜昱光等^[15]通过3种壳寡糖对小鼠Sarcima-180癌细胞的抑制作用实验。筛选出具有较强作用的壳寡糖。结果表明3种壳寡糖中对癌细胞DNA合成抑制率最高的是C-Ⅲ-2，达到98.5%。对多种肿瘤细胞体外抑制实验表明壳寡糖对肝癌细胞有明显的抑制作用，平均抑制率76%，高于顺铂组及对照组。同时壳寡糖对小鼠肝癌腹水细胞的生长也有一定的抑制作用。

    抵制HIV-1的人类抗体是2G12，突变分析证明2G12可以识别HIV-1gp120上的高分子甘露寡糖基团。为了研究HIV-1疫苗设计的碳水化合物抗原，Wang等^[16]通过竞争性酶联免疫沉淀法研究了2G12与一系列HIV-1高分子甘露寡糖的结合，发现Man₉GLNAC比Man₆GLNAC和Man₅GLNAC与2G12结合作用更强，结果表明更大相对分子质量的甘露寡糖是2G12识别的亚基。为了呈现2G12公认的抗原表型，作者合成了多化合价的Man₉簇，发现7-，22-，73-折叠的二聚、三聚、四聚体比单聚体能更好地结合2G12。这些工作为HIV-1疫苗的研制提供了一个很好的方向。

    随着生物化学研究的深入，以前相对较少的关注的糖的重要性逐步被人们所认识，糖生物学也越来越成为一门蓬勃发展的科学。其中寡糖在糖生物学中占用不可忽视的地位，它的诸多优点使其广泛地应用于各领域，多种寡糖已被证实能提高机体免疫力，许多顽疾如风湿性关节炎、艾滋病的治疗也有望与寡糖相联系，未来寡糖会在免疫学和医学方面得到更多的应用。目前虽然证明了多种寡糖对免疫功能都有促进作用，但具体的作用机理还不明确，还需深入研究。

 

[1] Pauline MR,Mark RW,Raymond AP.Suger-mediated ligand-receptor interaction in the immune system [J].TRENDS in Biotechology,2004,10(22):524-530.

[2] 刘福君，赵修南，汤建芳，等。地黄寡糖对SAMP8小鼠造血祖细胞增值的作用[J].中国药理学与毒理学杂志，1998，12（2）:127-130.

[3] Kelly-Quangliana KA,Nelson PD,Buddington RK. Dietary oligofructose and inulin modulate immune function in mice[J].Nutrition Research,2003,23(2):257-267.

[4] Yu ZJ,Zhao LH,Ke HP.Potential role of nuclear factor-kappaB in the induction of nitric oxide and tumor nerosis factor-alpha by oligochitosan in macrophages[J].Internation Immunopharmacology,2004,4(2):193-200.

[5] Feng J,Zhao LH,Yu QQ.Receptor-mediated stimulatory effect of oligochitosanin macrophages[J].Biochemical and Biophysical Reserch Communication,2004,317(2):414-420.

[6] Wang MQ,Guilbert LJ,Li J,et al.A proprietary extract from North American ginseng enhances IL-2 and IFN-γ productions in murine spleen cells induced by ConA[J]. Internation Immunopharmacology,2004,4(2):311-315.

[7] Suzuki Y,Miyatake K,Okamoto Y,et al.Influence of chain length of chitosan on complement activation[J].Carbohydrate Polymers,2003,54(4):465-469.

[8] ZhaoJF,Kiyohar H,Matsumoto T,et al. Anti-complementary acidic polysaccharides from roots of lithospermum euchromum[J].Phytochemistry,1993,34(3):719-724.

[9] Nicole M,Andreas S,Helga B,et al,Influence of fructooligosaccharides on Peyer’s patch lymphocyte numbers in healthy and endotoxemic mice[J].Nutrition,2003,19(8):657-660.

[10] Rina S ,Desh D,Anaksh K,et al.A movel pentasaccharide from immunostimulant oligosaccharide fraction of buffalo milk [J] . Biochimica et Bophysica Acta,1999,1428(2-3):433-445.

[11] Eliiot JB ,Tajalli K , Christopher B .The influence of small oligosaccharides on the immune system [J] . Carbohydrate Research,2004,339(10) : 1673-1678.

[12] Vetvicka.V . S, Thornton . BT ross . GD . Soluble-glucan polysaccharide binding to the lectin site of neutrophil or narural killer cell complement receptor type 3(CD11b/CD18)generates a primed state of the receptor capable of mediating cytotoxicity of iC3b-opsonized target cells[J] . Clinical Investigation , 1996 , 98 (1) : 50-61.

[13] Ouchi T ,Banba T ,Matsumoto T ,et al . Synthesis and antitumor activity of conjugates of 5-fluorouracil and chito-oligosaccharides involving a hexamethylence spacer group and carbamoyl bonds[J] . Drug Des Drliv , 1990 , 6(4):281-287.

[14] 刘莹，柳红。壳寡糖对人结肠癌LoVo细胞株生长的影响[J].徐州医学院学报。2002，22（2）：148-151.

[15] 杜昱光，白雪芳，金宗濂等.壳寡糖抑制肿瘤作用的研究[J].中国海洋药物，2002，21（2）：18-21.

[16] Wang LX , Ni JH , Suddham S , et al .Binding of high-mannose-type oligosacchrides and synthetic oligomannose clusters to human antibody 2G12:implications for HIV-1 vaccine design[J] . Chemistry & Biology ,2004,11(1):127-134.