壳寡糖与精细化工

糖类研究在保健与药物开发中的应用1

来源:大连中科壳寡糖研究中心  时间:2016-04-23
糖生物学的研究已经渗入生物学科的各个分支,彼此的渗透和交叉给生命科学的发展提供了新的动力。其中既有基础理论研究,也有应用研究,糖类的健康保健及药物开发是其中之一。糖类药物,包括单糖、聚糖、糖的衍生物及糖复合物,日益显示出较强的生化作用和较好的疗效。
   糖类及其复合物是自然界广泛存在的一大类生物活性分子。随着糖生物学的发展,研究者发现糖类在生命过程中起着重要作用,参与了许多生理和病理现象。自上 世纪60年代以来,多糖(包括寡糖)的健康保健与药用开发研究基本集中在多糖的广谱免疫调节作用及其在免疫疾病治疗的应用,如从担子菌分离得到的PS-K 多糖和香菇多糖对小鼠S180瘤株有明显的抑制作用,已作为免疫型抗肿瘤药物出售。多糖作为免疫调节剂,通过宿主中介起作用,属非细胞毒物质,不影响正常 细胞,治疗后白细胞不会下降,并使因化疗或放疗而减少的白细胞维持在正常水平。我国近年来从中药猪苓中获得的水溶性多糖,能促进抗体形成,是一种良好的免 疫调节剂。还有茯苓多糖、云芝多糖、银耳多糖、胎盘脂多糖等均在临床应用,并取得了一定的治疗效果。由于多糖有多种生理功能,除了对其抗肿瘤和增强免疫作 用研究较多之外,包括抗凝血、抗病毒、抗菌、抗炎及抗溃疡活性等也有许多报道,如硫酸化多糖的抗艾滋病病毒活性、壳寡糖的抗菌活性等均是研究的热点。目前 国内外研究的主要目标,一方面是进一步寻找活性更高,特别对肿瘤、艾滋病更有效的多糖(寡糖);另一方面正在着重进行构效关系的研究,因为一旦构效关系阐 述清楚,将对发现新的活性多糖(寡糖)起指导作用。
   实验证明,糖类药物的作用,多数是通过免疫系统实现的。机体中免疫活性细胞的种类主要有单核巨噬细胞系统、淋巴细胞系统和粒细胞系统等。机体具有正常的 生理功能时,这些免疫活性细胞能吞噬并清除衰亡和突变细胞(如癌细胞)、各种病原体(如细菌、真菌、寄生虫等)和血脂等。如果机体的免疫系统受到损伤,免 疫平衡破坏,就会发生各种病变。糖类药物作用机体后,刺激机体各种免疫细胞的成熟、分化和繁殖,使机体的免疫系统恢复平衡。研究证明,多糖(寡糖)给药 后,机体中不同生物活性的血清因子即能出现和增加,特别是急性时相蛋白诱导因子(APPIF)、血管扩张和出血诱导因子(VDHIF)、白介素-1产生诱 导因子(IL-1PF)、白介素-3(IL-3)、集落刺激因子(CSF)和肿瘤坏死因子(TNF)。这些生物活性因子大多由巨噬细胞释放出来,又作用于 淋巴细胞、肝细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞,其结果是机体的免疫功能得到恢复和加强,机体的抵抗力增强。
   近年来,随着糖生物学的发展,尤其是凝集素化学研究的深入发展,一些与细胞表面受体有关的生理和病理现象的分子基础已经阐明。利用这些生理、病理现象, 即可设计、筛选糖类药物。细胞表面的大量受体分子几乎都是糖蛋白或糖脂,诸多的生物学现象都是以分子和细胞表面的受体间的黏着以及细胞和细胞的黏着为前 奏。属于生理现象的有糖蛋白激素的作用,受精过程等,属于病理过程的有细菌和其他类型微生物的感染和细胞外毒素的作用及炎症部位白细胞的异常积聚等。例 如,抗炎症药物sLeX的筛选。感染或创伤时,内皮细胞受一些细胞因子刺激,糖结合蛋白E-选凝素和白细胞表面的某些糖链结合,致使白细胞大量地黏着在炎 症部位的内皮细胞表面。体内肿瘤病灶的转移也和选凝素有关,因为在某些肺癌和肠癌细胞的表面发现sLeX,只要其他的组织表面有异常的选凝素的表达,两者 的黏着就导致肿瘤的转移。又如,大肠杆菌有不同的株系,它们表现出不同的动物寄主的专一性,这是因为不同株系的大肠杆菌表面的鞭毛或纤毛上存在着不同糖结 合专一性的凝集素;霍乱弧菌和寄主细胞的黏着与L-岩藻糖有关;疟原虫能与血细胞表面的血型糖蛋白A上的糖链结合。从原理上说,肿瘤细胞的转移、细菌或微 生物的感染,都能被对应的糖类所抑制。Neose公司报道他们正在研制作用于幽门螺旋杆菌的抗黏着寡糖药物NE80,旨在治疗这种细菌引起的胃炎以及由此 造成的胃溃疡和十二指肠溃疡。精子和卵子结合的起始是精子表面的半乳糖基转移酶和卵子透明带上蛋白的O-糖链的结合,如能找到有效的半乳糖衍生物,就能抑 制两者的结合,这些糖类衍生物就有可能成为新的一类计划生育药物。
                                                    作者简介:杜昱光 现任中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程研究组组长,中国生物工程学会糖生物工程专业委员会副主任委员