褐藻多糖的介绍书

褐藻多糖硫酸酯褐藻多糖
褐藻多糖硫酸酯是一种天然的多糖化合物，主要存在于褐藻中。

它是一种非常重要的生物大分子，具有多种生物活性和药理作用。

褐藻多糖硫酸酯的结构复杂，包含多种不同的单糖和硫酸基团，因此具有很强的生物活性和药理作用。

褐藻多糖硫酸酯具有多种生物活性，包括抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等作用。

其中，抗病毒作用是褐藻多糖硫酸酯最为突出的特点之一。

研究表明，褐藻多糖硫酸酯可以抑制多种病毒的感染，包括流感病毒、乙肝病毒、艾滋病毒等。

此外，褐藻多糖硫酸酯还可以增强机体免疫力，提高机体抵抗病毒的能力。

褐藻多糖硫酸酯还具有抗菌作用。

研究表明，褐藻多糖硫酸酯可以抑制多种细菌的生长和繁殖，包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌等。

此外，褐藻多糖硫酸酯还可以增强机体免疫力，提高机体抵抗细菌的能力。

褐藻多糖硫酸酯还具有抗肿瘤作用。

研究表明，褐藻多糖硫酸酯可以抑制肿瘤细胞的生长和繁殖，促进肿瘤细胞凋亡。

此外，褐藻多糖硫酸酯还可以增强机体免疫力，提高机体抵抗肿瘤的能力。

褐藻多糖硫酸酯还具有抗氧化和抗炎作用。

研究表明，褐藻多糖硫酸酯可以清除自由基，减少氧化损伤，保护细胞免受氧化损伤。

此外，褐藻多糖硫酸酯还可以抑制炎症反应，减轻炎症症状。

褐藻多糖硫酸酯是一种非常重要的生物大分子，具有多种生物活性和药理作用。

它可以抑制病毒和细菌的感染，抑制肿瘤细胞的生长和繁殖，增强机体免疫力，减轻氧化损伤和炎症反应。

因此，褐藻多糖硫酸酯具有广泛的应用前景，可以用于开发新型的抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗氧化和抗炎药物。

褐藻多糖硫酸酯化学物质1褐藻多糖硫酸酯褐藻多糖硫酸酯，简称褐多硫酸酯（Alginicacid-sulfatesodium，AS）是一种来自泽泻藻（Laminariales）中多糖的分解产物，具有特殊的纤维素结构，它是一种黏性物质，能够通过触及散布水后聚结成粘稠物。

褐藻多糖硫酸酯在现有的农业施肥和植物保护领域，以及新原料和低碳友好的领域中有着重要的应用，特别是在水体保护领域。

2路径陈述褐藻多糖硫酸酯是一种硫酸盐，它是由褐藻（Laminariales）的多糖通过难水分解而得到的。

褐藻多糖通常是由葡萄糖、苹果糖和木聚糖组成，它们可以通过氧化作用进行缩合，最终形成多糖酸，即褐藻多糖硫酸酯。

3化学物质性质褐多硫酸酯是一种高分子化合物，它具有很好的粘度和流变性，以及极佳的采穗和装卸性能。

由于褐多硫酸酯具有以下特点，所以它在农业施肥，植物保护和低碳友好的领域中有着宝贵而多功能的应用场景：-此物的抗冲蚀性比一般的合成材料要高出许多，可以抵御沙尘和重物的冲击，从而可以有效防止风蚀和水蚀等损害；-其高分子束结的坚韧性十分出色，能够承受高速的摩擦和冲击力，可以有效防止土壤侵蚀；-具有良好的胶粘力，能够附着到表面，而不会产生反驳力；-硫酸酯块具备很好的柔韧性，能够保护表面不被腐蚀；-具有高mv（面积分子量），可以更好地结合水分；-具有显著的吸水性，可以保证土壤的水分均衡。

4应用领域由于褐多硫酸酯具有许多有利的性质，因此它已被广泛应用于农业、植物保护以及新原料及低碳友好领域等：农业领域：褐多硫酸酯能够有效抑制土壤侵蚀，可以改善土壤质量，促进植物的生长；植物保护领域：褐多硫酸酯具有良好的附着力，能够抵御病虫害，减少对农作物的影响；新原料和低碳友好领域：褐多硫酸酯的环境友好特性，使它在生物能源、新材料及低碳等领域均有着重要的应用。

5水体保护此外，褐多硫酸酯在水体保护领域应用也得到了迅速发展。

水体保护能够有效减少河流萤火虫的污染。

褐藻多糖硫酸酯褐藻多糖褐藻多糖硫酸酯，是一种从褐藻中提取的天然多糖。

它具有广泛的生物活性和应用潜力，已经成为当前生物医学和生物工程领域的研究热点之一。

褐藻是一类海洋植物，生长在世界各地的海岸线上。

褐藻多糖主要存在于褐藻的细胞壁和细胞质中，是一种由多种糖基单元组成的高分子化合物。

其主要糖基单元包括葡萄糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖等。

褐藻多糖具有天然的多糖结构特点，具有极高的生物相容性和生物活性。

褐藻多糖硫酸酯是褐藻多糖的一种衍生物，其分子结构中存在硫酸酯基团。

硫酸酯基团的引入使得褐藻多糖硫酸酯在生物活性和药理学上具有了更加丰富和多样化的特性。

研究表明，褐藻多糖硫酸酯具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗凝血等多种生物活性。

褐藻多糖硫酸酯在生物医学领域的应用潜力巨大。

首先，褐藻多糖硫酸酯具有抗炎作用，可以抑制炎症反应和炎症介质的释放，对炎症性疾病具有显著的治疗效果。

其次，褐藻多糖硫酸酯具有抗肿瘤活性，可以抑制肿瘤细胞的生长和扩散，对多种肿瘤具有明显的抑制作用。

此外，褐藻多糖硫酸酯还具有抗氧化和抗衰老作用，可以有效清除自由基，延缓细胞老化过程。

除了在生物医学领域，褐藻多糖硫酸酯还在生物工程领域具有广泛的应用前景。

褐藻多糖硫酸酯可以用作生物材料的原料，制备生物医用材料、药物缓释系统等。

此外，褐藻多糖硫酸酯还可以用于水质处理、食品工业、化妆品等领域。

然而，尽管褐藻多糖硫酸酯在理论和实验研究中取得了许多重要的进展，但目前仍然存在一些问题和挑战。

首先，褐藻多糖硫酸酯的提取和纯化方法仍然不够高效和经济。

其次，褐藻多糖硫酸酯的结构和功能关系还不够清楚，需要进一步的研究探索。

此外，褐藻多糖硫酸酯的生产规模化和应用产业化仍然面临着一些技术和经济上的挑战。

褐藻多糖硫酸酯作为一种具有广泛应用潜力的天然多糖，具有丰富的生物活性和药理学特性。

它在生物医学和生物工程领域的应用前景广阔，对于改善人类健康和促进可持续发展具有重要意义。

褐藻多糖海带多糖
【产品名称】纯天然海带提取物褐藻多糖
【又名】海带多糖，昆布多糖，岩藻聚糖，海藻多糖【植物来源】海带、褐藻
【主要成分】海带多糖，主要包括褐藻胶（algin），褐藻糖胶（fucoidan）和海带淀粉（laminaran），多糖。

a.褐藻胶和褐藻糖胶是细胞壁的填充物质;海带淀粉存在于细胞质中。

b.褐藻糖胶为海藻含有的多醣类成份，是膳食纤维的一种。

c.海带淀粉是由葡萄糖组成的葡聚糖。

【产品规格】多糖含量10%-98%
【性状】根据含量不同为棕灰色至易溶于水的白色粉末
【作用】
1.具有抗凝血、降血脂、抗肿瘤和抗HIV的作用。

防治地方性甲状腺肿，显著降低胆固醇。

增加钙的吸收。

对高血压，动脉硬化及脂肪过多症有一定的预防和辅助治疗作用
2.对治疗肾病综合症和早、中期慢性肾衰效果好，无毒副作用，特别对改善肾功能、降低血肌酐效果尤为明显。

3.是一种优质的化妆品原料，通过生物活化保湿复合配方强效紧致肌肤。

可以说是一款镇静和保湿作用都很明显的护肤原料。

褐藻多糖主要成分重新解析褐藻多糖是一类生物大分子化合物，通常来源于褐藻（Brown Algae），这是一类富含于海洋环境中的海藻。

这些多糖具有广泛的应用领域，从生物医学到食品工业，都有潜在的应用前景。

然而，褐藻多糖的复杂性和多样性使其成分的解析变得至关重要。

在本文中，我们将深入探讨褐藻多糖的主要成分，以及这些成分的潜在应用，以帮助读者更深入地理解这一有趣的话题。

褐藻多糖的基本介绍褐藻多糖是一类由多糖分子组成的化合物。

多糖是由多个糖分子单元通过糖苷键连接而成的大分子。

褐藻多糖通常包括以下几种基本成分：胶原质（Alginates）胶原质是褐藻多糖中最常见的成分之一。

它们是一类线性多糖，由葡萄糖醛酸和甘露糖醛酸单元组成。

胶原质在褐藻中起着结构性和防御性的作用，但它们在食品工业中也有广泛的应用，特别是作为明胶剂。

多聚褐藻糖（Fucoidan）多聚褐藻糖是另一种重要的褐藻多糖成分。

它们主要由岩藻糖单元组成，具有许多生物活性特性，如抗氧化、抗炎症和抗肿瘤作用。

多聚褐藻糖的药用潜力正在受到越来越多的关注。

褐藻酸（Fucans）褐藻酸是另一种褐藻多糖的主要成分，其结构复杂多样，由葡糖醛酸、岩藻糖和甘露糖醛酸单元组成。

它们在生物医学领域中显示出了潜在的抗肿瘤和抗炎症特性。

褐藻多糖的其他成分此外，褐藻多糖还包括一些其他次要成分，如褐藻蛋白质、褐藻酮、硫酸基团等。

这些成分的存在和比例因褐藻的种类和生长环境而异，这也使得褐藻多糖的成分分析变得相当复杂。

褐藻多糖的分析方法褐藻多糖的分析是一项复杂的工作，需要使用多种化学和生物化学技术。

以下是一些常用的分析方法：红外光谱分析红外光谱分析是一种非破坏性的技术，可用于确定褐藻多糖中的官能团。

它通过测量样品吸收红外辐射的频率和强度来确定分子中不同官能团的存在。

核磁共振（NMR）谱核磁共振谱是一种高分辨率的分析方法，可用于确定分子的结构。

通过分析不同核素的NMR谱图，可以获得关于褐藻多糖分子的详细信息。

褐藻多糖
优迈克
褐藻多糖硫酸酯诱导Toll样受体4-regulated活性氧促进内质⽹应激诱导肺癌细胞凋亡
褐藻多糖，从褐藻中提取的硫酸多糖，具有抗癌活性。

然⽽，褐藻多糖通过内质⽹（ER）诱导的细胞凋亡的作⽤机制还不清楚。

在这项研究中，我们论证褐藻多糖能防⽌雄性C57BL / 6⼩⿏的肿瘤发⽣和减少LLC1异种肿瘤⼤⼩。

褐藻多糖硫酸酯诱导的内质⽹应激反应，通过激活perk-atf4-chop通路，导致在体外和体内细胞凋亡。

此外，ATF4击倒废除岩藻多糖诱导CHOP表达和救援细胞活⼒。

具体来说，褐藻多糖硫酸酯增加细胞内活性氧（ROS），增加肺癌细胞中ATF4和CHOP。

使⽤ROS清除剂N-⼄酰半胱氨酸（NAC），我们发现，ROS参与岩藻多糖诱导的内质⽹应激介导的细胞凋亡。

此外，通过Toll样受体4（TLR4）拆解，我们证明了褐藻多糖硫酸酯有效诱导的ROS和CHOP表达减弱。

我们的研究是为了确定⼀个新的褐藻多糖硫酸酯的抗肿瘤活性机制的第⼀。

我们的研究表明，褐藻多糖硫酸酯通过激活TLR4和ROS /内质⽹应激轴和下游perk-atf4-chop途径抑制肿瘤的⽣长，导致细胞凋亡和抑制肺癌细胞的扩展。

同时，这些结果证明褐藻多糖通过激活ROS依赖和内质⽹应激通路具有潜在防御和替代治疗肺癌。

褐藻多糖硫酸酯的基本知识
褐藻多糖硫酸酯是从褐藻中提取的一类硫酸化多糖，主要有岩藻糖和硫酸基组成，是高度3-支链化的(1-2)或(1-3)连接的α-L-岩藻糖-4-硫酸酯。

英文名：sulfated fucan，FPS
别名：褐藻糖胶，岩藻聚糖硫酸酯，岩藻聚糖（Focoidan）
成分来源：褐藻及棘皮动物
物理性状：低含量为灰白色粉末，高含量为纯白色粉末
活性成分：L-褐藻糖-4-硫酸酯
其他成分：少量的半乳糖、甘露糖、木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、糖醛酸、蛋白质和钾、钠、钙、镁等金属离子
含量：20%-95% (慈缘生物）
主要应用：褐藻多糖硫酸酯在医药方面具有抗凝降脂、重金属解毒和抗HIV的作用，引起科学工作者的高度重视，成为当今重点开发的海洋药物之一。

我国于20世纪80年代开始对FPS进行研究。

褐藻多糖硫酸酯用于临床治疗肾病综合症和早中期慢性肾衰。

对于慢性肾衰有降低尿素氮，血肌酐，改善肾功能，延缓病情进展的作用。

另外，据临床反映，褐藻多糖硫酸酯还对治疗肺癌有一定的辅助作用，可提高病人的存活期，甚至也有彻底治愈的病例。

第39卷第2期大连海洋大学学报Vol.39No.2 2024年4月JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY Apr.2024DOI:10.16535/ki.dlhyxb.2023-148文章编号:2095-1388(2024)02-0349-11褐藻多糖调控肠道微生态作用机制研究进展章瑾1,王尚志1,杨明睿1,闫滨2∗(1.山东中医药大学药学院,山东济南250355;2.山东中医药大学中医学院,山东济南250355)摘要:肠道作为机体最大的免疫器官,用以维持机体健康,而肠道微生态的失衡则易使机体出现代谢紊乱㊁免疫低下㊁炎症性肠病㊁病毒感染甚至组织癌变等情况㊂而褐藻来源的多糖可作为外源性益生元,通过保护肠道屏障㊁激活肠道免疫㊁调节肠道菌群和改变代谢产物构成等方式维持肠道稳态,从而维护机体健康㊂本文综述了褐藻多糖的化学组成和结构表征对肠道微生态的影响及其作用机制,并提出提高多糖得率和纯度㊁深入研究褐藻多糖构效关系与作用机制等未来发展建议,以期为推进褐藻多糖的开发与应用提供有益参考㊂关键词:肠道微生态;肠道屏障;肠道菌群;免疫;褐藻多糖中图分类号:S917.3;R285㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀肠道作为机体最大的免疫器官,可通过分子相互作用选择性吸收水分和营养物质,并限制外源微生物的进入以维持肠道微生态平衡㊂有研究表明,肠道微生态的失衡不仅会引发肠道相关疾病,还会与远端器官相互作用影响外周循环,对肝脏㊁神经及内分泌系统造成损害,破坏机体免疫使其易受外来病原体的入侵,从而破坏机体健康平衡[1]㊂而褐藻多糖(brown algae polysaccharides)经肠道代谢分解后产生的寡糖及代谢物可为肠道菌群提供营养和能量,并调节菌群的结构组成,进而发挥调节免疫㊁抗炎㊁抗肿瘤及抗病毒等多种生物活性作用[2]㊂近年来,基于褐藻多糖调节肠道微生态进而预防或改善疾病的研究较为广泛,证实了褐藻多糖经肠道微生物降解后,可完善肠黏膜屏障,调控肠道免疫,干预肠道微生物及代谢产物的种类组成,发挥调节免疫㊁改善肠道菌群环境㊁抗炎㊁抗菌㊁抗肿瘤㊁降血糖血脂㊁调节情志和改善认知等功能[3-6]㊂除处于试验研究阶段的褐藻多糖外,已获批上市的甘露特钠胶囊(GV-971)还可改善阿尔兹海默病患者的认知功能[7]㊂基于褐藻多糖已有的研究成果,本文综述了褐藻多糖的化学组成和结构表征对肠道微生态的影响,并探讨了褐藻多糖调节微生态的作用机制,以期为褐藻多糖对肠道微生态的作用靶点研究提供新思路㊂1　动物肠道微生态结构动物肠道微生态主要由肠道上皮细胞㊁肠黏膜㊁肠道菌群及其代谢产物㊁免疫细胞构成㊂其中,肠黏膜可以防止病原体黏附到肠上皮细胞,保护肠上皮屏障[8];肠道菌群作为维持肠道微生态稳态的核心,可调节宿主生理和心理健康,维持动态平衡[9];肠道微生物的代谢产物如短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)等可被机体吸收,为细胞供能㊁增强紧密连接蛋白(tight junction, TJ)的表达,并抑制中性粒细胞和巨噬细胞释放促炎因子㊁激活肠道免疫;免疫细胞主要包括树突状细胞㊁巨噬细胞㊁T细胞和B细胞等淋巴细胞,其中超过80%的淋巴细胞位于肠黏膜上,约60%的辅助T细胞(CD4+T)位于与肠道相关的淋巴组织上,经外界刺激后可激发机体非特异性免疫,维护肠道稳态[10]㊂肠道稳态随疾病阶段和侵袭部位的变化而变化㊂许多研究表明,肠道短期失调可能导致肠黏膜屏障受损,易引发胃肠道疾病,肠道长期失调则会通过与器官之间相互作用(如肠-肝㊁肠-肺和肠-脑轴等)引发慢性病[11-12]㊂广谱抗生素药物的滥用还会导致外来菌群的入侵,不仅使肠道菌群紊乱,引起肠道内较敏感的厌氧菌死亡,还会抑制肠㊀收稿日期:2023-06-23㊀基金项目:国家 重大新药创制 科技重大专项(2014ZX09509001)㊀作者简介:章瑾(1999 ),女,硕士研究生㊂E-mail:2021110268@ ㊀通信作者:闫滨(1971 ),男,博士,副教授㊂E-mail:robinyan2002@上皮细胞蛋白的合成,破坏肠黏膜屏障,引发疾病感染或其他组织部位的病变[13]㊂此外,日常摄食习性与肠道干细胞和菌群组成也有关联,健康肠道的蠕动及其内容物的流动也会抑制体内微生物和病毒的过度生长[14-15]㊂因此,除通过增加有益的黏膜相关细菌类群来增强机体免疫外,还可以通过益生菌或微生物群的移植重建,校准肠道免疫稳态,从而改善或治疗疾病㊂如Shepherd等[16]通过对试验组小鼠喂食海藻多糖,利用多糖位点将目标菌属移植到具有不同肠道微生物群落的小鼠体内,成功实现了菌株的替换,改变了肠道菌属㊂Ai等[17]研究表明,海带来源的褐藻酸盐可以在人工肠道微环境中干预拟杆菌属中细金拟杆菌的丰度,从而改变了优势菌种㊂总之,肠道稳态与机体的健康密切相关,随着肠道微生态与相关疾病关系研究的深入,特征微生物组成或将成为疾病诊断治疗的方法之一㊂2㊀褐藻多糖的化学组成和结构表征对肠道微生态的影响海藻(Sargassaceae)和昆布(Laminaria thal-lus)等褐藻属海洋药物多被用于现代食药研究,其中,多糖类成分占藻类干质量的5%~20%[18],由于多糖不能被上消化道消化吸收,而是在肠道被肠道微生物降解,干预肠道微生物的种类组成,并产生大量低聚糖和SCFAs为机体供能,同时利用肠道与器官的相互作用进入外周循环,从而发挥调节免疫㊁改善肠菌群环境㊁抗炎㊁抗菌和抗肿瘤等生物活性作用[4-6,19-33](表1)㊂除具有上述生物活性功能外,褐藻多糖还可以通过激活肠道内神经元㊁改善血脑屏障等途径影响中枢系统,间接改善情感障碍类疾病[19]㊂因此,褐藻多糖的单糖组成㊁糖苷键构型㊁分子量和硫酸化修饰等表征因素都会影响肠道微生态的稳定㊂2.1㊀单糖组成对肠道微生态的影响岩藻多糖(fucoidan)㊁海带多糖(laminaran)和褐藻酸钠(alginate)这3类褐藻多糖已被纳入疾病治疗的研究中,其单糖组成以岩藻糖(fu-cose)㊁葡萄糖(glucose)㊁甘露糖(mannose)㊁半乳糖(galactose)㊁木糖(xylose)㊁甘露糖醛酸(mannuronic acid)㊁半乳糖醛酸(galacturonic acid)㊁古罗糖醛酸(guluronic acid)和葡萄糖醛酸(glucuronic acid)等单糖及其衍生物为主(图1)㊂其中,单糖比例的不同对肠道的影响也各不相同,如葡萄糖含量较高的羊栖菜多糖(19.57%)对乳杆菌的促增殖作用要高于其他多糖,具有更好的益生元作用[34]㊂此外,单糖组成的复杂程度与生物活性也呈正相关,如Li等[35]提取的以葡萄糖(36.25%)㊁岩藻糖(18.31%)和甘露糖醛酸(17.3%)为主要成分的褐藻多糖,可通过修复肠道屏障降低肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平,促进丝裂原活化蛋白激酶(AMPK)磷酸化,减少肝脏脂质代谢积累从而降低肥胖风险㊂不同来源的岩藻多糖虽然单糖种类相似,但单糖比例及连接方式不同,也可能对肠道菌群的调节存在潜在影响,如泡叶藻和海带来源的岩藻多糖相比,前者能使盲肠微生物群落结构更加多样[36]㊂表1㊀基于肠道微生态的褐藻属多糖生物活性Tab.1㊀Biological activity of brown alga polysaccharides based on intestinal microecology生物活性bioactivity治疗疾病proteosotherapy活性多糖activepolysaccharide多糖来源source ofpolysaccharide相对分子质量molecularweight单糖组成monosaccharidecomposition作用机制action mechanism参考文献reference衰老岩藻多糖㊁褐藻酸盐㊁海带多糖羊栖菜75000提高Nrf2/ARE信号通路的表达水平,改善小肠细胞保护能力,恢复小肠微生态Chen等[20]抗氧化antioxidation 2型糖尿病岩藻多糖海带89000Fuc㊁Gal㊁Man增加肠道微生物的多样性,调节平衡小鼠胰岛素抵抗和胰岛素敏感性,减少胰岛坏死和β细胞损伤,抑制脂肪堆积,降低MDA水平,增加T-AOC和SOD抗氧化水平Zhang等[21] 1型糖尿病岩藻多糖墨角藻675600L-Fuc通过调节DC/Treg诱导的免疫耐受,改善肠道微生态,下调TLR4信号通路和维持胰腺内环境,预防小鼠1型糖尿病的发生Xue等[22]降血脂岩藻多糖铜藻 Fuc㊁Gal增强小鼠体内抗氧化物质的活性,降低脂质过氧化物MDA含量,改善小鼠动脉粥样硬化指数刘雯等[3]053大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷表1(续)㊀基于肠道微生态的褐藻属多糖生物活性Tab.1(Cont.)㊀Biological activity of brown alga polysaccharides based on intestinal microecology生物活性bioactivity治疗疾病proteosotherapy活性多糖activepolysaccharide多糖来源source ofpolysaccharide相对分子质量molecularweight单糖组成monosaccharidecomposition作用机制actionmechanism参考文献reference改善肠道菌群微环境improvement of microenvironment of intestinal flora 改善肠道岩藻多糖㊁褐藻酸盐㊁海带多糖羊栖菜3023Glu促进鼠李糖乳杆菌和嗜酸乳杆菌生长,具有益生元作用李冉[23]改善肠道褐藻酸盐 <50000 调节小鼠组厚壁菌/拟杆菌比例,调节肠道菌群丰度Takei等[24]细菌感染昆布多糖㊁岩藻多糖褐藻刺激双歧杆菌和乳杆菌等有益菌的活性,下调促炎细胞因子(IL-6㊁IL-8和TNF-α)的表达,减少鼠伤寒沙门氏菌攻击后肠道的炎症反应Bouwhuis等[5]抗炎antiinflammatory炎症性肠病褐藻酸盐褐藻 β-D-Man-a㊁α-L-Gul-a增加肠道杯状细胞数量㊁降低LPS水平㊁下调Bax蛋白水平㊁上调Bcl-2蛋白与E-钙黏蛋白的表达,降低肠道通透性并逆转肠道屏障损伤Wu等[4]过敏岩藻多糖马尾藻 L-Fuc 降低食物过敏小鼠血清中OVA特异性IgE和TNF-α水平,调节过敏小鼠肠道菌群的丰富度和多样性Huang等[25]溃疡性结肠炎海带多糖褐藻 增加拟杆菌门水平,降低厚壁菌门水平;增加杯状细胞和黏蛋白的产生,降低肠纤维化程度,从而改善肠黏膜完整性Li等[26]抗肿瘤antitumor肝癌岩藻多糖㊁褐藻酸盐㊁海带多糖梭形马尾藻299000D-Fuc㊁L-Xyl㊁D-Man㊁D-Gal促进腹腔巨噬细胞分泌的细胞因子(IL-1和TNF-α),抑制人肝癌HepG2细胞移植瘤的生长(50.7%),提高HepG2小鼠血清TNF-α㊁IL-1㊁NO和IgM水平Fan等[27]乳腺癌岩藻多糖促进黏膜分泌性IgA的表达,恢复肠黏膜屏障;上调磷酸化p38㊁MAPK和ERK1/2表达,增加拟杆菌/厚壁菌比例Xue等[28]胃癌海带多糖褐藻<5000β-Glu减轻早期癌前病变模型小鼠的胃发育不良,干扰血管生成,增加幽门上皮细胞IL-10的表达Desamero等[6]非小细胞肺癌褐藻酸盐褐藻下调异种移植样本中VEGF-A㊁STAT3的表达及增加miR-506的表达,抑制肿瘤血管生成Wang等[29]免疫调节immunoregulation 增强免疫岩藻多糖半叶马尾藻1166480Glu㊁Gal㊁Fuc上调巨噬细胞RAW264.7细胞中环氧合酶2(COX-2)和iNOS的基因表达,增加蛋白丰度并促进NO分泌Li等[30]癌症免疫海带多糖海带激活细胞毒性T淋巴细胞,增加IFN-γ和TNF-α,促进OT-I和OT-II T细胞的增殖,增加荷瘤小鼠血清中IL-6㊁IL-12p40和TNF-α的产生Song等[31]抗病毒anti-virus 抗疱疹病毒岩藻多糖褐藻囊藻35000Fuc㊁Xyl抑制单纯疱疹病毒1型(HSV-1)和2型(HSV-2)的吸附Mandal等[32]诺如病毒岩藻多糖褐藻35000Fuc干扰NoV病毒附着到宿主细胞受体,抑制病毒P结构域与唾液的结合,降低小鼠粪便病毒滴度Kim等[33]㊀注: 代表文中未提及㊂Note: is not mentioned in the text.153第2期章瑾,等:褐藻多糖调控肠道微生态作用机制研究进展图1㊀褐藻多糖水解后单糖及衍生物主要组成Fig.1㊀Main composition of monosaccharide and derivatives after hydrolysis of brown alga polysaccharide2.2㊀糖苷键构型对肠道微生态的影响除单糖构成比例对肠道微生态影响外,多糖骨架对肠道菌群调节的机制也不完全相同㊂有研究认为,具有β-1,3糖苷键的多糖有明显的抗炎作用[37]㊂岩藻多糖主链以(1ң3)-α-L-Fuc-(1ң3)-α-L-Fuc (图2(a))和(1ң3)-α-L-Fuc-(1ң4)-α-L-Fuc (图2(b))两种构型存在,其硫酸基和单糖主要位于2,4或2,3链上[38-39],其机制是通过影响D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢途径调节肠道菌群代谢,提高拟杆菌/厚壁菌的相对丰度,降低变形菌门的比例[40]㊂昆布多糖多以(1ң3)-β-D-Glu 为骨架,链内加部分(1ң6)-β-D-Glu 分支(图3(a)),且图2㊀岩藻多糖的结构Fig.2㊀Structure of fucoidan根据糖链还原端是否与甘露醇相连分为M 链(图3(b))和G 链(图3(c))[41]㊂昆布多糖作为一种线性多糖易被菌群代谢,一方面可通过增加拟杆菌门等益生菌丰度调节肠道菌群,另一方面通过调节代谢产物构成,如减少有害代谢物的产生,降低盲肠吲哚含量[24,42]㊂海藻酸钠构型以(1ң4)-α-L-Gul acid-(1ң4)Gul acid (G-G)㊁(1ң4)-β-D-Mannuronic-(1ң4)-β-D-Mannuronic (M-M)和(1ң4)-α-L-Gul acid-(1ң4)-β-D-Mannuronic (G-M)3种连接方式存在(图4),可被肠道微生物分解产生大量SCFAs,调节拟杆菌丰度,从而改善代谢型疾病(如糖尿病㊁胰岛素血症)等[43-44]㊂A 骨架及分支;B 多糖的M 链;C 多糖的G 链㊂A skeleton and branches;B M chain of the polysaccharide;CG chain of the polysaccharide.图3㊀海带多糖的结构Fig.3㊀Structure of laminaranpolysaccharides图4㊀褐藻酸盐的结构Fig.4㊀Structure of alginate253大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷㊀㊀综上,褐藻多糖的生物活性不仅与多糖结构有关,还与肠道微生物的构成相关,多糖结构和肠道微环境的不同,可能会导致多糖的酵解水平出现差异㊂因此,在后续研究中可比较不同结构褐藻多糖对肠道微生态差异的调节作用㊂2.3㊀多糖分子量对肠道微生态的影响褐藻多糖相对分子质量的大小也会影响其在肠道内的代谢吸收及屏障穿越修复能力㊂多数研究认为,低相对分子质量(<10000)的褐藻多糖在肠道内的生物屏障穿越能力和修复活性更强,具有更高的吸收率[45-46]㊂研究发现,低分子量的褐藻多糖在不伤害人体健康的情况下,其代谢物丙酸盐㊁丁酸盐等SCFAs增加了61.85%,能更好地促进人胃肠道蠕动并抑制微生物的过度生长[47]㊂对比不同分子量的多糖发现,中低相对分子质量组(5000~30000)的岩藻多糖抗炎作用最强,可以有效抑制TNF-α㊁白细胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)和白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等促炎因子的产生[48]㊂进一步对中低分子量褐藻多糖分组后发现,相较于<6000低相对分子质量的多糖,相对分子质量为26700的褐藻多糖可使盲肠处拟杆菌门的相对丰度降低39.29%,更好地维持了肠道稳态[49]㊂但也有研究认为,中低分子量褐藻多糖可能会因失去支链导致生物活性降低,而高分子量多糖其硫酸根含量更高且在体内循环时间较长,在循环过程中可进入机体的其他器官组织,促进自然杀伤力细胞(NK)增殖,因此,对机体有更强的免疫激活及抗炎作用[50]㊂如从裙带菜(Un-daria pinnatifida)和羊栖菜(Sargassum fusiforme)中分离得到的高相对分子质量的岩藻多糖(258700),可降低Caco-2细胞中由过量活性氧造成的上皮细胞损伤引起的肠道炎症[50]㊂同时还发现,高分子量的岩藻多糖在血液中的平均停留时间(14.57h)要高于低分子量的岩藻多糖(109min),从而增加岩藻多糖在体内的生物利用度㊂从羊栖菜中提取的岩藻多糖(相对分子质量为707000),可上调巨噬细胞促进一氧化氮(NO)的分泌,激活机体免疫[51]㊂综上,中低分子量的多糖因在体内能更好地被微生物群消化,其代谢产物的利用率要高于高分子量多糖,而在药物持续作用时长及整体免疫上,高分子量多糖更占优势,因此,不能仅以分子量大小作为生物活性高低的评判标准㊂2.4㊀硫酸化修饰对肠道微生态的影响硫酸化多糖可通过改善结肠上皮层的完整性,修护肠黏膜损伤,完善肠道屏障,发挥调节免疫㊁抗肿瘤㊁抗凝㊁抗炎㊁抗菌和抗病毒等生物活性作用[52]㊂一般来说,硫酸化多糖的生物活性与分子的硫酸化程度有关,含硫酸根的多糖在肠道中被微生物消化生成硫化氢(H2S),不仅可激活部分信号通路调节代谢,促进组织修复,维持心血管稳态,还可以屏蔽病毒受体的正电荷,防止病毒进入,抑制病毒与其靶细胞的结合[53-54]㊂如从海鞘藻(Gloiopeltis furcata)中提取的多糖可通过重塑肠道微生物群和黏蛋白O-聚糖之间的相互作用,减轻结肠黏膜损伤并促进益生菌生长[55];以硫酸化1,4-L-岩藻糖为主要单糖的褐藻多糖(66.08%),能与乳杆菌结合激活IL-6和IL-1β,增强巨噬细胞的非特异性免疫,使成年斑马鱼(Danio rerio)肠道淋巴细胞增加9.2%[56]㊂但需要注意,过量H2S 经肠道细胞转化会生成硫代硫酸盐,进一步氧化为四硫酸盐,对肠上皮细胞造成损伤并促进沙门氏菌生长,从而造成炎症性腹泻[57]㊂此外,其他功能性修饰的褐藻多糖也具有多种生物活性,如经硒化修饰后的褐藻酸盐能够降低血清和脑中TNF-α和IL-6的产生,可作为补充药物治疗神经退行性疾病[58];羧酸化昆布多糖可调整肠道菌群结构,改善肠道受损后的肠黏膜完整性[26]㊂分子修饰已成为研究多糖构效关系的重要手段,也是发现和研制新型多糖类药物的重要途径,但在褐藻多糖中的研究较为少见㊂因此,在后续的研究中,可利用硫酸化㊁硒化㊁磷酸化㊁乙酰化和羧甲基化等功能性修饰,并根据褐藻多糖的分子量和空间构象探究其取代程度和取代位置,从而进一步增强其生物活性㊂但由于多糖活性基团含量越高,在肠道内代谢所需的菌群越复杂[50],因此,多糖修饰化程度还需考虑机体肠道菌群的丰度问题㊂3㊀褐藻多糖调控肠道微生态的作用机制肠道是机体最大的代谢和免疫器官,参与全身疾病的调控,而褐藻多糖作为外源性益生元,可被肠道微生物降解为寡糖和相关代谢产物,保护肠道屏障并调节肠道菌群丰度,进而参与到肠道菌群对疾病的调控过程(图5)㊂褐藻多糖主要通过3个方面对肠道微生态进行调节:一是通过降低微环境的pH值抑制病原菌生长,防止病原体黏附到肠上皮细胞,促进TJ蛋白的表达从而保护肠上皮屏障;二是直接通过降低炎症因子的表达诱导免疫细胞成熟,激活免疫系统;三是作为配体与肠上皮细胞中353第2期章瑾,等:褐藻多糖调控肠道微生态作用机制研究进展表达的受体结合,如G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)㊁组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)和Toll样受体(toll-like receptor,TLR)等,刺激有益菌生长并促进SCFAs的产生,降低有害微生物的数量,调节菌群结构[8,59]㊂因此,褐藻多糖主要基于肠黏膜屏障㊁肠道免疫㊁肠道菌群及菌群代谢产物等方面对肠道微生态进行调控㊂图5㊀褐藻多糖调节肠道微生态途径Fig.5㊀Regulation pathway of intestinal microecology by brown alga polysaccharides3.1㊀基于肠黏膜屏障调控肠黏膜屏障被破坏易导致肠道通透性增加,使机体肠动力异常㊁菌群代谢紊乱,出现腹泻㊁便秘或急性肠炎等症状,还会通过与器官之间的相互作用(如肠-肝㊁肠-肺和肠-脑轴)引发炎症性肠病㊁肥胖㊁糖尿病㊁脂肪肝㊁高血脂及认知障碍等慢性疾病[4,11-12]㊂而褐藻多糖可以完善肠细胞膜蛋白功能,如促进TJ蛋白(包括occludin㊁ZO-1㊁Clau-din-1等蛋白)和黏膜分泌性免疫球蛋白A的表达,修复肠黏膜屏障,降低肠道通透性,抵御肠道病毒和大肠杆菌等的入侵,预防因肠屏障破坏诱发的相关疾病[60]㊂如海藻多糖可通过抑制NF-κB信号通路㊁降低炎症因子表达,诱导小鼠肠黏膜Treg 细胞分化,降低TNF-α表达水平,从而减轻肠道通透性并降低肠道炎症,改善由大肠杆菌诱导的肠屏障功能障碍和小鼠食物过敏症状[61];对溃疡性结肠炎小鼠模型喂食昆布多糖后发现,该多糖增加了小鼠肠道杯状细胞和黏蛋白的产生,从而降低了肠纤维化程度并维持肠黏膜完整性[26]㊂癌症发生和治疗时,肠屏障均会受到破坏,导致肿瘤体积变大且预后效果差㊂如乳腺癌大鼠肠壁绒毛脱落,肠道通透性增加,但在摄入岩藻多糖后其肠道屏障功能基本恢复,抑瘤率可达49.2%,肿瘤潜伏期和肿瘤质量均较对照组缩短和减小[28]㊂此外,TFN-γ也会通过降低肠内皮细胞的紧密连接减少结肠上皮细胞的通透性,增强内皮屏障功能[49]㊂在癌症患者临床治疗期间,常用化疗药环磷酰胺会损害肠绒毛细胞并下调TJ蛋白的表达,破坏肠道屏障,而褐藻多糖作为辅助药物可减缓该药的副作用,提高预后效果㊂如使用岩藻多糖干预化疗,可减轻患者肠道炎症并增加TJ蛋白的表达,调节绒毛长度与隐窝深度的比例,从而恢复肠黏膜屏障,最终减少化疗的副作用[62]㊂综上,褐藻多糖作为益生元可维持肠黏膜屏障完整,使其免受到外来病原体的入侵,以及内部菌群结构和肠道免疫稳态的改变㊂3.2㊀基于肠道免疫调控肠道微环境的改变也会影响免疫系统稳态,而多糖可通过调节抗原呈递细胞㊁树突状细胞㊁巨噬细胞和多种细胞因子表现出较高的免疫调节能力[18]㊂如褐藻多糖可作为信号分子刺激抗原提呈细胞和上皮细胞识别受体,激活免疫细胞主动监测㊁识别和区分病原体在内的外部抗原,诱导肠道免疫并下调促炎相关因子(IL-6㊁IL-8和TNF-α)表达,从而减轻炎症反应,同时与微生物相互作用,共同维持肠道内环境的稳定[5,18]㊂如Ahmad 等[63]用岩藻多糖(剂量为400mg/kg)对急性结肠炎小鼠口服给药时发现,岩藻多糖可降低结肠NO㊁髓过氧化物酶㊁丙二醛的水平,减少炎症细胞浸润,进而恢复结肠长度并减少脾肿大㊂另有研453大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷究表明,岩藻多糖可通过TNF-α介导激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK-p38)㊁磷酸肌醇3激酶(PI3K)和糖原合酶激酶3(GSK-3)参与诱导树突状细胞成熟[64]㊂此外,褐藻多糖还可与茶多酚协同增强机体免疫活性,通过对脂多糖诱导的RAW264.7细胞产生NO㊁ROS㊁IL-6和TNF-α,从而减轻肠道炎症[65]㊂褐藻多糖除阻断G0/G1细胞周期抑制癌细胞增殖外,还可增加外周血中NK和CD4+T细胞的比例,调节巨噬细胞和NK细胞释放的细胞因子激活免疫通路,从而影响肿瘤扩散[28,66]㊂在人肝癌小鼠模型中,Fan等[27]发现,用羊栖菜多糖(剂量为500mg/mL)对HepG2细胞给药时,其细胞凋亡率最高(50.7%),HepG2荷瘤小鼠血清NO 和IgM的浓度增加,其自身非特异性免疫增强㊂Tsai等[67]在转移性结直肠癌临床试验中也发现,受试者在摄入岩藻多糖(剂量为5mg/kg)两周后,IL-1β㊁IL-6和TNF-α等促炎因子减少,疾病控制率增加了23.6%㊂除肠道自身的炎症和癌症外,病毒感染也会削弱肠道屏障,改变有益菌群丰度,并通过肠-器官轴相互作用影响肠道㊁肺和肝脏等器官的正常功能,导致T细胞功能受损,从而降低机体抗病毒的免疫力[10,13]㊂而褐藻多糖一方面可通过增强内源性抗原呈递和共刺激功能促进树突状细胞成熟,从而恢复机体的非特异性免疫;另一方面还可与糖蛋白结合,抑制外源病毒的吸附和复制,共同发挥抗病毒作用[68-69]㊂目前,基于肠道微生态调控的角度探讨褐藻多糖对病毒性感染预防和治疗的研究较少,因此,在后续的研究中,可将肠道微生态纳入褐藻多糖抗病毒免疫的研究靶点㊂3.3㊀基于肠道菌群调控肠道微生物群的作用已被认为是疾病发病机制和体内平衡的关键,其中,有益微生物占优势是健康肠道微环境的特征之一,主要表现为90%的拟杆菌门和厚壁菌门,加之少量的变形菌和放线菌[70]㊂在肠道菌群的调节中,拟杆菌是降解多糖的主要菌群,主要以拟杆菌门㊁厚壁菌门㊁变形菌和双歧杆菌科等菌属的丰度作为指标,研究褐藻多糖对机体的情志㊁认知㊁代谢㊁炎症和癌变等相关疾病的调控[71]㊂褐藻多糖可通过调节肠道菌群及其代谢产物的丰度改善肠道微环境,从而改善神经性疾病和代谢性疾病㊂如对模型小鼠喂食岩藻多糖发现,该多糖使厚壁菌丰度降低了7.32%,拟杆菌丰度增加了9.51%,并干预降低疣状微生物丰度,通过调节肠道菌群抑制小胶质细胞活化和炎症反应,共同减轻小鼠的抑郁行为[72]㊂除岩藻多糖外,褐藻酸钠㊁昆布多糖也可影响肠道菌群,调节脂多糖的表达,增加拟杆菌/厚壁菌的比例,降低幽门螺杆菌感染的风险,从而改善高血脂㊁高血糖等疾病㊂如利用褐藻酸钠和壳聚糖的黏附特性负载阿莫西林构建的纳米颗粒,可增强阿莫西林在胃部的保留时间,提高幽门螺杆菌的根除率,其治疗效果比标准三联疗法提高26%[73];对高脂饮食小鼠喂养褐藻多糖,通过代谢组学分析发现,该多糖可抑制肠道脂肪吸收,增加拟杆菌/厚壁菌比例,降低变形菌比例,使得肉毒碱和胆碱的代谢下降,减少胰岛坏死和β细胞损伤,达到降低血脂调节血糖的作用[74];来源于褐藻酸性低聚糖的临床药GV-971还可重建肠道微生物群,抑制大脑神经炎症,改善临床患者的认知功能[7]㊂此外,摄入褐藻多糖可以通过增加菌群丰度㊁促进代谢来逆转癌症恶化,主要表现为降低肿瘤质量㊁提高肿瘤抑制率和降低药物对机体的应激损伤[59]㊂研究发现,肠道菌群可通过影响乳腺癌患者雌激素的肠-肝循环和重吸收来调节机体雌激素水平,从而降低乳腺癌发病率[60]㊂3.4㊀基于肠道菌群代谢产物调控有研究认为,褐藻多糖还可通过调节肠道微生物群产生的功能性代谢物(如胆汁酸㊁三甲胺和SCFAs),提高新陈代谢,使脂质代谢正常化,减少氧化应激,从而降低心血管疾病(如动脉粥样硬化㊁高血压和心力衰竭等)风险[75]㊂SCFAs作为肠道微生物群发酵多糖的最终产物,已被证明是微生物群与宿主组织之间的纽带[17]㊂SCFAs主要包括乙酸盐㊁丙酸盐和丁酸盐等,可作为能量来源和信号分子参与机体的生命活动,具有抗炎㊁抗肿瘤㊁降低肥胖风险和保护肠道屏障等功能[76]㊂其中,乙酸盐进入外循环后可以穿过血脑屏障,通过抑制食欲调节神经肽的表达减少急性食物摄入,发挥抗肥胖作用,还可增强先天免疫反应抑制肠道感染;丁酸盐可为肠上皮细胞提供能量,调节结肠细胞的增殖和分化,维持肠道屏障的完整性,增强肠道免疫;丙酸盐可降低肝脏和血浆中的脂肪酸含量,刺激瘦素表达,并提高组织胰岛素敏感性,从而预防肥胖及糖尿病[77-78]㊂如在结肠癌试验中发现,岩藻多糖可增加肠道中的丙酸㊁异丁酸㊁丁酸和戊酸水平,降低模型结肠组织中TNF-α㊁IL-17㊁553第2期章瑾,等:褐藻多糖调控肠道微生态作用机制研究进展。

两种褐藻中褐藻多糖硫酸酯的结构解析与活性研究笼目海带(Kjellmaniella crassifolia)和鼠尾藻(Sargassum thunbergii)是两种重要的褐藻,所含的多糖研究相对较少。

本文通过不同提取方法对笼目海带和鼠尾藻进行多糖提取,发现笼目海带和鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯均以岩藻糖为主,还含有适量的甘露糖、半乳糖和葡萄糖醛酸等杂糖。

采用部分降解、部分脱硫等方法处理,结合电喷雾电离质谱等技术对多糖进行结构解析,发现部分脱硫后的笼目海带褐藻多糖硫酸酯是由硫酸化岩藻寡糖和硫酸化半乳岩藻寡糖组成,其中主链骨架为1→3连接的岩藻聚糖,硫酸根主要为4位。

部分脱硫后的鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯也是由硫酸化岩藻寡糖和硫酸化半乳岩藻寡糖组成,主链骨架为1→3连接的岩藻聚糖,硫酸根在C4位。

半乳岩藻聚糖的主链骨架为Gal和Fuc交替连接或是(Gal)n和(Fuc)n交替连接的结构。

通过稀酸水解,可以发现鼠尾藻多糖含有甘露葡萄糖醛酸寡糖,葡萄糖醛酸寡糖,岩藻葡萄糖醛酸寡糖等,说明鼠尾藻多糖中可能含有的甘露葡萄糖醛酸聚糖,葡萄糖醛酸聚糖,岩藻葡萄糖醛酸聚糖等。

对笼目海带和鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯的抗补体活性研究结果表明:笼目海带和鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯均具有很好的抗补体活性,其活性呈剂量正相关;低分子量多糖和部分脱硫后多糖的抗补体活性明显降低,说明分子量和硫酸根与抗补体活性密切相关。

通过测定不同系列的鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯(不同提取方法,不同地区,不同分子量,不同分级组分,不同硫酸化程度,羧基还原)的抗肝癌细胞增殖活性,结果表明:不同提取方法在化学组分上差异不大,但是活性相差较大,以水提活性最高;不同地区的多糖在化学组分和活性方面差异不大,以青岛地区多糖活性最高;在高浓度条件下,抑制细胞增殖活性不受分子量的影响,而在低浓度条件下,随着分子量的降低而减小;通过DEAE-Bio Gel Agarose FF离子型填料进行分级,分级组分的活性远远小于粗多糖的活性,推测鼠尾藻褐藻多糖硫酸酯的抗肝癌细胞增殖活性依赖于多个组分的协同作用。