硫酸化修饰多糖抗肿瘤活性构效关系及分子机制研究进展_卢可可

1 多糖硫酸化修饰的主要方法
硫酸化多糖主要来自于天然提取和化学合成。天然 的硫酸化多糖常见于藻类，如Qi Xiaohui等[26]在一种海 洋绿藻中提取到了含硫酸基31.0%的硫酸多糖；GómezOrdóñez等[27]从红藻中分别用冷水、热水、酸和碱法提取 出了4 种硫酸化半乳聚糖。但天然的硫酸多糖较少，且以 藻类多糖为主，为提高多糖的生物活性，多糖的硫酸化 修饰已引起人们广泛关注，大多数硫酸化多糖是采用化 学合成方法得到，其原理为溶解于溶剂的多糖与硫酸化 试剂进行反应，或将硫酸基团添加到多糖的羟基上，常 见的硫酸化修饰方法有氯磺酸-吡啶法[28-29]、三氧化硫-吡 啶法[30-31]及浓硫酸法[32-33]等（表1）。
2）加入适量多糖，恒温搅拌； 3）反应结束后，冷却至室温，NaOH 溶液中和，乙醇沉淀，
反应较温和、 作
[30-31]
沉淀溶于水透析，冷冻干燥得多糖硫酸化产物
浓硫酸法[36]
1）分别量取适量浓硫酸、正丁醇置于三颈瓶中， 再加入浓硫酸搅拌，冰浴冷却至0 ℃； 2）缓慢加入多糖，恒温水浴搅拌；
Safety and Risk Assessment during Storage, Ministry of Agriculture, Chongqing 400715, China)
Abstract: Sulfated polysaccharides is a class of macromolecular bioactive compounds with saccharide hydroxyl groups
Progress in the Studies of the Structure-Antitumor Activity Relationship of Sulfated Polysaccharides and Its Molecular Mechanisms
LU Ke-ke1, ZHANG Yue-qiao1, YUAN Ya1, MING * Jian1,2,3,
由于肿瘤的发生和发展与机体的免疫功能有密切 关系，因此增强机体的免疫功能可以提高硫酸化多糖的 抗肿瘤活性。Wang Junmin等[39]研究了不同DS的硫酸化 枸杞多糖，发现DS为1.5时具有最强的淋巴细胞增殖作 用，最能增强机体的免疫功能。Wang Li等[11]对9 种不 同DS的硫酸化脱脂米糠多糖抑制人类肝癌细胞株HepG2 增殖活性进行研究，体外实验发现DS在0.81～1.29，糖 含量在41.41%～78.56%时有较强的癌细胞抑制作用， 从而具有较强的抗肿瘤活性。Liu Yuhong等[22]研究不 同DS的硫酸化茶藨子木层孔菌多糖（sulfated Phellinus ribis polysaccharide，PRP-S）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ对HepG2 细胞的抑制程度。研究发现除了PRP-SⅠ外，另外3 种 硫酸化多糖都比未进行修饰的多糖（Phellinus ribis polysaccharide，PRP）对HepG2细胞的抑制作用明显，且 PRP-SⅢ具有最强的抑制率。而DS较低的PRP-SⅠ具有刺 激HepG2细胞增殖的作用，说明经硫酸化修饰的多糖抗 肿瘤活性并非全部增大，DS较低时可能促进肿瘤细胞的 增长，而DS较高或者处于比较合适范围内才能抑制肿瘤 细胞的增长。
reviews methods for sulfated modification of polysaccharides as well as the structure-antitumor activity relationship of the
modified polysaccharides and the molecular mechanisms involved in the antitumor activity. Additionally, future research
迅速放入水浴锅中，恒温搅拌；
3）反应结束后，冷却，用 NaOH 中和、乙醇沉淀，醇沉物 溶于水透析、冷冻干燥后即得多糖硫酸化产物
回收方便、 氯磺酸剧毒、
DS高、产 率较高、原
具有强氧化性 和刺激性，试
[28-29]
料廉价易得 剂需提前准备
1）将吡啶加入三颈瓶中，边搅拌边
三氧化硫吡啶法[35]
加入一定量的三氧化硫；
containing sulfate ions which have a variety of important biological functions such as antitumor activity. The antitumor
activity of sulfated polysaccharides is highly associated with their structural characteristics, such as degree of substitution,
Table 1
表 1 常见多糖硫酸化修饰方法比较 Comparison of common methods for sulfated modification of
polysaccharides
修饰方法
一般步骤
优点
缺点 参考文献
氯磺酸吡啶法[34]
1）制备硫酸化试剂； 2）修饰反应：取适量溶剂溶解硫酸化试剂及多糖，
收稿日期：2014-05-23 基金项目：国家自然科学基金面上项目（31271825） 作者简介：卢可可（1991—），女，硕士研究生，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：lukeke8868@ *通信作者：明建（1972—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：mingjian1972@
2 硫酸化多糖抗肿瘤的构效关系
许多研究证实硫酸化多糖的生物活性和多糖某些结 构特性有关，如硫酸基团的存在、硫酸DS、硫酸化多糖 的分子质量、硫酸基团的位置、单糖类型以及主链和侧 链的结构等因素。 2.1 硫酸化多糖抗肿瘤活性与DS的关系
DS是影响硫酸化多糖的抗肿瘤活性的重要因素。有 文献报道，硫酸化修饰多糖DS＞1时具有抗肿瘤活性[38]， 但其抗肿瘤活性与DS之间的具体关系仍然不清楚。
也有一些不足之处。首先由于硫酸化修饰反应时间比较 长，多糖要长时间处在强酸环境中，可能会导致多糖的 降解，导致原始活性的丧失；其次是多糖在有机溶剂中 的溶解性较低，可能会导致较低的硫酸基团DS。为解 决这些问题，在化学修饰时可添加催化剂以提高反应速 率、降低多糖降解率。另外，离子液体（ionic liquids， ILs）也被用到多糖修饰过程中。多糖溶解于离子液体 和水、有机溶剂形成的混溶体系中，修饰反应即在一 个均质系统中进行，有利于反应的进行。Wei Dongfeng 等 以 [37] 4-二甲基氨基吡啶（4-dimethylaminopyridine， DMAP）为催化剂，ILs氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓为溶 剂，用氯磺酸-吡啶法对红芪多糖进行修饰，并以未加催 化剂和ILs的反应作为对照，结果发现DMAP的加入可以 显著提高反应速率和降低多糖降解率；ILs的加入可以有 效提高多糖在反应体系中的溶解度。
※专题论述
食品科学
2014, Vol.35, No.23 297
硫酸化修饰多糖抗肿瘤活性构效关系及 分子机制研究进展
卢可可1，张月巧1，袁 娅1，明 * 建1,2,3,
（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.西南大学 国家食品科学与工程实验教学中心，重庆 3.农业部农产品贮藏保鲜质量安全与风险评估重点实验室，重庆 400715）
trends are discussed.
Key words: sulfated polysaccharide; structure-activity relationship; antitumor activity; molecular mechanisms
中图分类号：R282.7
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2014）23-0297-06
298 2014, Vol.35, No.23
食品科学
※专题论述
肿瘤是威胁人类健康的主要疾病之一，全国每年都有 数千万人被诊断患有该病，目前化疗和放疗是治疗肿瘤的 主要方法，但是由于这些方法在杀死肿瘤细胞的同时对正 常细胞也有副作用，因此寻找天然无副作用的治疗肿瘤的 药物已成为人们关注的热点[16]。大量研究证明多糖作为一 种天然高分子化合物对不同肿瘤（肉瘤[17]、胃癌[18]、黑色 素瘤[19]、肝癌[20]、乳腺癌和宫颈癌[21]等）都有一定的抑制 作用，且经硫酸化修饰之后其抗肿瘤活性会增强[22]，而这 些活性和修饰后多糖的水溶性、硫酸基团取代度（degree of sulfate group，DS）、分子质量、硫酸基团的位置以及 多糖的分支结构有关[23-25]。本文对硫酸化多糖的制备、抗 肿瘤活性的构效关系及分子机制进行综述，以期深入了解 硫酸化多糖在防治肿瘤方面的重要作用，为进一步开发抗 肿瘤活性多糖保健食品或药品提供新的依据。
molecular weight and the substitute positions for sulfate groups. In recent years, the molecular mechanisms of the antitumor
activity have become a research focus. This paper presents the current state of research on sulfated polysaccharides and
3）NaOH 中和反应液，醇沉，溶解透析醇沉物， 冷冻干燥后得到多糖硫酸化产物
方法简单、 成本较低
浓硫酸为强 酸，易引起 多糖降解
[32-33]
表1所列方法中，由于氯磺酸-吡啶法得率高、DS 高、原料廉价易得等因素，是应用最多的方法。但是鉴 于以上化学修饰方法都是用强酸或者强酸和有机溶剂混 合物作为反应体系，虽然常用于多糖的硫酸化修饰，但