食用菌多糖研究进展

微生物专题报告——食用菌多糖功能的研究概况141201019 微生物学魏华食用菌作为天然食药资源，营养丰富，含蛋白质、必需氨基酸、多糖、维生素等多种成分。

食用菌多糖虽然含量比例仅占0.48-0.87%，却具特异的生物学功能活性。

如具有抗肿瘤活性；可显著提高巨噬细胞吞噬量，刺激抗体产生，增强人体免疫功能；可降血糖、降血脂；可显著增加脑和肝脏组织中的过氧化物歧化酶SOD酶活力，抗氧化、抗衰老；保肝、抗辐射等等。

1971 年，Maeda 等从香菇中分离出一种具有抗肿瘤活性的多糖，这个研究发现影响重大，使更多的科学家开始研究真菌中的活性多糖[14]。

截至目前，国内外已从食用菌中筛选出200 种有生物活性的多糖。

同时，对于多糖的研究不仅只是研究其的生物学活性，更多的是利用生物学手段研究多糖分子的化学结构及结构与功能之间的关系[13]。

国内对多糖的研究起步较晚，但在研究糖类的作用机理时，紧密与中医药的理论相结合，进展甚快。

70 年代以来，我国在云芝、银耳、灵芝、黑木耳、裂褶菌、冬虫夏草、猴头菌和竹荪等中分离得到具有显著生理活性的、单一成分的多糖物质。

目前，我国对药用多糖的研究仍多偏重于提取、分离、纯化、和研究药理活性等方面。

虽然已有用于治疗癌症的商业化产品，但积累的临床资料仍很缺乏，大部分多糖产品尚处于实验阶段或仅用于保健品，还需重视新兴的糖生物学及工程学，提高研究水平。

1.食用菌多糖的种类近年来研究报道的真菌多糖，主要有四类，葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、糖蛋白。

1.1葡聚糖葡聚糖（Glucan），尤其是β(1-3)连接的葡聚糖具有多种活性[15-20]。

如从金顶侧耳（Pleurotus citrinopileatus）子实体中分离的多糖，分子量为1.89×104，可能的结构是主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链为β(1-6)连接的葡萄糖[21]。

从黑石耳（Dermatocarpon miniatum）子实体中分离的具有抗氧化功能的多糖，主要结构为α(1-4)(1-6)连接的葡聚糖，分子量为1.80×106[22]。

从栓菌（Trametes suareclens）中分离的多糖分子量5.0×10 4，主链为β(1-3)-D-Glucan，支链为β(1—6)连接的葡萄糖。

从斜顶菌（Clitopilus caepitosus)）多糖分子量1.32×106，主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链有较多的β(1-6)连接的葡聚糖链和较少的β(1-4)连接的葡聚糖链，分别连在主链的O-6 位和O-4 位。

1.2甘露聚糖甘露聚糖（Mannan），如从Marasmius androsaceus 菌丝体中分离的多糖，分子量2.40×104，主链为β(1-6)连接的甘露糖链，支链为β(1-2)连接的甘露糖链和β(1-3)连接的甘露糖链，分别主链的O-2 位和O-3 位。

1.3杂多糖杂多糖（Heteropolysaccharide），即分离出的多糖不仅只含有一种组分，如从M．androsaceus 中分离两种葡萄甘露聚糖B1 和B2，主要成分是葡聚糖，但同时含有少量比例的甘露糖。

1.4糖蛋白含有蛋白质的糖蛋白或多糖肽，这种类型的多糖通常是以O 连接的形式和蛋白质上的氨基酸相结合，且这种结构是发挥活性所必须的[23-26]。

2.开发应用现状现在已有很多真菌多糖在国内外被正式批准生产，有些产品已应用于临床。

其中香菇多糖被研究的较为透彻，也成为生产最多的多糖[14, 26-28]。

主要成分为葡聚糖，分子量4×104-8×104，多糖的结构单元为：—3Glcβ1-3Glc(O-6-β1Glc) β1-3Glc βl-3Glc(O-6-βlGlc) β1-3Glcβ1—。

作为免疫调节剂，香菇多糖能增强宿主的免疫能力，使机体淋巴细胞（T细胞等）大量增殖，同时又能激活补体系统。

云芝多糖（Krestin，PSK) 主要来源于子实体或液体发酵液中，其在临床上可用于治疗肝炎疾病。

从猪苓(Grifola umbellata)干燥的子实体中分离的葡聚糖具有明显的免疫调节作用，还具有较好的保护肝脏的功能。

裂褶菌多糖（Shyzophillan，SPG）也是近年来被开发的多糖，其具有活化巨噬细胞、淋巴细胞及促进干扰素产生的功能，可用于癌症的辅助治疗。

除除此之外，银耳多糖和茯苓多糖也已应用于生产中。

3.多糖结构与功能的关系多糖的一级、高级结构与其生物活性的关系，即多糖的构效关系，是当前糖化学和糖生物学共同关注的焦点问题。

多糖的糖组成和糖苷键类型对其生物活性有一定的影响，如从真菌中提得的活性多糖一般由葡萄糖组成，且葡聚糖主链上的β-1,3 键和支链上的β-l,6 键往往是必须的。

多糖中的糖链中通常连接着不同的官能团，如硫酸基基团、乙酰基基团、羧甲基基团等。

这些官能团的种类及其在多糖中的位置都决定了多糖的生物学活性。

有报道研究表明很多硫酸酯化和乙酰化的多糖具有明显的抗病毒、抗肿瘤和抗凝血活性，其中乙酰基基团在单糖分子中的位置也很重要[50]。

糖乙酰基的数量和位置对多糖活性也有显著的影响。

如O-3 位具乙酰基时，多糖抗肿瘤活性最强；O-5 位具乙酰基时活性明显减弱。

除此之外，多糖的高级结构也影响着其活性。

Yanaki 的研究表明形成三股超螺旋构型的裂褶菌多糖具有抗肿瘤的活性，如果处理裂褶菌多糖使其不具有这种高度特化的螺旋结构，其抗肿瘤活性会大大降低[51]。

多糖的高级结构与其活性的关系由于受到测试手段的限制，目前的研究较少，因此还有待进一步研究。

4.多糖的生物学功能4.1抗肿瘤活性4.1.1肿瘤疾病概况物理、化学、生物和遗传因素是导致肿瘤的四大病因。

各种因素直接损伤细胞，或引起应激反应和非特异免疫反应，或造成缺氧，最终直接或间接地产生大量自由基损伤细胞，使细胞DNA损伤长期积累造成癌变。

缺氧造成癌变的机理：（一）由于血氧含量减少到一定程度，能损伤毛细血管内皮细胞膜的结构，使膜的通透性增加，细胞外Ca2+和Na+进入细胞内，导致细胞内Ca2+增多，从而激活钙依赖蛋白水解酶的活性，此酶能促使大量黄嘌呤脱氢酶（XD）变成黄嘌呤氧化酶（XO），故在缺氧时XO 大量增加；（二）缺氧使细胞代谢氧化受阻，导致酸性物质增多，ATP缺乏，促使细胞内ATP分解ADP-AMP-肌苷-腺苷-次黄嘌呤的过程加速，次黄嘌呤不能继续氧化生成黄嘌呤而堆积增多；但在XO的催化下，能使次黄嘌呤生成黄嘌呤，再促使黄嘌呤生成氧自由基和尿酸；（三）自由基氧化能力很强，都带有1~多个亲电子基团，能与细胞DNA的原子、分子或基团结合产生过氧化反应，夺取电子并与原子、分子共价结合产生DNA加合物，从而使DNA 断裂、多基因突变，激活原癌基因，灭活抑癌基因等多种结构变异，必导致DNA编码蛋白质和酶谱的改变，从而引起细胞代谢方式的改变和细胞性质的改变，所以能使正常细胞癌变，癌细胞一旦形成，就能复制增生新癌细胞，形成肿瘤。

癌细胞在与免疫细胞长期斗争过程中形成了6种逃避免疫攻击的方法：1，癌细胞免疫性减弱或缺失时，使免疫细胞不能识别肿瘤抗原，可逃避免疫攻击。

2，癌细胞能产生抗原调变：宿主对肿瘤抗原能产生免疫应答，但在癌细胞表面抗原减少或消失时，免疫细胞不能识别肿瘤抗原，故癌细胞可以逃避免疫攻击。

3，癌细胞表面抗原被覆盖或被封闭时可逃避免攻；如肿瘤细胞分泌粘多糖覆盖肿瘤抗原表面，可干扰免疫细胞识别肿瘤抗原；如胶质细胞瘤能合成和分泌糖蛋白覆盖肿瘤抗原，可阻止免疫细胞识别肿瘤抗原，故可逃避免攻。

4，癌细胞可以诱导免疫耐受：如当幼稚淋巴细胞接触癌细胞时，癌细胞能被诱发特异免疫耐受，使幼稚淋巴细胞不能产生免疫攻击，癌细胞可以逃避免攻。

5，癌细胞能抗凋亡，并能诱导免疫细胞凋亡：如癌细胞发生基因突变后能抑制免疫细胞，使免疫细胞凋亡，故可逃避免疫细胞攻击。

6，肿瘤细胞能诱导免疫抑制：如癌细胞可直接侵犯免疫器官，释放免疫抑制因子，使宿主免疫功能减弱，可逃避免疫攻击。

4.1.2抗肿瘤的治疗传统的癌症治疗手段主要有外科手术摘除固性肿瘤，同位素放射线治疗，抑制核苷酸生成的抗代谢药物、干扰基因复制的烷基化剂、抑制有丝分裂的药物等化学治疗，利用细胞激素（干扰素INF、介白素IL）刺激人体免疫系统来攻击癌细胞的免疫疗法。

随着分子生物学的迅猛发展，新型的治疗手段和药物正快速发展。

基因治疗是向肿瘤细胞内靶向地导入作用基因达到治疗目的，如抑癌基因治疗、mRNA治疗、耐药基因治疗等。

现代免疫治疗是直接或间接增强机体对肿瘤的免疫力，包括细胞因子治疗（干扰素、白细胞介导素、修复因子、肿瘤坏死因子等）、免疫细胞治疗（杀伤细胞、肿瘤浸润淋巴细胞、树突状细胞、细胞毒T细胞等）、肿瘤疫苗（黑色素瘤疫苗、端粒酶疫苗等）、单克隆抗体及其偶联物治疗（美罗华、赫赛汀、抗CD33抗体等）。

抗新生血管生长治疗，药物有TNP2470（直接抑制内皮细胞）、人源VEGF单抗（抑制血管生成因子活化）、MMPI（抑制基质蛋白酶）、黏附分子/整合素抑制剂等。

溶瘤病毒（具有特异性感染并溶解癌细胞的能力）治疗，目前研制成功并临床应用的病毒有腺病毒、新城疫病毒、单纯疱疹病毒、呼肠孤病毒等。

4.1.3多糖类抗肿瘤药物抗肿瘤的植物多糖类一般可以分为黄芪多糖及落葵多糖两大类。

黄芪多糖是黄芪中草药重要的组成成分，它可以在一定的程度提高机体的特异与非特异性的技能，增强抵抗力，还可以调节人体的免疫细胞功能，杀伤人体内的肿瘤细胞因子，抑制肿瘤细胞的产生[5]。

落葵中草药具备清热解毒、凉血等功效。

实验证明，落葵多糖可有效提高小鼠红细胞自身的免疫功能，在治疗肿瘤细胞方面产生一定的作用。

大部分真菌多糖均有抗肿瘤作用，目前认为平均分子量在10000-200000 的(1-3)-β-D-葡聚糖和(1-4)-β-D-葡聚糖占优势的多糖具有明显的抗肿瘤活性。

图 1.2 即为Wasser 和Weis 总结出的β-D-葡聚糖作为生物反应调节剂可能的发挥抗肿瘤活性的机理[3]。

这些真菌多糖是通过激活宿主机体的免疫反应而表现出抗肿瘤活性的。

如灵芝多糖能直接作用于巨噬细胞和T淋巴细胞，促进其产生TNFα和IFNγ等细胞因子，抑制肿瘤细胞或促其凋亡[21, 30, 52]。

另外，表1.2 中列举了食用药用菌中能抗肿瘤和提高免疫力的多糖的具体化学结构[3]。

4.2免疫调节作用具有免疫调节作用是大多数活性多糖的共同特性，也是它们发挥其他生理和药理作用的基础[10, 15, 16]。

作为一类免疫调节剂，真菌多糖可以提高巨噬细胞的活力，增强其吞噬能力；可以促进免疫细胞（如T细胞、B细胞）的大量增殖，使细胞因子如白细胞介素1（IL-1）、白细胞介素2（IL-2）肿瘤坏死因子（TNFα）大量分泌；可以加强机体的免疫调节。