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龙须菜(Gracilaria lemaneiformis Weber-van Boss)是江蓠属(Gracilaria)的一种温带性红藻,属红藻门(Rhodophta)、真红藻纲(Florideophyceae)、杉藻目(Gigartinales)、江篱科(Gracilariales)。龙须菜分布于中国、日本等国,在我国原产于山东省沿海,近年来在广东、福建等省实现规模化养殖,产量逐年增加。其主要用途是作为琼胶生产的原料,鲍鱼饲料及绿色食品开发,也可作为金属富集器。龙须菜的研究才刚刚起步,目前国外未见有关龙须菜生物活性方面的研究报道,国内也只有少数学者对龙须菜多糖的生物活性进行了初步研究,发现其具有抗突变、抗肿瘤、清除自由基和抗氧化作用,但有关龙须菜多糖提高免疫力和多糖纯化方面的报道甚少。本文对龙须菜粗多糖进行了分离纯化和化学结构研究,并重点研究了龙须菜多糖的免疫调节活性,同时探讨了体外抗氧化以及体外抗肿瘤活性,以期为龙须菜活性多糖的开发提供更广泛的理论和实验依据。 1、龙须菜多糖的提取、分离及理化性质研究 龙须菜多糖提取工艺研究表明,室温提取比高温提取多糖具有更好的刺激小鼠淋巴细胞增殖作用,且提取率更高,因此本文选择室温作为龙须菜多糖提取温度,经L9(34)正交试验优化获得室温下龙须菜多糖提取最佳工艺,即料液比1∶20,提取时间12h,提取次数3次,多糖得率为9.96%。 通过比较一步脱硫酸基法和两步脱硫酸基法对龙须菜粗多糖硫酸基脱除效果发现,采用两步脱除方法可以得到较理想的硫酸基脱除效果和较好的多糖回收率,硫酸基脱除率最高达72.9%,多糖回收率达48.9%。 采用超滤分级、DEAE-阴离子交换柱层析和凝胶柱层析等纯化方法对龙须菜多糖进行了系统的分离纯化。龙须菜室温提取粗多糖GCp经超滤分级获得GCpF1(1-10万)和GCpF2(>10万),经DEAE-阴离子交换柱层析GCpF1被分为5个组份(GCpF1-1、GCpF1-2、GCpF1-3、GCpF1-4和GCpF1-5),GCpF2被分为4个组份(GCpF2-1、GCpF2-2、GCpF2-3和GCpF2-4),进一步凝胶层析获得三种均一多糖,GCpF1-1B、GCpF2-1B和GCpF2-3B。紫外扫描显示GCpF2-1B和GCpF2-3B在280nm和260nm处没有吸收峰,表明两种均一多糖不含蛋白质和核酸,或含量极低。经HPLC测定GCpF1-1B、GCpF2-1B和GCpF2-3B的分子量分别为9.3×104 Da、1.10×105Da和1.03×105 Da。 2、多糖结构的研究 通过单糖组成分析、红外光谱和核磁共振(一维:1H NMR谱、13C NMR谱;二维:1H-1H COSY谱、TOCSY谱、NOESY谱、HMQC谱和HMBC谱)方法,对GCpF2-1B和GCpF2-3B的结构进行了解析。 红外光谱显示,GCpF2-1B具有典型的吡喃糖环特征和硫酸基特征吸收峰。进一步分析显示GCpF2-1B一级结构主要由[→3)-β-D-吡喃半乳糖(G)-(1→4)-α-L-3,6-内醚吡喃半乳糖(A)-(1→]重复单元和[→3)-β-D-吡喃半乳糖(G*)-(1→4)-6-硫酸-α-L-吡喃半乳糖(A*)-(1→]组成,其中A*∶A=1∶1.5。 多糖GCpF2-3B与GCpF2-1B一级结构相似,也主要由[→3)-β-D-吡喃半乳糖(G)-(1→4)-α-L-3,6-内醚吡喃半乳糖(A)-(1→]重复单元和[→3)-β-D-吡喃半乳糖(G*)-(1→4)-6-硫酸-α-L-吡喃半乳糖(A*)-(1→]组成,但A*∶A=1∶2.0。 3、多糖生物活性研究 室温下浸提多糖GCp刺激小鼠淋巴细胞增殖的作用优于采用传统热水浸煮工艺和高温高压(121℃)提取工艺获得的多糖,且后两者刺激作用相当。GCp经超滤分级获得组份GCpF1和GCpF2的刺激小鼠脾淋巴细胞增殖活性高于Sevag法脱蛋白处理后所得样品GCp-S和冻融处理后所得样品GCp-1和GCp-2,也高于GCp,表明超滤分级适合龙须菜粗品的初步分离,活性成分得到有效保留。GCpF1和GCpF2经DEAE离子柱层析后所得组份均保持了较好的刺激小鼠淋巴细胞增殖作用,其中水相洗脱组份GCpF1-1和GCpF2-1活性明显高于其他洗脱组份,同时也略优于GCpF1和GCpF2,而其他组份活性均低于GCpF1和GCpF2。均一多糖GCpF1-1B和GCpF2-1B具有良好的刺激小鼠脾淋巴细胞增殖作用,呈现剂量依赖性,其中GCpF1-1B活性更好,而均一多糖GCpF2-3B虽然也表现出一定的刺激小鼠脾淋巴细胞增殖作用,但活性显著低于前两种均一多糖;3种均一多糖与相应的DEAE阴离子柱组份相比活性均有一定提高。 龙须菜多糖在体外没有表现出抑制L1210肿瘤细胞生长的作用。 抗氧化实验表明,GCp、GCpF1和GCpF2对游离的超氧阴离子自由基、羟自由基和H2O2均有一定的清除作用,尤其是低浓度时,清除率与多糖浓度呈现一定的线性关系,但当浓度升高到一定程度继续增加浓度,清除率不再升高。均一多糖GCpF2-1B和GCpF2-3B对三种自由基的清除作用有所提高;并且样品GCpF2-1B对三种活性氧的IC50均显著低于GCpF2-3B,表明GCpF2-1B活性高于GCpF2-3B。 4、龙须菜均一多糖GCpF2-1B免疫调节作用研究 GCpF2-1B处理小鼠巨噬细胞株RAW264.7后,细胞体积彭大,并有伪足形成,表明其呈明显活化状态;GCpF2-1B可刺激RAW264.7细胞释放NO,还可刺激RAW264.7细胞增加1L-1β和IL-6细胞因子mRNA的表达,而细胞因子TNF-α、IL-18、IL-12p35和IL-12p40 mRNA的表达则基本无变化;另外还发现其分泌TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-12细胞因子的量明显增加。