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我国大型海藻资源丰富,从海藻中提取活性物质,研究其生物活性,开发高值化产品,使其更好的服务于人类健康和经济发展,是建设海洋强国的重要内容,也是世界沿海各国追求的目标。本文以六种常见的大型藻类为原料,分别是红藻门(Rhodophyta)的蜈蚣藻(Grateloupia filicina)、麒麟菜(Eucheuma spinosum),绿藻门(Chlorophyta)的浒苔(Enteromorpha prolifera)、孔石莼(Ulva pertusa),以及褐藻门(Phaeophyta)的海带(Laminaria japonica)、马尾藻(Sargassum Pallidum),提取了各种海藻的硫酸多糖,对其总糖含量、单糖组成、硫酸根含量、分子结构以及生物活性(体内和体外实验)进行了研究与比较。筛选出免疫调节活性最强的马尾藻硫酸多糖,对其进行了分离纯化和衍生物制备,对产物的单糖组成、硫酸根含量、结构及体外抑制肿瘤细胞生长的活性进行了研究,并通过转录组测序技术对其作用的分子机理进行了探究。主要研究结果如下:1、利用热水浸提法提取了六种海藻硫酸多糖,化学性质分析发现不同的海藻硫酸多糖理化性质各不相同。其中总糖含量最高的是麒麟菜,高达63.11%。六种海藻中,褐藻总糖含量略低于红藻及绿藻多糖。硫酸根含量最高的是麒麟菜多糖,为21.35%。红藻(蜈蚣藻和麒麟菜)多糖中硫酸根含量相对于褐藻(马尾藻和海带)多糖中要高,绿藻多糖中硫酸根含量则介于红藻与褐藻之间。绿藻中单糖含量最高的是鼠李糖,红藻中单糖含量最高的是半乳糖,而褐藻中含量最高的单糖是岩藻糖。另外,即使属于同一门类的海藻,它们的单糖组成也各不相同。红外光谱检测表明,六种硫酸多糖具有几个相同的吸收峰,但也各有不同,说明它们的结构各不相同。2、对六种海藻硫酸多糖的体外免疫调节活性及与其相关的抗病毒活性进行了研究,发现六种海藻硫酸多糖均能显著增强小鼠脾淋巴细胞增殖,也可以降低病毒的血凝效价。3、采用灭活的禽流感H9N2病毒作为免疫刺激剂,对筛选出的红藻蜈蚣藻硫酸多糖、绿藻孔石莼硫酸多糖以及褐藻马尾藻硫酸多糖的体内免疫调节活性进行了研究,发现三种多糖均能显著增强禽流感病毒特异性抗体的产生并且增强体液免疫水平,其中50 mg/kg的蜈蚣藻硫酸多糖和50 mg/kg的马尾藻硫酸多糖效果最好;刺激免疫相关细胞因子的表达实验中,多糖实验组可以显著提高免疫相关的细胞因子IFN-γ和IL-4表达水平;海藻硫酸多糖对T淋巴细胞亚群具有调节作用,均能显著提高CD3+和CD4+的水平,但只有马尾藻硫酸多糖对CD3+CD8+具有显著刺激效果。实验结果表明,马尾藻硫酸多糖的免疫增强效果最显著,可能是与其丰富的岩藻糖含量有关。4、体外抗病毒活性研究表明,三种海藻硫酸多糖均能显著抑制禽流感病毒H9N2的复制,其中蜈蚣藻硫酸多糖效果最为显著,这与其硫酸根含量是一致的。对不同的抗病毒方式进行了比较,分别是阻断作用、抑制作用以及直接杀灭作用,其中直接杀灭作用总体效果略低于阻断作用和抑制作用。说明多糖对病毒有一定的直接杀灭作用,但是效果比阻断作用和抑制作用低。这说明海藻多糖的抗病毒机理与现有药物是不同的。5、对马尾藻硫酸多糖进行分离纯化,得到了0.5M、1M和2M三个组分,对它们的理化性质及体外抑制肿瘤细胞活性进行了分析,结果表明,2M组分体外抑制肿瘤细胞活性最高,可以显著诱导Hela细胞凋亡。为了研究海藻多糖抑制肿瘤细胞生长的分子机制,通过转录组测序技术(RNA-Seq)分析了马尾藻硫酸多糖对Hela肿瘤细胞转录的影响。分析表明,2M组分的添加可以提高凋亡相关基因的表达,如NFBKIA、Caspase基因;而抑制凋亡相关的基因,如NF-k B,THBS1则发生了下调表达。GO和KEGG分析表明,2M组分的添加可以显著影响肿瘤细胞的增殖活性,表现为与抑癌相关基因的表达上调,核糖体活性和层粘连蛋白结合相关的基因分类(GO)明显下调表达,而与翻译终止和mRNA代谢相关的生物通路(KEGG)下调显著。结果表明,马尾藻硫酸多糖2M组分的添加可以显著降低Hela肿瘤细胞的活性,表现为生长水平降低、凋亡水平上升;转录组结果与实验结果相符,一些促进细胞凋亡、抑制细胞分化及代谢相关的基因/通路被推测是其抗肿瘤的分子机制。6、为了研究衍生化对活性的影响和探讨活性机理,对马尾藻硫酸多糖进行了衍生化,共得到了硫酸化、乙酰化、磷酸化、苯甲酰化以及胺化五种衍生物,研究了它们体外抑制肿瘤细胞的活性,发现乙酰化衍生物体外抑制肿瘤细胞活性最高,可以显著诱导Hela细胞凋亡。通过转录组测序技术分析了添加马尾藻多糖乙酰化衍生物后Hela肿瘤细胞的转录组变化情况。结果发现,马尾藻硫酸多糖乙酰化衍生物的添加可以显著降低Hela肿瘤细胞的活性,表现为生长水平降低、凋亡水平上升;转录组结果表明乙酰化衍生物可以显著提高肿瘤细胞抑癌、凋亡、免疫、骨架调控等相关基因/通路的表达,以及降低核糖体活性相关、代谢相关、氧化磷酸化等相关基因/通路的表达。以实时荧光定量PCR验证了转录组所得到的结果,证明转录组获得的结果是准确、可信的。转录组结果与体外实验的结果相符,进一步阐述了乙酰化衍生物抑制肿瘤细胞分化的分子机理。