牛蒡低聚多糖gf13的功能研究.docVIP

牛蒡低聚多糖的功能研究 牛蒡植物简介 牛蒡（Arctium lappa L.）是菊科（Compositae）牛蒡属直根系二年生或多年生大型草本药食同源植物，主要经济器官为牛蒡根和牛蒡子。野生牛蒡分布广泛，我国西藏、青海、甘肃及东北、华北、中南、西南大部分地区均有分布，国外分布于北美洲、日本至欧洲、伊朗、阿富汗、印度。近几年，作为优良的蔬菜种类栽培。其胡萝卜素含量在蔬菜中居第二位，蛋白质和钙的含量是根菜类菜中最高的一种根含有菊糖1-1 牛蒡 Burdock (Arctium lappa Linne) 图1-2 牛蒡根 Burdock root 菊糖、果寡糖（低聚多糖）和牛蒡低聚多糖 菊糖（Inulin），是一种由呋喃构型的D-多糖经β（2→1）糖苷键脱水聚合而形成的果聚糖，其末端以α（1→2）糖苷键连接1个葡萄糖残基，使其还原末端被封闭，基本分子式为G1-2F1-2F1-2Fn或GFn。菊糖的聚合度（Degree of polymerisation，DP）可超过100。从菊芋中所提取的菊糖，聚合度平均在25~35，要获取低聚合度的果寡糖，需要用内切菊糖酶将菊芋菊糖局部水解而获得。 果寡糖（Fructooligosaccharides，FOS）又称低聚多糖，是一种菊糖构型的低聚糖。由于多糖残基的上限数目没有明确规定，因此果寡糖与菊糖之间没有绝对界线，两者的主要区别是聚合度不同（果寡糖：2DP10；菊糖：2DP60）。目前国内外公认的有显著生理作用的短链果寡糖是指在蔗糖分子的多糖残基上连接1~3个多糖分子而形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4）及其混合物，在欧洲市场能购买到的一般也是聚合度小于8的果寡糖。 国内外商品化生产果寡糖的方法有两种，一是以蔗糖为原料，酶法合成果寡糖。该法所生产的果寡糖是短链寡糖，通常是蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4）的混合物，统称蔗果低聚糖。二是酶法水解菊糖或含菊糖的植物。这样制备的果寡糖实际上是非均一的、聚合度不同的果寡糖的混合物。 牛蒡低聚多糖（GF13） 牛蒡根部含有丰富的菊糖。山东大学生命科学学院陈靠山教授领导的实验室已经在牛蒡根中分离纯化得到一种均一性糖，分子量为2，134Da，由12个呋喃型的多糖以β（2→1）糖苷键相连，末端1个吡喃型葡萄糖以α-（1→2）糖苷键连接在多糖上的线性直链结构，是一种聚合度为13的菊糖构型的低聚多糖，命名为牛蒡低聚多糖（GF13）。 图2-1 牛蒡低聚多糖（GF13）的分子结构 牛蒡低聚多糖（GF13）的聚合度大于10，按照传统的定义不属于低聚糖，但是其聚合度小于多糖（?聚糖），因此称之为低聚多糖。也正是因为其独特的分子结构，使其具有低聚糖和多糖的双重特点,具有其独特的功能。实验证实，牛蒡低聚多糖能促进植物的生长，是一种植物诱导子。在对植物进行免疫活性诱导实验时发现，聚合度在10~15之间的寡糖诱导活性最高，同时，具有专一性结构是寡糖分子发挥诱导作用的关键。牛蒡低聚多糖聚合度恰好在最高诱导活性范围内，并且具有高度专一的分子结构，因此是最具免疫诱导活性的物质之一。寡糖在农业上的应用报道最多的是几丁寡糖和壳寡糖，几丁寡糖和壳寡糖能调节植物基因的关闭与开放，促进植物细胞活化、刺激植物生长，是优良的植物生长调节剂；还能促进根茎的发育，增加作物的抗性，提高作物的产量和品质。但几丁寡糖和壳寡糖是几丁质或壳聚糖部分降解的产物，是寡聚乙酰氨基葡萄糖或寡聚氨基葡萄糖，在生产过程中分子量和聚合度不易控制，且价格比较昂贵，影响了其大规模的推广使用。下面通过对黄瓜枯萎病诱导防效说明牛蒡低聚多糖作为植物免疫诱导子的高效性。见下图： 图2-2 牛蒡低聚多糖和壳寡糖诱导黄瓜对枯萎病的抗性比较 从上图实验数据看，牛蒡低聚多糖（黄线）组对植株免疫的有效诱导时间是对照组以及壳寡糖(粉线)组的一倍，并且病情指数远远小于对照组和壳寡糖组。通过本实验证明了寡糖作为免疫诱导物质其分子结构（聚合度）以及专一性（或均一性）是发挥其生物学功能的关键因素。另外，此实验还说明在某些生物学功能方面，牛蒡低聚多糖优于壳寡糖，可以作为壳寡糖的替代品。 另外，资料表明牛蒡低聚多糖对动物是一种功能性物质,活性非常广泛。 三 牛蒡低聚多糖动物领域功能实验研究 第一部分 牛蒡低聚多糖免疫活性以及抗肿瘤功能的研究 牛蒡低聚多糖体外给药对免疫细胞功能的影响 本实验通过对牛蒡低聚多糖的体外免疫活性的研究, 探讨牛蒡低聚多糖对免疫系统主要的效应细胞淋巴细胞和巨噬细胞活性的影响, 牛蒡低聚多糖对小鼠脾细胞增殖作用的影响 表1 牛蒡低聚多糖对小鼠脾淋巴细胞体外增殖活性的影响（n=3） treatment