硫酸寡糖的活性与降解方法研究进展

时间:2019-07-09 17:36:41 来源:自信新闻网 作者:匿名



由于其结构清晰,吸收性好,副作用小,低聚糖在研究和开发中引起了广泛的关注。目前,关于低聚糖的活性研究和潜在药用价值的报道很多。其中,硫酸寡糖由于其独特的结构和强大的聚阴离子性质,已成为碳水化合物研究中最活跃的热点之一。 。

1硫酸寡糖活性

1.1抗凝血活性

肝素作为一种典型的抗凝剂已在临床上使用了50多年。随着研究的深入,肝素的临床副作用逐渐显现。例如,来自不同来源的肝素在分子结构上有很大差异。肝素的生物利用度非常低,也有非剂量依赖性,最重要的是。出血和血小板减少等,这些问题极大地限制了肝素的临床应用。通过化学或酶促降解肝素获得的低分子量肝素(LMWH)具有生物利用度高,抗血栓形成作用强,出血副作用小的优点,并广泛应用于临床。最近的研究发现,与AT III结合的肝素部分不是整个糖链分子,而是具有五糖结构的特定片段,称为核心肝素五糖。肝素五糖仅与AT III结合,并且AT III被激活以直接与凝血酶Xa反应以产生抗凝血作用,但不与因子IIa反应以产生出血副作用。通过角叉菜胶的自由基降解获得的低分子量硫酸化低聚糖也具有良好的抗凝血活性。未降解的聚合物角叉菜胶与纤维蛋白形成不溶性复合物,而降解的角叉菜胶和肝素与血液纤维相同。该蛋白质形成可溶性复合物,其毒性明显低于未降解的角叉菜胶。可以看出,一些多糖在从大分子降解为低聚糖或低聚糖后仍能保持良好的抗凝血活性,并且副作用大大降低。

沃尔等人。评价了17种硫酸化低聚糖的抗凝血活性,发现寡糖链长度,单糖组成和连锁是影响抗凝血活性的重要因素。例如,硫酸麦芽四糖和麦芽五糖硫酸盐的抗凝血活性是19倍,这表明硫酸化寡糖链仅在达到一定长度后才表现出抗凝血活性;单糖的组成不同,抗凝血活性也有显着差异。例如,壳聚糖硫酸六糖的抗凝血活性显着低于硫酸纤维素的抗凝血活性,二者均为 - (1→4) - 糖苷键,但前者由葡糖胺组成,后者由葡萄糖组成。在硫酸葡聚糖系列中,糖苷键的连接方式对凝血活性有显着影响,如 - (1→3) - 硫酸海藻糖的糖苷键,抗凝血活性明显低于 - (1→4) - , - (1→6) - 和 - (1→4) - 连接的硫酸化低聚糖[1]。1.2抗肿瘤活性

由于其高分子量,高粘度和在溶液中的低溶解度,硫酸化多糖影响它们的生物活性。硫酸寡糖由于其较低的分子量和较好的溶解性而表现出更广泛的生理活性。发现巨噬细胞膜表面存在半乳糖受体,甘露糖受体,GlcNAc和GlcN残基等受体。当寡糖中的这些糖残基与巨噬细胞表面受体结合时,它们可以通过一个。一系列信号传导过程最终激活下游效应细胞并表现出抗肿瘤活性。周等人。通过微波降解λ-角叉菜胶得到不同分子量的寡糖片段。结果发现,低分子量λ-角叉菜胶对小鼠肝癌H-22和5-氟尿嘧啶(5-Fu)具有明显的抑制作用,具有明显的协同作用,可增强实验小鼠的免疫功能[2]。袁等人。发现Κ-角叉菜胶寡糖能显着抑制小鼠S180实体瘤的生长,增强巨噬细胞的吞噬功能,促进脾淋巴细胞的增殖,增强NK细胞的活性,增加血清TNF-α和IL-1的水平。图2表明,Κ-角叉菜胶寡糖可通过增强免疫力发挥抗肿瘤作用[3]。

硫酸寡糖在抑制肿瘤侵袭和转移中起重要作用。研究表明硫酸化低聚糖作为硫酸乙酰肝素(HS)的类似物可以干扰HS对许多生长因子的识别和乙酰肝素酶对HS的水解。硫酸化低聚糖抑制肿瘤侵袭和转移的活性与低聚糖的链长和硫酸化程度以及高硫酸化的聚合度有关>

5的寡糖具有更好的活性[4]。 PI-88和麦芽七糖硫酸盐是用于抗肿瘤应用的最多寡糖化合物。例如,PI-88对具有高侵袭性的乳腺癌13762 MAT具有高达50%的生长抑制活性,并且具有强的抗肿瘤转移活性。 。

1.3抗病毒活性

由于其强的聚阴离子性质,硫酸化低聚糖可以干扰宿主细胞对病毒的吸附和侵入,并且具有良好的抗病毒活性,特别是对于HIV。正如肝素与AT III结合的核心是具有特定结构的五糖,某些特定的寡糖片段在抗病毒过程中也起着更重要的作用。例如,Katsuraya等人。研究发现,在合成的十二烷基角苷四糖六硫酸盐中,五糖和六糖具有良好的抗HIV活性,五糖在总硫酸取代中活性最高,但己糖含量较低。当取代度高时,它可以显示出高的抗HIV活性,这表明寡糖链的长度和寡糖的硫酸盐含量起重要作用。刘等人。发现SPM己糖是在研究不同浓度的甘露糖醛酸硫酸盐(SPM)寡糖的抗HIV活性期间结合gp120糖蛋白的最小片段,其抑制合胞体形成和抑制。 HIV-IIIB感染的最小片段。当SPM寡糖的聚合度达到15-16时,可以达到SPM多糖50%的抗HIV活性;当聚合度达到19-20时,可以达到与SPM多糖相同的抗HIV活性[5]。通常,硫酸化寡糖对HIV的作用机制主要是通过选择性结合病毒细胞膜上gp120糖蛋白的带正电荷的V3区,而gp120糖蛋白是HIV感染的病毒表面和T淋巴细胞。大分子CD4的特异性结合位点,使得硫酸化寡糖可以阻止病毒与CD4 T细胞结合并抑制病毒诱导的合胞体的形成,并且合胞体的形成是艾滋病人CD4 T的重要原因。细胞衰竭。除PI-88外,硫酸化低聚糖还能抑制单纯疱疹病毒(HSV)对细胞的感染以及细胞间HSV-1和HSV-2的传播。抑制HSV-1感染的PI-88的最小片段是四糖,但三糖片段抑制HSV-1和HSV-2在细胞之间的传播。戊聚糖硫酸盐也具有类似的效果。

1.4其他活动

低聚糖与炎症有非常密切的关系。随着现代医学和分子生物学的发展,人们在分子水平上对炎症的发病机制有了更深入的了解。炎症反应的起始受选择素的调节,选择素是细胞表面上的一种生物受体,其识别并结合特定的寡糖分子用于细胞间识别和选择性结合。目前与炎症反应相关的选择素共有三种类型的E-,P-和L-选择蛋白。动物模型显示三种类型的选择素可以在急性和慢性炎症中起作用。肝素寡糖具有良好的抗炎活性,并且还通过与选择蛋白结合阻断白细胞聚集到病变区域,并在炎症的早期抑制它。还发现硫酸皮肤素的低聚糖衍生物具有更好的抗炎活性,并且可以显着抑制P-选择蛋白在血小板表面上的表达。来自海洋的低分子量岩藻糖可以在体外抑制白细胞在内皮细胞上的滚动,粘附和迁移,并且可以减少组织损伤并发挥抗炎作用。

2寡糖降解方法

目前,低聚糖的降解主要包括化学降解,酶促降解和物理降解。以下是一些比较常用的方法。

2.1酸降解方法

酸降解是一种简单有效的降解方法。在酸性条件下,多糖中的糖苷键易于裂解,从而将大分子裂解成许多不同聚合度的分子片段。控制不同的酸浓度,温度和时间可导致多糖的不同程度的降解。通过分析部分降解和完全降解产物,可以获得结构信息,例如多糖的连接方式和分支。根据多糖的结构特征,可以选择不同的酸进行降解,可以选择HCl,H2SO4,HNO3,H3PO4等无机酸,也可以选择甲酸,草酸,三氟乙酸等有机酸。被选中。例如,Ikeda等人。使用H3PO4降解海藻酸。根据M和G的不同耐酸水解性,从酸不溶性和可溶性组分中获得富含G和M的低聚海藻酸[6]。酸水解程度与单糖的性质,糖环的形状,糖苷键的构型和连接有关。通常,呋喃型糖苷键比吡喃型更容易水解,并且α-型比β-型糖苷键更容易水解,并且含有糖。醛糖酸或氨基糖不易水解。当使用酸水解时,硫酸化多糖易于引起不同程度的硫酸根脱落。例如,Anders Karlsson等人。在pH=2的酸性体系中,在55℃下降解Κ-角叉菜胶,硫酸葡聚糖和肝素2小时,发现Κ-角叉菜胶和肝素基本上不含硫酸盐基脱离,但硫酸葡聚糖酯具有明显的硫酸盐组脱落,溶液中游离SO42-含量从最初的2.5 mg·g-1增加到17.5 mg·g-1 [7]。2.2氧化降解法

氧化降解方法是使用氧化剂如H2O2,NaClO,(NH4)2S2O8和KMnO4来降解多糖分子,这是一种更有效的降解方法。其中,H2O2最广泛地用于多糖的降解,其降解机制是通过系统中产生的强氧化OH实现多糖分子的降解。如果使用5%H 2 O 2在90℃下将富含M的藻酸盐降解2小时,则分子量可降至1500 Da以下,但通过结构鉴定获得的寡糖在还原端开环形成羧基组。对于硫酸化多糖,当H2O2降解时,硫酸盐基团的分离较少。例如,12%H 2 O 2用于在55℃下降解肝素2小时,并且可以获得具有1.5-2.0kDa的较高硫酸盐含量的肝素寡糖。在H2O2中产生OH·由金属离子催化。例如,当H2O2系统中存在Fe2和Cu2(即Fenton试剂)时,可以大大提高多糖的降解率。尽管氧化降解方法具有快速降解速率并且可以获得具有较低聚合度的低聚糖,但氧化降解产物更复杂并且具有更多副反应。在降解的后期,产物通常具有较暗的颜色,并且当反应终止时必须加入Na 2 S 2 O 3或过氧化氢酶,这增加了产物分离和纯化的难度。 Ovalle等。利用Fenton氧化降解系统分析了海带产品。通过荧光标记的聚丙烯酰胺凝胶电泳和HPLC-MS分析发现降解后的产物具有醛和羧酸。有[8]。

2.3酶降解方法

酶降解方法具有条件温和,选择性强,降解过程易降解,降解产物的特点。根据所用的酶,它分为特定的酶降解和非特异性酶降解。有关壳聚糖和藻酸盐的酶促降解的大量报道,例如源自黑曲霉的壳聚糖酶衍生的壳,其可在50℃下降解5小时后获得。企业水平衡试验研究

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