β13D葡聚糖的免疫调节作用及其机制研究进展.pdf
《β13D葡聚糖的免疫调节作用及其机制研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《β13D葡聚糖的免疫调节作用及其机制研究进展.pdf(6页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、动物营养学报2 0 0 7 ,1 9 ( s “p p l ) :4 8 1 _ 4 8 6( :h n e 删J 。M m ,( 圹A n i 埘n f M f f i 。H旷1 ,3 一D 一葡聚糖的免疫调节作用及其机制研究进展王忠聂伟呙于明袁建敏( 中国农业大学动物科技学院,北京1 0 0 0 9 4 )摘要:大量研究表明,免疫调节剂口一1 ,3 一D 葡聚糖具有调节动物免疫机能、抵抗感染和应激、促进动物健康等作用。本文主要就免疫调节剂p 1 ,3 一D 一葡聚糖的结构特点、免疫调节作用及其免疫调节机制进行初步探讨。关键词:0 - 1 ,3 一D - 葡聚糖;免疫调节作用;作用机制;研究
2、进展人畜共患传染性疾病的死灰复燃,病原微生物的不断变异和新病原体的出现,抗生素耐药性的加剧,新型有效抗生素研制和开发速度的严重滞后,免疫抑制性疾病感染率增加等成为当前危害人畜健康的突出问题。凋节机体免疫系统,可提高机体抵抗病原微生物感染能力。机体免疫系统既能被疫苗接种特异性调节。叉能被一些非特异性物质如免疫调节剂非特异性调节。免疫调节剂包括2 类:免疫增撮荆和免疫抑制剂。B 1 ,3 D 葡聚糖是一种结构复杂的葡萄糖多聚复合物,具有很强的刺激免疫和抗肿瘤活性,是一种极具生物活性的免疫增强剂。本文主要就p 1 ,3 D 葡聚糖的来源、结构特点、免疫调节作用及其机制进行初步探讨。1D 一1 ,3
3、一D 一葡聚糖的来源和结构特点口1 ,3 D 葡聚糖广泛存在于细菌、酵母、蘑菇、谷类和海藻等的细胞壁中。从废酵母中提取争1 ,3 一D 一萄聚糖的方法有酸碱法、酶法、蛋白酶s e v a g e 脱蛋白法、蛋白酶酸碱法、乙酸溶液浸提法、火碱溶液浸提法、有机溶剂法、超声法等。研究表明,酸碱法足从啤酒酵母中提取0 1 ,3 D 葡聚糖的理想途径”J 。根据从酵母细胞壁中提取葡聚糖方法的不同,可得到碱不溶性、碱溶性、酸溶性3 种葡聚糖。p1 ,3 - D - 葡聚糖是口1 ,3 D 吡喃型葡萄糖聚合物,呈梳子状结构。其结构特征是:主链结构为争l ,3 一D 一葡聚糖肾连接方式,侧链结构一般是在主链骨
4、架的c - 6 位置上连接一段葡聚糖苛重复单元( a n -h y d r 0 9 1 u c o s er e p e a t su n j t s ,A G R u s ) 电称为还原性碳端侧链( r e d u c i n gt e r m i n u ss i d cc h a i n ,N T s c ) ,主链结构上将靠近侧链连接处第二二个碳原子称为还原性碳端( t h cs e c o n da n h y d r o g I u c o s ec o n -n e c t e dt ot h er e d u c i n gt e r m i n u s ,S R T ) ,将
5、远离侧链连接处的一端称为非还原性碳端( n o n r e d u c i “gt e r m i n u s ,N S T ) 。葡聚糖链的存在形式有2 种:有以单链形式存在的低缴结构,也有以双股螺旋和三股螺旋形式存在的高级结构。由于其分子内多羟基的相互作用,常形成致密的j 股螺旋结构称为高级结构,具有三螺旋高级结构的B 1 ,3 D 葡聚糖免疫活性强于单链线状低级结构的B _ l ,3D 一葡聚糖。葡聚糖的双螺旋结构对其免疫活性的发挥没有影响。一般认为p 糖苷健是p 1 ,3 D 葡聚糖免疫活性所必需,它的分子量大小( m o l e c u l a rw e i B h t ,M w )
6、 、溶解性域电荷( s o l u b j 】j t y c h a r g e ) 、侧链分支度( d e g r e eo fb r a n c h i n g ,D B ) 、取代基性质和应用剂量及疗程等是决定其免疫调节效能的关键囚索 2 “。从小同的生物中分离到的葡聚糖的分支度和侧链的长度各异,因此其免疫活性有所不同。例如,A j p A k n 葡聚糖主链上平均每3 个葡萄糖基出现一个分支,而曲c c 妇r o m y Jc e M v i 5 i 口e 葡聚糖主链上平均每8 个葡萄糖基出现一个分支,这砦发现都为葡聚糖免疫活性的研究提供r 物质的基础。2p - l ,3 - 胁葡聚糖
7、的免疫调节作用B 1 ,3 D 葡聚糖具有免疫调节作用和潜在的免疫治疗剂作用。体外实验研究表明,B 1 ,3 D 葡聚糖可影响巨噬细胞的形态,细胞因了:T N F a 、I L - 6和I L 1 的释放N o 的释放,溶荫酶的分泌量,过氧化氧的释放,花生四烯酸的代谢,也影响补体激活的蝗藕日期:2 51 21 9作者简介:工盘( 1 9 6 0 - ) ,男,目4 斜究员,博十- 丰耍从事动物营养与免疫学研究,E m a i l :w a n g z h c a uc d uc n* 通讯作者:呙于明( 1 9 6 5 一) ,男,教授,博士生导师,B m a i 】g u o y u m c
8、 a ue d u c n 万方数据4 8 2动物营养学报替代途径和抗体水平的产生 4 。2 1 对免疫细胞活性和功能的影响G u o 等”报道肉仔鸡日粮中添加目1 ,3 一D ,葡聚糖,可显著提高巨噬细胞的吞噬活性,P H A 介导的淋巴细胞转化率和肠道内上皮白细胞中c D 4 + ,c D 8 + 淋巴细胞的百分比及c D 4 + c D 8 + 的比例,并选扦来源于鸡的巨噬细胞系M Q N c s u 进行体外实验表明朋1 ,3 1 ,6 一D 一葡聚糖可诱导巨噬细胞分泌较高水平的l L 1 和N o ,但对I L 一6 的水平无影响。多糖可通过促进巨噬细胞N o 和细胞因子的分泌,增强
9、其活性。J e n e v 等”3 研究表明在海鲈鱼日粮中补充酵母B _ 葡聚糖,可显著提高巨噬细胞的吞噬活性。s u z u k i 等”1 研究表明B1 ,3 1 ,6 一葡聚糖可以通过激活巨噬细胞,刺激T 细胞向辅助性T h l 细胞群分化,提高宿主抵抗病原微生物和肿瘤的能力。口葡聚糖也可影响N K 细胞活性,D i f e n z o 等o :报道酵母B 一葡聚糖可通过与N K 细胞c R 3 受体结合后可激活N K 细胞,使其杀伤能力增强。然而,H i s s 等o 。日粮中添加0 1 ,3 一葡聚糖,对断奶仔猪淋巴细胞转化指数无旦著影响。2 2 影响溶菌酶活性溶菌酶是机体的一种非特
10、异性免疫物质。T a p p e r 等o ”应用体外实验研究表明口1 ,3 一D - 葡聚糖可提高巨噬细胞溶菌酶的分泌量。F i g u e r a s等o ”研究表明,在鱼日粮中添加酵母B 葡聚糖,可通过促进抗微生物溶解蛋白如溶菌酶和补体的产生,刺激巨噬细胞吞噬能力的提高。s a n t a r e m等” 应用争葡聚糖、o 抗原研究了两者合用对大比目鱼免疫机能的影响,发现可显著提高血清中的溶菌酶活性。B a g n j 等口”在海鲈鱼日粮中分别补充酵母B - 葡聚糖,v c 和V E ,结果表明酵母哥葡聚糖可显著提高海鲈鱼的溶菌酶和补体活性。c l c a r y等 ”研究认为,小同剂量
11、和不同侧链结构的B _ 1 ,3 一D 葡聚糖对血清溶菌酶无显著影响。2 ,3 激活补体系统、提高补体活性和产量补体是存在于正常动物与人血清中的一种非特异性防御物质。s u z u k i 等l7J 研究表明酵母葡聚糖可通过与补体因子结合由旁路途径激活补体系统,促进吞噬细胞的吞噬活性,或通过补体系统形成的膜攻击单位( 由补体成分c 5 c 9 组成) 完成细胞溶解作用。单螺旋结构雌,3 一D 一葡聚糖和三螺旋结构0 一,3 一D - 葡聚糖的免疫药理活性存在结构依赖性。三螺旋结构的口一l ,3 一D 一葡聚糖对补体替代途径的激活作用比单螺旋的激活作用强,而单螺旋B1 ,3 - D 一葡聚糖主要
12、激活补体的经典途径。2 4 对细胞因子的影响目前的研究发现,0 一l ,3 一D - 葡聚糖,可以结合到单核巨噬细胞、中性粒白细胞表面上特殊的位点( c R 3 ) ,从而引发一系列免疫反应。如刺激骨髓系统提高单核细胞、中性粒白细胞的数量,提高抗体产量,提高细胞因子如l L 1 、l L 2 、I L 一6 、T N F a 的释放与产量。“ ,也可提高P G E 2 的产量,激活补体系统,促进溶菌酶的释放o “。T a j a 等“i 通过分别应用L P s 、1 ,3 8 D 葡聚糖和霉茼提取物刺激人的整个血细胞,应用E L l s A 和实时R T P c R 方法,检测全过程I L 1
13、 B ,l L _ 8 及其m R N A ,试验表明葡聚糖诱导3h 后,I L l 口及其m R N A 达到最高水平,葡聚糖诱导书h 后可以检测到I L - 8 ,但是L P s 诱导后却不能产生。M u r a t a 等“7 3 研究表明B 一葡聚糖可通过刺激巨噬细胞产生I L - 1 2 ,I L _ 6 ,l L - 1 0 和P o E 2 来调节细胞免疫反鹿。s u z u k i 等7 3 报道 1 ,3 一D 一葡聚糖的免疫调节作用,可导致如I L 一1 2 和T N F a 等细胞因子的释放,这些细胞冈子和大量的其他免疫信号共同作用,通过调节T h l T h 2 的平衡
14、,使T 细胞向T h l 占优势的方向转化。T s u z u k i 等”1 分别应用一种高分子量、三螺旋结构的伊1 ,3 肛葡聚糖s P G 和一种将三螺旋S P G 经0 5m o l LN a o H 处理成单链结构的s P G o H ,刺激人的全血细胞、嗜中性粒细胞P M N 、外周血单核细胞P B M c ,结果说明01 ,3 一D ,葡聚糖的结构变化影响细胞凼子的产量。J u n g等”给断奶仔猪口服酵母p 葡聚糖5 0 g ( d 头) ,3d 后鼻腔感染3m L 猪流感病毒,表明争葡聚糖可显著降低S I v 所导致的猪肺部病变积分,显著抑制猪流感病毒在肺部的复制,通过对争葡
15、聚糖+ 猪流感病毒接种处理组的试验猪支气管肺泡囊冲洗液中I F N 一7 和N o 含量分析,发现这2 种物质含量显著高于其他试验组,说明0 葡聚糖可通过促进免疫细胞产生I F N 7 和N o ,来抵抗病毒的感染。2 5 免疫佐剂作用0l ,3 ,D 葡聚糖可作为免疫佐剂,促进抗体的产生。B e n d a 等在猪上试验发现啤酒酵母多糖町以明显促进小牛血清白蛋白抗体的产生,同时酵母多糖也可促进绵羊血清中H s A ( 人白蛋白) 抗体水平。H i s s 等”1 应用酵母细胞壁成分B 一1 ,3 - 葡聚糖研究了其对断奶仔猪免疫机能的影响,结果表明可 万方数据增刊王忠等:B 一1 ,3 一D
16、 葡聚糖的免疫调节作用及其机制研究进展显著提高P R R s 扰体滴度。K r a k o w s “等阻“评价了怀孕母猪进行非特异性免疫调节对初乳的免疫学价值以及乳猪生长发育和健康状况的影响,结果表明对怀孕母猪进行非特异性免疫刺激,可以显著提高母猪血清中和初乳中总蛋白、I g G 水平以及溶菌酶活性。I n s t a n e s 等“1 探求口一1 ,3 一D 一葡聚糖的佐剂效应,结果表明B 一1 ,3 一D 一葡聚糖可以提高小鼠对o v A 变态原的反应。L e h n e 等“】应用水溶性酵母B l ,3 D 葡聚糖( s B G ) 在健康人群试验中表明,口服s B G 可显著提高唾
17、液巾I g A 水平,每天口服4 0 0m g ,连续口服4d ,无毒副作用。另外,酵母葡聚糖也能提高鱼体I g M 抗体水平,增强鱼类特异性免疫应答水平“ 。F i g u e r a s 等”3 应用酵母p 1 ,3 D 葡聚糖作为疫苗免疫佐剂使用的效果,给t u r b o t 接种该免疫佐剂的时间为:在疫苗免疫前、与疫苗同时使用和接种疫苗后再用,结果表明在接种疫苗后再注射葡聚糖,可以显著提高机体的抗体水平和溶菌酶活性。这个实验也表明,葡聚糖作为疫苗免疫佐剂使用时,两者之间的使用顺序至关重要。2 6 其他免疫调节作用研究结果表明,机体针对p 葡聚糖的免疫反应不同于针对细菌脂多糖L P s
18、 的免疫反应。L P s 可导致免疫细胞P M N s 明显增加,然而口l ,3 一D 一葡聚糖主要诱导巨噬细胞的显著增加”J 。V e r e s c h a g i n等隧1 研究表明水溶性争l ,3 D 葡聚糖可提高小鼠抵抗L P s 诱导的应激的能力。s o l t y s 等0 7 3 研究发现口一葡聚糖可以改变L P s 诱导的免疫反应。3p 1 ,3 - 葡聚糖的免疫调节作用机制3 1通过多糖受体发挥作用大量研究表明,B 一1 ,3 D 葡聚糖是通过结合到单核细胞、巨噬细胞、嗜中性细胞和N K 细胞表面的葡聚糖受体发挥作用。Y a n 等口。从受体水平揭开了酵母一争葡聚糖作用于补
19、体3 型受体介导抗肿瘤效应,他认为:许多免疫细胞如巨噬细胞、N K 细胞、巾性粒细胞上存在补体3 ( c R 3 ) 受体,该受体含有2个功能域,一个与补体3 裂解片段( i c 3 b ) 结合,称为i c 3 b 结合位点;另一个结构域与0 一葡聚糖结合,称作凝集素( 1 e c t i n ) 位点。巨噬细胞、N K 细胞、中性粒细胞通过补体3 ( c R 3 ) 受体结合位点,可以结合l c 3 b 调理的肿瘤细胞,但此时并不能杀伤肿瘤细胞,只有c R 3 的凝集素结合位点与B 一葡聚糖结合后,使上述免疫细胞处于预激活化状态,通过i c 3 b为纽带,使效应细胞和靶细胞结合在一起,才能
20、杀伤肿瘤细胞。B _ 葡聚糖介导的细胞毒素作用可被抗c R 3 的抗体所抑制。E n g s t a d 等R 靶认为p 葡聚糖的作用机制是通过调节一些细胞如巨噬细胞上的细胞受体而发挥作用。而且J o e g e n s e n 等o “认为哺乳动物巨噬细胞和单核细胞具有特异性的p 葡聚糖受体,在0 一葡聚糖存在的情况下,能够产生一些如白三烯、细胞因子和前列腺素等免疫调节物质。M u e l l e r 等”3 研究表明,1 ,3 廿D 一葡聚糖特异性受体,存在于单核细胞和臣噬细胞表面,随着葡聚糖配体结合到单核细胞表面受体上后,可导致N F k B 激活,I L 一6 m R N A 的表达以
21、及葡聚糖的内化。近几年研究也表明,多糖也可以通过作用于T o n 样受体( T L R s ) 介导免疫效应,酵母一0 多糖可通过T L R 2 澈活转录因子N F k B ,进而启动T N F - a基因转录,促进T N F a 的产生。最新研究也表明,酵母一争葡聚糖也可通过结合于单核巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞上的树突状细胞相关c 型凝集素一l ( d e c t i n 一1 ) 受体介导免疫反应,如介导于巨噬细胞,产生T N F a 船。3 “。3 2 通过调节相关基因表达量发挥作用多糖促进细胞因子的分泌,原因在于促进细胞因子基因表达。在免疫应答反应中,有几种基因的表达牵涉其中,如
22、i N o s 基因常在转录水平上被N F _ k B 所调节。Y o u n 2 等4 研究r 酵母多糖促进巨噬细胞T N F 合成的分子机制,发现酵母多糖可显著提高N F k B 活性,进而提高T N F 基因启动子活性和T N F 的表达。3 3 通过影响免疫细胞的信号传导发挥作用3 3 1 对N o 产量的影响N o 是机体内一种主要的具有广泛生物活性的细胞信号分子,它可参与神经、免疫等渊节作用,从而如影响T 淋巴细胞的增殖、T 淋巴细胞和巨噬细胞的细胞因子的分泌、增强巨噬细胞杀灭微生物和肿瘤细胞的能力等。免疫调节剂可刺激巨噬细胞表面i N o s 表达,诱导巨噬细胞产生大量的N O
23、,抑制病原微生物的生长。o h n o 等1 ”研究表明口一1 ,3 一D 一葡聚糖可促进巨噬细胞N o 的释放。L u v o n e 等应用溶解在0 0 1 的D M s O 中的口一1 ,3 D 一葡聚糖溶液,刺激单核巨噬细胞J 7 7 4 ,单独可显著提高N o产量,且N o 的产量与水溶性B _ 1 ,3 一D 一葡聚糖刺激量呈现剂量浓度效应,w e s t e r nb l o t i n g 检测结果也 万方数据4 8 4动物营养学报表明j N O s 蛋白的表达产量随p l ,3 - D 一葡聚糖添加量的提高而增加。3 3 2 对钙离子传导的影响细胞内钙离子是一种重要第二信使分
24、子,细胞内c a 针激活蛋白激酶C ( P K c ) ,与D A G 有协同作用,共同促进其他信息传递蛋白及效应蛋白活化,对细胞免疫功能起主要作用,如调节淋巴细胞的分裂增殖、促进T 淋巴细胞I L 一2 的释放、介导巨噬细胞的吞噬作用等。陈宏亮等o ”研究r 香菇多糖可以升高脾细胞内的c a ”浓度、促进脾淋巴细胞产生N O 。3 3 3 对c A M P 、c G M P 的影响c A M P 、c G M P 是细胞内重要的第二信使分子,c G M P 作用与c A M P 相反,细胞增殖时细胞内c A M P 浓度升高细胞增殖停止时,c G M P 浓度升高。研究表明葡聚糖可调节淋巴细
25、胞内c A M P 、c G M P 浓度,对机体免疫功能起调节作用0 7 。3 3 4 对前列腺索分泌的影响前列腺素对免疫细胞的活化和抗体的合成具有抑制作用。c l e a r y 等 4 1 报道口一1 ,3 一D 一葡聚糖可促进体外培养的小鼠腹腔巨噬细胞前列腺素E 2 和l L 1的分泌。F a l c h 等1 ”研究表明酵母多糖通过与肺巨噬细胞表面的葡聚糖受体结合促进其前列隙素的分泌。c a s t r o 等”3 研究认为p 1 ,3 一葡聚糖可影响花生四烯酸的代谢。3 3 5 其他信号途径p 葡聚糖可诱导巨噬细胞内P K A 的活性,可通过激活肌醇磷脂激酶、蛋白激酶c 、s r
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 13 聚糖 免疫 调节作用 及其 机制 研究进展
限制150内