“藍色食物”來源多糖的免疫調(diào)節(jié)活性研究進展

海洋食物命名為“藍色食物”。相比于陸地食物，“藍色食物”可提供更為優(yōu)質(zhì)和豐富的蛋白質(zhì)、維生素以及不飽和脂肪酸、多糖、膳食纖維與礦物質(zhì)等，并且部分深海提取物已轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)品和保健品/藥品。多糖是海洋動植物中重要的生物活性大分子，具有抗衰老、抗炎、抑菌、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)功能等多種生物活性。多糖類物質(zhì)調(diào)節(jié)機體免疫反應(yīng)是當(dāng)前的研究熱點之一。

因此，集美大學(xué)谷福蝶，周 鈺、劉慶梅等綜述了“藍色食物”來源多糖的免疫調(diào)節(jié)活性研究進展，主要闡述軟體類海洋動物及海藻中糖類營養(yǎng)組分對天然/適應(yīng)性免疫細胞和免疫應(yīng)答的調(diào)控作用，并重點關(guān)注促炎類多糖和抑炎類多糖的不同應(yīng)用，及與體內(nèi)益生菌的互作和在腸道微生態(tài)平衡中的作用，以期為基于“藍色食物”來源多糖免疫調(diào)節(jié)功能的食品研發(fā)提供理論支撐。

1 “藍色食物”來源多糖簡介

“藍色食物”來源多糖的分類

依據(jù)來源劃分，海洋多糖可以分為海洋植物多糖、海洋動物多糖和海洋微生物多糖3 類；海洋植物多糖中海藻多糖含量豐富，是海洋多糖藥物開發(fā)的重要資源；海洋動物多糖包括甲殼動物中殼聚糖、軟骨魚骨中硫酸軟骨素、文蛤中糖胺聚糖等。依據(jù)糖類及其結(jié)合的其他生物大分子，海洋多糖可分為脂多糖、純多糖、肽聚糖及糖蛋白等，常見的純多糖有葡聚糖、氨基葡聚糖；依據(jù)主鏈結(jié)構(gòu)可分為直鏈多糖和支鏈多糖，支鏈多糖大多具有包括免疫調(diào)節(jié)活性在內(nèi)的多種生物功能。

“藍色食物”來源多糖的制備方式

“藍色食物”來源多糖的制備方式主要包括水提法、酸堿處理法、超聲波提取法、微波提取法及酶解 法等，也包括混合提取法 。在“藍色食物”來源多糖的制備過程中，為得到純度較高的多糖往往需要進一步純化，根據(jù)多糖性質(zhì)的不同，常用的分離純化方法主要有柱色譜法、季銨鹽沉淀法、分步沉淀法和膜分離法等。

“藍色食物”來源多糖的應(yīng)用

海洋多糖的抗菌性、抗腐蝕性、抑制蛋白質(zhì)變性、抑制淀粉老化、抑制脂肪酸化、保濕和脫水性顯示出其在食品工業(yè)中的巨大應(yīng)用潛質(zhì)。與化學(xué)添加劑相比，海洋多糖更為安全、健康，可作為增稠劑、凝膠劑和保鮮劑。海洋多糖在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域也具有廣泛應(yīng)用，如藥物遞送、組織工程、傷口敷料和傳感器等。

綜上，海洋中的多糖類物質(zhì)來源廣泛、種類豐富、應(yīng)用前景廣闊。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)多糖類物質(zhì)對免疫系統(tǒng)的良好調(diào)節(jié)作用是其發(fā)揮生物活性和維持機體健康和穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素。由于機體免疫細胞亞群豐富多樣，在不同的器官、疾病、應(yīng)激刺激下所發(fā)揮的作用不盡相同，而多糖類物質(zhì)如何在復(fù)雜的外界和內(nèi)部因素干預(yù)下調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)是當(dāng)前研究的重要科學(xué)問題。

2.“藍色食物”來源多糖對天然免疫細胞的調(diào)節(jié)作用

本文基于巨噬細胞、樹突狀細胞（DCs）、自然殺傷細胞（NK）等不同天然免疫細胞，闡釋“藍色食物”來源多糖的天然免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)活性。

“藍色食物”來源多糖對巨噬細胞的影響

巨噬細胞可以直接吞噬病毒感染的細胞或自發(fā)癌變的腫瘤細胞，并分泌細胞因子、趨化因子等募集其他免疫細胞，直接或間接作用于組織細胞和炎癥反應(yīng)。因此，靶向調(diào)節(jié)巨噬細胞能夠很好地干預(yù)免疫反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展。

目前“藍色食物”來源多糖調(diào)節(jié)巨噬細胞的功能已有大量研究。研究發(fā)現(xiàn)，從三角藻中提取一種硫酸酯多糖可以通過提高巨噬細胞活力、上調(diào)部分細胞因子的表達從而增強其免疫調(diào)節(jié)活性。盤菜藻中的多糖可以增強巨噬細胞活力、促進巨噬細胞的增殖能力。從褐藻中分離得到的巖藻多糖硫酸酯以及從囊藻中提取的硫酸多糖均可通過激活核因子 κ B（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，刺激RAW264.7細胞釋放一氧化氮和炎癥因子腫瘤壞死因子（TNF）-α、白細胞介素（IL）-1β、IL-6和IL-10，從而促進其免疫增強能力。

從海參內(nèi)臟中分離得到一種新多糖，可以通過激活Toll樣受體4介導(dǎo)的MAPK和NF-κB信號通路，增強RAW264.7細胞的吞噬活性。源自合浦珠母貝的糖胺聚糖能夠增強巨噬細胞對中性紅及異硫氰酸熒光素標(biāo)記大腸桿菌的吞噬能力。源自合浦珠母貝的糖胺聚糖能夠增強巨噬細胞對中性紅及異硫氰酸熒光素標(biāo)記大腸桿菌的吞噬能力。

“藍色食物”來源多糖對DCs的影響

DCs是目前已知的抗原遞呈能力最強的天然免疫細胞，DCs功能受損會嚴重損害宿主正常免疫防御過程，是多種免疫失調(diào)疾病的主要發(fā)病機制之一，抑制DCs激活可以治療慢性炎癥和自身免疫性疾病。

目前，“藍色食物”來源多糖對DCs發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的研究較為廣泛。研究發(fā)現(xiàn)，泡葉藻硫酸多糖可以誘導(dǎo)骨髓來源樹突狀細胞（BMDC）中的共刺激分子上調(diào)和促炎細胞因子的產(chǎn)生，進而促進DCs成熟。刺松藻多糖可直接誘導(dǎo)人外周血DCs的BDCA1＋和BDCA3＋亞群的活化，上調(diào)MHC-I類和II類的功能，并誘導(dǎo)促炎因子的產(chǎn)生，從而增強DCs的免疫活性。巖藻多糖能夠刺激DCs發(fā)揮免疫功能，提高化療藥劑處理后DCs的表面標(biāo)志物表達和異源增殖能力。

“藍色食物”來源多糖對NK細胞的影響

NK細胞能夠介導(dǎo)天然免疫應(yīng)答，是天然免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵細胞。當(dāng)前海洋植物來源的糖類物質(zhì)調(diào)控NK細胞的相關(guān)報道較多。研究發(fā)現(xiàn)，利用刺松藻多糖處理NK細胞，發(fā)現(xiàn)NK細胞表面CD69表達上調(diào)并產(chǎn)生一些細胞毒性物質(zhì)，表明刺松藻多糖可以有效激活NK細胞。從馬尾藻中提取多糖，通過靶細胞釋放相關(guān)實驗證實了該多糖可以增強NK細胞的殺傷活性。從海參中提取糖胺聚糖，發(fā)現(xiàn)其能夠提高環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)免疫抑制小鼠NK細胞的細胞毒性和標(biāo)記酶活性，證明該多糖對機體的先天免疫有一定程度的恢復(fù)作用。

天然免疫細胞是機體對抗外源物質(zhì)或病原體的第一道防線，多種“藍色食物”中的糖類物質(zhì)能夠發(fā)揮良好的調(diào)控天然免疫細胞的作用，其調(diào)控機理如表1所示。

3“藍色食物”來源多糖對適應(yīng)性免疫細胞的調(diào)節(jié)作用

適應(yīng)性免疫系統(tǒng)主要包括細胞免疫和體液免疫，是免疫系統(tǒng)的第三道防線，在機體中主要發(fā)揮特異性殺傷作用。在細胞免疫中，T細胞在不同免疫應(yīng)激狀態(tài)下可以分化為不同的細胞亞群：輔助性T細胞、殺傷性T細胞及調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）。不同細胞亞群分泌細胞因子會導(dǎo)致相關(guān)免疫疾病或者免疫逃逸性疾?。ㄈ缒[瘤、過敏、炎癥、病毒感染等）的發(fā)生。許多研究發(fā)現(xiàn)“藍色食物”來源的多糖對適應(yīng)性免疫細胞具有一定的調(diào)節(jié)作用，可以抑制相關(guān)疾病的發(fā)生。

“藍色食物”來源多糖對輔助性T細胞的影響

在促炎反應(yīng)中輔助性T細胞中Th1和Th2占有主要地位，兩者功能不同并分泌不同的細胞因子；Th1細胞分泌IL-2、IL-12、IFN-γ、TNF-α等，參與細胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)；Th2細胞分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10等，促進體液或過敏反應(yīng)。

目前有關(guān)“藍色食物”來源多糖對輔助性T細胞的免疫調(diào)節(jié)作用已有大量研究。裙帶菜多糖能夠激活小鼠脾臟中Th1細胞因子IFN-γ和IL-12的免疫反應(yīng)，抑制Th2細胞因子水平，并降低IgE水平?！八{色食物”中的海藻多糖對輔助性T細胞有免疫調(diào)節(jié)作用。采用高壓降解方法制備降解的壇紫菜硫酸多糖對Th1和Th2細胞的調(diào)控作用較未降解增強。

“藍色食物”來源多糖對細胞毒性T淋巴細胞的影響

細胞毒性T淋巴細胞（CTLs）對清除病毒或細菌等外來物質(zhì)至關(guān)重要，并且在現(xiàn)代個性化癌癥免疫治療中也發(fā)揮關(guān)鍵作用。CTLs主要通過兩種常見的殺傷途徑執(zhí)行其效應(yīng)器功能：裂解顆粒和Fas/Fas配體途徑。CTLs與NK細胞構(gòu)成機體抗病毒、抗腫瘤免疫的重要防線。

目前的研究表明CTLs在免疫監(jiān)測和抗腫瘤免疫中發(fā)揮直接或間接的作用。利用一種新型海藻硫酸寡糖MS80注射治療腫瘤小鼠，發(fā)現(xiàn)該糖可以顯著增加CD8＋T細胞浸潤，抑制攜帶4T1小鼠原發(fā)性腫瘤，發(fā)揮良好的抗腫瘤作用。裙帶菜提取多糖對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的C57BL/6免疫抑制模型小鼠的影響，發(fā)現(xiàn)小鼠脾臟CD8＋T細胞比例顯著增加，判定裙帶菜多糖可以作為一種很有前景的海洋天然免疫刺激劑。

“藍色食物”來源多糖對Treg的影響

Treg能夠識別靶細胞MHC分子所提呈的T細胞受體-抗原肽，并發(fā)揮一定免疫抑制作用。針對過敏反應(yīng)和一些自身免疫性疾病，Treg的增強則能發(fā)揮良好的抑制疾病發(fā)生發(fā)展的作用。因此，Treg成為許多免疫疾病治療的靶點。

麒麟菜硫酸寡糖對Treg的上調(diào)率為22.2%～97.1%，并通過釋放IL-10、減少嗜堿性粒細胞脫顆粒從而減輕小鼠過敏反應(yīng)。龍須菜硫酸寡糖能促進Treg分化和相關(guān)細胞因子分泌，顯著抑制效應(yīng)CD4+T細胞增殖。含有從壇紫菜和龍須菜中提取出的紅藻多糖的泡騰片能夠提高小鼠血清IL-10、TGF-β的水平，并上調(diào)脾臟CD4+Foxp3+Treg的數(shù)量，從而減輕卵白蛋白誘導(dǎo)的過敏反應(yīng)。

適應(yīng)性免疫細胞存在于人體出生以后逐漸建立的后天防御系統(tǒng)中，只針對某一特定病原體或異物發(fā)揮作用。多種“藍色食物”來源多糖能夠通過調(diào)控適應(yīng)性免疫細胞進而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，其調(diào)節(jié)機理如表2所示。

4“藍色食物”來源多糖在免疫穩(wěn)態(tài)及免疫類相關(guān)疾病中的應(yīng)用

多糖由于結(jié)構(gòu)及類別的不同，其性質(zhì)也會存在一定差異，有研究表明部分“藍色食物”來源多糖具有增強機體炎癥反應(yīng)（“促炎”）和抑制機體炎癥發(fā)生（“抑炎”）的雙重作用。

促炎“藍色食物”來源多糖在抗腫瘤和免疫佐劑中的作用

研究發(fā)現(xiàn)“藍色食物”來源多糖可以促進巨噬細胞活化、DCs抗原遞呈等天然免疫細胞的作用，從而對機體發(fā)揮一定免疫調(diào)節(jié)作用，并通過促使腫瘤細胞凋亡及抑制腫瘤細胞生長周期，從而達到抗腫瘤目的。研究還發(fā)現(xiàn)“藍色食物”來源多糖可以促進DCs成熟，可作為佐劑應(yīng)用于疾病治療中，在抗腫瘤輔助藥物研發(fā)中具有極大的潛力。

目前，多數(shù)研究采用多糖與腫瘤細胞體外共培養(yǎng)的方式驗證多糖的腫瘤生長抑制能力。多糖也可以通過增強機體免疫功能，從而抑制腫瘤的生長，鮑魚內(nèi)臟和肌肉多糖可以通過免疫增強作用制腫瘤細胞增殖和存活。

抑炎“藍色食物”來源多糖在調(diào)節(jié)自身免疫疾病和炎癥中的作用

自身免疫疾病的發(fā)生主要由于自身免疫系統(tǒng)功能紊亂，對自身組織器官進行攻擊所致，往往出現(xiàn)多靶點的免疫激活，因此無法用單一藥物治療。“藍色食物”來源的抑炎活性多糖作為一種特殊食品原料，為調(diào)節(jié)自身免疫疾病和炎癥中提供了一種很好的防御策略。

“藍色食物”來源多糖對免疫細胞的調(diào)控作用可在其對疾病的控制中直觀體現(xiàn)，其調(diào)節(jié)機理如表3所示。

“藍色食物”來源多糖對機體腸道微生態(tài)-免疫平衡的影響

腸道菌群在機體健康維持、營養(yǎng)代謝和免疫穩(wěn)態(tài)等方面具有非常重要的作用。大量研究證明“藍色食物”來源多糖可以通過調(diào)控腸道菌群的微生態(tài)平衡改善腸道健康問題，對保證人體健康、預(yù)防疾病具有重要作用。

圖1總結(jié)了“藍色食物”來源多糖在調(diào)控巨噬細胞、DCs、NK細胞等天然免疫細胞及輔助性T細胞、CTLs、Treg等適應(yīng)性免疫細胞分化和功能中的作用機制。

5 結(jié)語

海洋中的多糖是豐富的活性物質(zhì)資源，具有開發(fā)利用潛力。目前“藍色食物”來源多糖的生物功能已得到許多實驗驗證，其具有免疫抑制活性、調(diào)節(jié)免疫穩(wěn)態(tài)等功能，能夠調(diào)控巨噬細胞、DCs、NK細胞等天然免疫細胞及輔助性T細胞、CTLs、Treg等適應(yīng)性免疫細胞的分化和功能，然而還缺乏關(guān)于機理的深入研究，限制了其作為功能食品及在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。主要原因在于：

1）大多數(shù)報道僅限于研究“藍色食物”來源多糖對免疫細胞亞群的影響，如何調(diào)節(jié)免疫細胞的激活和分化以及具體機制的研究還不夠深入；

2）雖然對“藍色食物”中多糖在免疫調(diào)節(jié)方面的積極作用已有了解，但它們在免疫穩(wěn)態(tài)和其他器官穩(wěn)態(tài)中的細胞毒性作用仍不清楚；

3）許多多糖類物質(zhì)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的研究主要依賴于免疫學(xué)相關(guān)細胞系，但無限傳代的細胞系雖能保持部分免疫學(xué)特征，但更多地呈現(xiàn)出癌細胞特性，故利用其評估“藍色食物”來源多糖的免疫調(diào)節(jié)作用具有明確的局限性。

因此，今后的研究應(yīng)更加關(guān)注“藍色食物”來源多糖針對靶向免疫細胞的作用，及其調(diào)控腸道微生態(tài)和免疫細胞的互作關(guān)系，以此豐富和完善海洋多糖對免疫系統(tǒng)的調(diào)控作用知識體系，從而針對目前臨床難以解決的腫瘤、自身免疫性疾病等，開發(fā)基于“藍色食物”來源多糖的功能性食品或特殊醫(yī)學(xué)用途食品，以及在飲食中直接攝入調(diào)控機體免疫系統(tǒng)的營養(yǎng)組分，從而推動“藍色食物”的高值化利用。

本文《“藍色食物”來源多糖的免疫調(diào)節(jié)活性研究進展》來源于《食品科學(xué)》2023年44卷第13期272-280頁，作者：谷福蝶,周鈺,陳慧瑩,等。