羧甲基化五味子多糖的制备、结构表征及其对PCB126致免疫毒性的干预研究

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五味子(Schisandra chinensis(Turcz.) Baill.)属木兰科植物五味子的成熟果实,主产于我国黑龙江、辽宁、内蒙古等地,是一种较为常见的滋补性中药,具有极高的药用和食用价值。本课题组前期研究发现,五味子多糖具有抗氧化、抗肿瘤和免疫调节等多种药理活性,但其纯化五味子多糖组分的水溶性不理想,制约了其活性的发挥和广泛应用。因此,如何对五味子多糖进行结构修饰改善其水溶性和活性是当今研究的热点课题之一。目前对于多糖的结构修饰主要有:物理修饰(超声波法、γ-射线法等)和化学修饰(硫酸酯化、羧甲基化和乙酰化等),多糖经修饰后可显著提高其水溶性和生物活性,但目前关于五味子多糖结构修饰方面的相关研究鲜有报道。因此,本论文以五味子多糖为研究对象,对其进行羧甲基化结构修饰,并研究羧甲基化后五味子多糖的结构和其对PCB126致机体免疫毒性的干预作用。为五味子多糖功能食品和药物的研究开发提供科学依据,并为五味子资源的高效利用提供新途径。  主要研究内容如下:  (1)响应面分析法优化五味子多糖羧甲基化工艺。按照Box-Benhnken中心合试验设计原理,以羧甲基化五味子多糖(CSP)的得率及羧甲基化的取代度(DS)为响应值,以单因素实验数据为基础,进行响应面分析试验,考察反应温度、反应时间和氯乙酸用量对得率及DS的影响。结果得到最优的合成工艺条件为:反应温度63℃,反应时间4.5 h,氯乙酸的用量为0.83 g;最优的工艺条件下所制得的CSP的得率为88.4±1.7%,取代度为0.72±0.02;优化条件下得到的CSP的水溶性得到明显改善,溶解度为0.5 mg/mL,是原多糖溶解度的5倍。可见,该合成工艺下的羧甲基化五味子多糖的得率和取代度均较高,且水溶性好,可应用于羧甲基化五味子多糖的制备。  (2)羧甲基化五味子多糖的纯化及结构表征。采用DEAE-52纤维素对CSP进行纯化,得到纯化组分CSP1和CSP2。经IR测定,两多糖组分均存在羧甲基特征峰(在1600 cm-1和1420 cm-1处有强吸收峰,为-COO-的特征吸收峰),表明五味子多糖已成功羧甲基化;经HPSEC-MALLS-RI联用测定,CSP1和CSP2的分子量分别为:1.698×104 Da和2.652×104 Da,多分散系数分别为1.725和1.360;经GC-MS分析得到CSP1主要由甘露糖、葡萄糖和半乳糖构成,其摩尔比为1:44.84:3.71,CSP2主要由甘露糖、葡萄糖和半乳糖构成,其摩尔比为1:63.52:3.91;采用CD、AFM和SEM对羧甲基化五味子多糖的构象和分子形貌进行了研究。CD结果说明,五味子多糖经羧甲基化后,其CD谱图发生显著变化,表明羧甲基化引起了多糖立体构象的变化及多糖链不对称性的增加;AFM结果说明CSP1和CSP2在水溶液中呈聚集状,分子链厚度在0.1-1 nm之间;SEM图说明CSP1和CSP2固体呈片状和碎屑状聚集,形貌几乎无规整性,为无定型结构固体。  (3)羧甲基化五味子多糖对PCB126致免疫毒性的干预研究。采用不同剂量PCB126(0.5μg/kg、5μg/kg、50μg/kg、250μg/kg和500μg/kg)对ICR小鼠经口暴露,考察不同天数(3天、5天和7天)暴露后,PCB126对小鼠机体免疫毒性作用。结果表明,与空白对照组相比,PCB126可显著抑制小鼠体重的增长,并可显著降低小鼠脾脏和胸腺指数,降低胸腺和脾脏的SOD活力,升高MDA含量,并且显著降低小鼠血清中TNF-α、IFN-γ和IL-2水平,可见,PCB126对机体免疫具有较强的抑制作用;此外,当染毒剂量大于50μg/kg,染毒天数大于5天时,PCB126对各指标均具有显著的抑制作用(P<0.05),因此,建立以50μg/kg PCB126染毒5天的小鼠免疫抑制模型,通过灌胃给予CSP1来研究其营养干预作用。结果表明,不同剂量的CSP1(400 mg/kg、200 mg/kg和100 mg/kg)对PCB126所致的免疫器官抑制均具有较好的改善作用,可不同程度恢复PCB126所致的体重增长抑制,并提高小鼠的胸腺和脾脏指数,提高胸腺和脾脏的SOD活力,降低两种免疫器官的MDA含量;此外,不同剂量的CSP1可不同程度恢复染毒小鼠血清中TNF-α、IFN-γ和IL-2水平;可见,不同浓度CSP1均能在一定程度上改善PCB126所致机体免疫毒性,尤其是CSP1高剂量组效果较优,说明羧甲基化五味子多糖具有较好的体内免疫增强活性。
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