孔石莼多糖的制备及免疫调节、抗肿瘤活性研究

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孔石莼(Ulva pertusa Kjellm)是石莼属的一种可食用绿藻,分布广泛于我国辽宁、河北、山东和江苏等沿海省份。多糖是海藻中的主要活性物质之一,具有多种生物活性,如免疫调节、抗肿瘤、抗凝血、抗氧化、降血脂等。本论文采用水提醇沉的方法获得孔石莼粗多糖,进一步利用柱层析技术分离纯化得到三个多糖组分,检测其理化性质,初步探索其结构,探究了孔石莼多糖的免疫调节活性及其机制和抗肿瘤活性。主要的研究内容和结果如下:(1)提取纯化制备出孔石莼多糖。采用水提醇沉的方法得到孔石莼粗多糖UPP,多糖溶出率为16%左右。利用离子交换柱和凝胶色谱柱对UPP进行了分离纯化,共获得三个多糖组分UPP-1、UPP-2和UPP-3。(2)孔石莼多糖的理化性质和结构。对得到的粗多糖和三个组分多糖的理化性质进行分析,结果显示UPP、UPP-1、UPP-2和UPP-3的总糖含量分别为39.86%±3.71%、45.50%±4.34%、44.48%±3.76%和42.55%±2.12%,蛋白含量分别为2.28%±0.14%、1.20%±0.10%、0.37%±0.07%和0.76%±0.09%,糖醛酸含量分别为25.11%±1.17%、24.47%±6.53%、31.31%±2.21%和31.50%±1.73%,硫酸基含量分别为14.06%±4.77%、26.01%±8.13%、9.86%±3.24%和13.32%±6.56%。紫外扫描图谱显示在260nm和280 nm处无吸收峰,表明孔石莼多糖几乎不含核酸和蛋白质。红外图谱显示粗多糖与三个组分多糖均具有多糖特征吸收峰。扫描电镜结果显示UPP、UPP-2和UPP-3的形态均为片状结构,而UPP-1与前三者不同,其形态以丝状为主。UPP-1、UPP-2和UPP-3的分子量(Mn)分别为376.7k Da、57.21 k Da和131.13k Da,单糖组成分析显示三个组分多糖均含有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸和甘露糖醛酸。(3)孔石莼多糖的免疫调节活性。采用CCK8法进行细胞活力实验,结果显示孔石莼多糖UPPs 1-3在10-1000μg/m L浓度范围内能促进RAW264.7巨噬细胞增殖;中性红摄取实验显示UPPs 1-3在10-800μg/m L浓度范围内能促进细胞吞噬作用;不同浓度(10、25、50和100μg/m L)UPP-1可以显著促进细胞释放NO,UPP-2和UPP-3只在高浓度下有作用;UPP-1在10-100μg/m L浓度范围内,能显著促进细胞分泌TNF-α,在100μg/m L时,对细胞分泌IL-6有显著促进作用,低浓度时,促进效果不明显。(4)孔石莼多糖的免疫调节机制。UPP-1处理的巨噬细胞与未处理的细胞相比,共4747个差异基因,其中2416个基因上调,2331个基因下调。上调的基因显著富集于“Nod样受体信号通路(NOD-like receptor signaling pathway)”和“肿瘤坏死因子信号通路(TNF signaling pathway)”,提示UPP-1可能是通过激活这两条信号通路来发挥免疫作用的;差异代谢产物共94个,上调77个,下调17个,KEGG富集分析结果显示,“氨基酸生物合成”、“甘油磷脂代谢”和“碳代谢”三条通路显著富集。(5)孔石莼多糖的抗肿瘤活性。UPP-1和UPP-2对肠癌和卵巢癌细胞增殖均具有抑制作用,当多糖浓度为10.0 mg/m L时,UPP-1和UPP-2对肠癌细胞的抑制率分别为96.67%和95.00%;对卵巢癌细胞的抑制率分别为61.00%和90.00%,说明其具有一定的抗肿瘤活性。
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