多糖是存在于天然植物和真菌中的成分,早期一般認為多糖成分幾無生物活性。20世紀80年代研究發現,有些多糖有抗癌活性,從而引起了學者重視。21世紀以來,有關多糖研究發展迅速。最新研究表明,β-1,3-D-葡聚糖具有天然生物治療的獨特效應。
1 β-1,3-D-葡聚糖的來源
國內外研究發現,β-1,3-D-葡聚糖為某些植物的成分,如海洋植物海帶、真菌類繡球菌和黑酵母發酵生成的細胞成分。
1.1 海帶活性成分
海帶為海帶科植物Laminaria japonia Aresch的干燥葉狀體,為食藥同源。中國藥典曾有收載[1]。海帶為卷曲折疊成團狀,或纏結成把。全體呈現褐色或綠褐色,表面附有白霜。用水浸軟則膨脹成扁平帶狀,長50~150 cm,寬10~40 cm,中部軟厚,邊緣較湵而呈波狀。類草質,殘存柄部偏圓柱狀,氣腥味咸[2]。
1.2 繡球菌活性成分
繡球菌為真核生物菌菇類的一種,又名繡球蘑、繡球茸等。子實體肉質,由粗壯柄上發出分枝,枝端為元數曲折的瓣片,猶如繡球,因此稱為繡球菌。球菌生長在海拔2500~3000 m處,生長緩慢,熟期較長。日本臨床應用數據表明,大量食用繡球菌者患腫瘤的風險顯著降低。繡球菌分布于日本、美國、加拿大、澳大利亞等國。我國主要分布在東北地區。近年,我國福建、浙江、吉林、山東和四川等地先后進行了人工栽培試驗研究,已基本取得成功。
1.3 由酵母發酵生成的細胞成分
Aureobasidium pullatans株黑酵母發酵可產生β-1,3-D-葡聚糖。日本生產的黑酵母Beta Glucan凝膠,其原料由黑酵母發酵而得。美國專利產品Beta-1,3-D-Glucan(Glucan300?)其原料從Saccharomyces Corvisiase酵母細胞壁衍化而得[3]。
2 β-1,3-D-葡聚糖的提取研究
2.1 β-1,3-D-葡聚糖的結構
β-1,3-D-葡聚糖為可溶性三糖,結構式見圖1。
2.2 β-1,3-D-葡聚糖的提取
提取β-1,3-D-葡聚糖一般可用蒸餾水于90~100 ℃加熱回流提取,離心提上清,加熱濃縮,用氯仿-正丁酵去蛋白,用72 %乙醇沉淀多糖。
2.3 純化技術
從多糖混合物中分離β-1,3-D-葡聚糖,一般可用凝膠過濾法,亦即應用“分子篩”原理的分離純化技術。如海帶中除了含有β-1,3-D-葡聚糖外還含有大分子多糖昆布素,通過凝膠柱可分離除去大分子物質,小分子三聚糖可用水洗脫[4]。
3 β-1,3-D-葡聚糖的天然生物治療效應機制
3.1 生物治療的發展
生物治療(biotherapy)是用外源給予機體某些生物活性物質,通過調節腫瘤患者自身的防衛機制以取得抗腫瘤的效應。生物反應調節劑(biological response modifier,BRM)是一類具有生物活性和抗腫瘤活性的生物制劑。1978年這一概念首先提出[5],隨著細胞因子的研究和應用,BRM研究有了更新的進展。BRM用于生物治療的細胞因子主要的有:干擾素-γ(IFN-γ)[6]、腫瘤壞死因子(TNF)[5]及粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)[6]等。
3.2 β-1,3-D-葡聚糖生天然物治療機制
β-1,3-D-葡聚糖的應用是生物治療新的突破性發展,開啟了天然生物治療的新階段。動物實驗和臨床研究表明,β-1,3-D-葡聚糖用于天然生物治療,不僅阻止腫瘤生長,且可防止腫瘤轉移,抑瘤率可達99 %~100 %。β-1,3-D-葡聚糖天然生物治療效應的機制主要有以下幾點。
3.2.1 增強患者自身抗腫瘤免疫應答
Akramiene等[7]報道β-葡聚糖對免疫系統的效應,由于活化補體系統,增強巨噬細胞和自然殺傷細胞功能,可增強腫瘤患者的免疫防御。β-葡聚糖也顯示防癌的活性,由保護效應防止腫瘤生成。其作為免疫刺激劑的作用是通過激活巨噬細胞和自然殺傷細胞毒,抑制腫瘤生長??寡苌勺饔媚軠p少腫瘤增殖,防止腫瘤轉移??勺鳛榘┌Y化療和放療的輔藥,在骨髓損傷后,可恢復紅細胞生成作用。
Novak等[8]報道了β-1,3-D-葡聚糖對免疫調節方面的作用機制,Chan等[9]報道了β-1,3-D-葡聚糖在人免疫和癌細胞上的效應,Torello等[10-11]報道口服β-1,3-D-葡聚糖產生骨髓免疫活性和增強荷瘤小鼠的抵抗力,結果表明,口服β-1,3-D-葡聚糖間接調節免疫活性,促進釋放生物活性的細胞因子:集落刺激因子、白細胞介素1α(IL-1α)、白細胞介素2(IL-2)及IFN-γ的緣故。
3.2.2 刺激產生抗腫瘤細胞因子 β-1,3-D-葡聚糖通過刺激有關細胞產生IFN-γ、腫瘤壞TNF-α、GM-CSF等細胞因子,起到抑制腫瘤的效果。通過協同作用和聯合效應,即GM-CSF可增強人體抗原遞呈細胞活性,使人體抗腫瘤細胞快速識別并特意性殺傷腫瘤細胞;腫瘤細胞溶解后釋出的靶向分子又可進入相應的腫瘤組織造成進一步的殺傷。
GM-CSF、TNF聯合可激發人體抗腫瘤免疫能力,全面攻擊逃逸、藏匿、分散在血液中的腫瘤細胞,防止腫瘤復發轉移[12]。
3.2.3 誘導腫瘤細胞凋亡 β-1,3-D-葡聚糖通過Fas-Caspase誘導促進Bax基因表達,促進TNF分泌調節細胞內Ca2+濃度,活化Caspase(半胱氨酸蛋白酶),激活核內核酸內切酶,從而誘導腫瘤細胞凋亡[12]。
4 展望
應用β-1,3-D-葡聚糖的天然生物治療,開辟了腫瘤治療的新途徑,是當前國際生物治療前沿研究的新發展方向。雖然在20世紀90年代已有些研究報道,但從2007年深入研究至今不過幾年,已發表的研究表明,這一新的天然生物治療已取得了顯著成果。新的生物治療成果使晚期腫瘤患者看到了曙光。我們相信,隨著天然生物治療的進一步發展,將會有燦爛的前景。
參考文獻:
[1] 中華人民共和國衛生部藥典委員會. 中華人民共和國藥典[S].1977年版一部. 北京:人民衛生出版社,1978:343.
[2] 江蘇新醫學院. 中藥大辭典[M]. 北京:科學出版社,1977:1351.
[3] Black Yeast Beta Glucan[EB/OL].
[4] 中國醫學科學院藥物研究所. 中草藥有效成分的研究(第一分冊)提取、分離、鑒定和含量測定[M]. 北京:人民衛生出版社,1972:86-88.
[5] 羅榮城,韓煥興. 腫瘤生物治療學[M]. 北京:人民衛生出版社,2006:81-84.
[6] 吳梧桐,丁錫申,劉景晶. 基因工程藥物——基礎與臨床[M].北京:人民衛生出版社,1996:161-163,171-173.