岩藻多糖,被称为墨角藻多糖、岩藻聚糖硫酸酯、褐藻糖胶、褐藻多糖硫酸酯等,主要来源于褐藻,是一类含有岩藻糖和硫酸基团的多糖。它具有多种生物学功能,如抗凝血、抗肿瘤、抗血栓、抗病毒、抗氧化和增强机体免疫机能等,因而被广泛地应用于医药领域和现代食品工业。
岩藻多糖的结构组成
岩藻多糖的结构十分复杂,一方面不同种褐藻的岩藻多糖,化学组成不尽相同,除了主要成分岩藻糖和硫酸酯外,还含有其他单糖(甘露糖、半乳糖、葡萄糖等)和糖醛酸,有些还具有乙酰基和蛋白质;另一方面不同种褐藻中的岩藻多糖的结构也不相同,并且由不同提取方法得到的岩藻多糖也可能具有不同的结构,Ponce等在室温下从提取到的岩藻多糖,主要由岩藻糖、半乳糖和硫酸酯组成,而在70℃下提取到的岩藻多糖主要由岩藻糖和其他单糖(大部分甘露糖,小部分的葡萄糖、木糖、鼠李糖和半乳糖),以及大量的糖醛酸和少部分的硫酸酯组成。
岩藻多糖的生物学活性
改善胃部疾病功效
研究发现,岩藻多糖改善胃部疾病功效主要表现在以下三个方面:(1)岩藻多糖具有清除幽门螺杆菌功效,可以抑制幽门螺杆菌增殖以及抑制其与胃黏膜的结合;(2)岩藻多糖具有保护胃黏膜及治疗胃溃疡功效,对酒精及药物性胃黏膜损伤、慢性胃溃疡具有很好的缓解作用;(3)岩藻多糖具有抗胃癌功效,能够抑制胃癌细胞增殖,缓解化疗副作用,提高患者生活质量。
抗凝血作用
岩藻多糖具有多种生物学功能,但有关其抗凝血活性的研究最为广泛。研究表明,从不同海洋褐藻提取的岩藻多糖具有不同程度的抗凝血活性,如和岩藻多糖表现出高度的抗凝血活性,和的抗凝血活力较前者减半,而几乎没有抗凝血活性。
抗血栓作用
在活体动物实验模型中,岩藻多糖对静脉血栓形成和动脉血栓形成都具有抑制作用。Rocha等研究发现,岩藻多糖在体外没有抗凝血活性,而在形成静脉血栓的动物模型上表现出明显的抗血栓形成作用,而且该作用具有时间依从性,投药8h后达到最大,该岩藻多糖的抗凝血活性可能与其刺激内皮细胞产生硫酸肝素有关。
抗病毒作用
研究证明,硫酸化的多糖(包括岩藻多糖)在活体内和活体外都表现出抗病毒活力。Hayashi等研究了岩藻多糖对单纯疱疹病毒(HSV)的防御作用,他们发现岩藻多糖能使小鼠免受HSV病毒感染,并指出岩藻多糖可能通过直接抑制病毒复制,增强先天和后天的免疫防御功能来防御HSV病毒的感染;同时也发现和岩藻多糖对HSV-1和HSV-2均表现出抗病毒活力。Hidari等报道了岩藻多糖能有效的抑制登革热2型病毒(DEN2)的传染,同时表明岩藻多糖与DEN2颗粒专性结合,并与其包装糖蛋白发生相互作用。
岩藻多糖对病毒体没有直接的钝化作用,其抗病毒机制是通过抑制病毒的吸附作用,来抑制病毒合体细胞的形成。
抗肿瘤作用
岩藻多糖被誉为一种天然防癌剂,有关其抗肿瘤活性的报道也越来越多。Alekseyenko等研究了岩藻多糖对患有Lewis肺腺癌小鼠的抗肿瘤活性,将岩藻多糖以10mg/kg的剂量喂养小鼠,结果引起适度的抗肿瘤活性和抗肿瘤转移效果。也有研究发现,岩藻多糖对5种含有S180肉瘤动物的肿瘤抑制率达30%,其中有2种动物的肉瘤完全消退;利用从海带中获取的天然岩藻多糖处理大约1万个结肠癌细胞的培养皿中,经过24h后,有50%的癌细胞死亡,72h后癌细胞几乎全部死亡。Hyun等发现,岩藻多糖能明显的抑制HCT-15结肠癌细胞的生长,利用岩藻多糖处理HCT-15细胞系后,出现DNA断裂、染色体凝聚、G1期亚二倍体细胞增加等细胞凋亡事件。
抗氧化作用
大量体外实验表明岩藻多糖具有显著的抗氧化活性,它是一种天然的抗氧化剂,能十分有效地阻止自由基引起的疾病。Costa等从11种热带海藻中提取出硫酸化的多糖,所有的硫酸化多糖都具有抗氧化活性、形成亚铁螯合物能力和还原力,5种具有清除羟自由基的能力,6种具有清除过氧自由基的能力。Micheline等报道了和岩藻多糖对羟自由基和超氧自由基的形成具有抑制作用。
免疫活性
岩藻多糖具有多种免疫活性,主要包括抗补体活性,抗炎症反应和免疫调节作用。Tissot等证实岩藻多糖能抑制正常人血清中补体蛋白,从而抑制由补体激活导致绵羊红细胞被溶解的现象,也能通过抑制经典激活途径的第一步反应(包括补体第一成分、第二成分、第四成分)来抑制补体的激活。Yang等发现,岩藻多糖能选择性地抑制炎症细胞中诱导型一氧化氮合酶的表达,具有抗炎活性。Mizuno等利用肠上皮Caco-2细胞和巨噬细胞RAW264.7的共培养系统来评价食物因素的抗炎症效果,结果表明岩藻多糖能刺激RAW264.7产生肿瘤坏死因子α,从而抑制Caco-2细胞中白细胞介素的mRNA表达。
提高精子质量
岩藻多糖给药可以通过改善血液代谢产物和肠道微生物群从而改善精子质量和数量。研究人员发现,通过岩藻多糖给药后,小鼠睾丸中与精子生成相关的基因表达水平显著提高。同时,肠道微生物群与血液代谢产物之间存在良好的相关性,岩藻多糖通过对二者的调节改善了睾丸代谢产物,增加抗氧化保护,上调生殖细胞相关基因的表达水平,从而助力精子生成和质量改善。