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药用真菌多糖抗肿瘤免疫生物活性研究进展(学术论文)

以下为中文核心期刊《中华肿瘤防治杂志》2015年14期刊登的文章,可以上中国知网搜索印证。

药用真菌多糖抗肿瘤免疫生物活性研究进展

李六文赵刚

1.山东师范大学生命科学学院山东 济南2500142.山东省医学科学院药物研究所山东 济南250062

摘要 目的 总结真菌多糖作为免疫调节剂在肿瘤免疫中的生物活性探讨真菌多糖与肿瘤免疫的关系作用机制和在肿瘤治疗中的作用方法 应用 PubMed、ELSEVIER、springer文献检索系统和中国生物医学文献服务系统(Si-noMed),真菌多糖抗肿瘤免疫和生物活性为关键词检索2003-01-2014-10真菌多糖在抗肿瘤免疫中作用的文献

纳入标准

1)真菌多糖肿瘤免疫的主要活性成份葡聚糖免疫调控作用机制

2)几种主要真菌多糖抗肿瘤免疫包括香菇多糖灵芝多糖茯苓多糖金针菇多糖和灰树花多糖

3)真菌多糖与肿瘤免疫治疗

根据纳入标准符合分析的文献35结果 真菌多糖的主链构成分支度相对分子质量和三螺旋结构是影响抗肿瘤免疫活性的重要因素该多糖可激活巨噬细胞和NK细胞活化APCsT、B淋巴细胞增强免疫细胞的抗肿瘤作用产生相关细胞因子分泌激活补体系统诱导肿瘤细胞凋亡影响细胞内信号转导实现对免疫系统的调节产生抑瘤作用

结论 真菌多糖为免疫调节剂可作用于固有和获得性免疫系统产生抗肿瘤免疫活性为肿瘤免疫治疗的重要途径

 

关键词 肿瘤真菌多糖抗肿瘤免疫免疫治疗综述文献

 

基金项目 山东省留学人员科技活动项目择优资助鲁人社字[2012]796);山东省医药卫生科技发展计划项目面上项目(2014WS0317)

第一作者简介 李六文山东济南人高级实验师主要从事动物免疫学的研究工作

 

通讯作者简介 赵刚山东济南人博士研究员硕士生导师主要从事肿瘤免疫分子靶向纳米药物的研究工作


肿瘤免疫治疗因其显著的安全性有效性而倍受关注现已成为抗肿瘤治疗研究的热点真菌多糖如香菇多糖作为抗肿瘤免疫调节剂已取得显著临床疗效探索真菌多糖抗肿瘤活性已成为发现抗肿瘤药物的新途径[1]真菌多糖广泛存在于高等真菌的细胞壁中它是真菌子实体菌丝体及其发酵液中分离出来的代

 

谢产物是一类由>10个的单糖以α或β糖苷键链接而成的天然高分子聚合物相对分子质量一般为数万至数千万具有结构复杂和承载生物信息丰富的特点在生命过程中除可作为能源和结构物质外还参与细胞的各种生命现象和生理过程调节可作为免疫调节剂或免疫引发剂调节免疫系统激活体内细胞实现对肿瘤的抑制或杀伤作用可在不伤害正常细胞的情况下有效杀伤肿瘤细胞抗肿瘤作用的优越性显著

 

真菌多糖结构与抗肿瘤活性

 

在真菌多糖中含有不同的多糖成分如β葡聚糖杂多糖和α甘露糖-β葡聚糖复合物等其中β葡聚糖表现出显著的抗肿瘤活性β葡聚糖中大多数的结构均以β-D-葡聚糖为主链,沿主链随机分布着6β-D-葡聚糖支链,其分支度在0.21--0.33。如裂褶菌多糖和香菇多糖,其结构均以β-D-葡聚糖为主链,并以6β-D-葡聚糖为支链,分支度为0.33,表现出很强的抑瘤活性;而以6β-D-葡聚糖或其他链接为主链的多糖抑瘤活性较弱。


 真菌多糖与蛋白质等生物大分子一样具有三维空间结构由于多糖的种类比氨基酸多连接的位点也多确定多糖的空间结构特别是具有多分支的杂多糖结构远比蛋白质复杂研究发现真菌多糖的高级结构对抑瘤活性影响比初级结构更显著实验表明高相对分子质量的β-D-葡聚糖的三股螺旋结构对免疫调节作用至关重要X-射线衍射分析表明无三股螺旋的低相对分子质量的多糖无抑瘤活性相对分子质量为>5×10 具有三股螺旋结构的多糖有较强抗肿瘤活性如果加入DMSO、尿素等试剂使多糖分子的立体结构发生改变活性随之消失研究发现有三股螺旋结构的天然香菇多糖L-12L-13S180荷瘤小鼠的抑瘤活性显著抑瘤率分别为54.5%70.0%;而用DMSO处理后其结构变成单柔性链空间构型被破坏抑瘤率显著降低分别为16.7%4.2%。


 β-葡聚糖作用于膜受体产生抗肿瘤免疫活性

 由于人体内无法合成从真菌多糖分离纯化得到的β-葡聚糖作为外源性生物大分子β-葡聚糖被人体免疫系统视为外源性抗原产生免疫响应该免疫响应是通过外源性抗原与免疫细胞膜的特异性受体结合而产生调节免疫反应的生物活性分子可通过识别相应受体激活胞内信号在非特异性免疫系统如巨噬细胞表面存在能与β-葡聚糖结合的受体如凝集素受体Tol样受体(Tol-likereceptor;TLR)、补体受体3(complementreceptor3,CR3),β葡聚糖作用于上述受体可产生抗肿瘤免疫反应

 

2.1凝集素受体

 

型凝集素家族中重要的受体是凝集素受体-1(Dectin-1),为使用富含β-葡聚糖的酵母聚糖筛选巨噬细胞系的cDNA文库后得到一种新的葡聚糖受体。Dectin-1是一种模式识别受体是巨噬细胞表面对β-葡聚糖的特异性受体在肿瘤免疫中发挥重要作用β-葡聚糖直接作用于Dectin-1Dectin-1TLR-2/6协同作用使巨噬细胞吞噬 β-葡聚糖在巨噬细胞内胞内体与β-葡聚糖作用将其剪切为相对分子质量较小的β-葡聚糖片断由巨噬细胞将其转运至骨髓和网状内皮系统随后将β-葡聚糖片断释放β-葡聚糖片断作用于粒细胞表面的补体受体3(CR3)将其激活产生单克隆抗体与iC3b协同作用于肿瘤特异性抗原产生抑制肿瘤细胞作用

 

Dectin-1广泛存在于巨噬细胞单核细胞和中性粒细胞的表面在树突状细胞和细胞亚型也有少量发现。Dectin1-分子结构中有Ca依赖性碳水化合物识别结构域该域有典型的C-型外源凝集素的氨基酸序列个识别糖配体必需的高度保守的半胱氨酸残基。研究表明,Dectin-1的生物活性依赖于Tol受体途径,Dectin-1与 β-葡聚糖的酵母聚糖派生物结合可增强 TLR-2介导的细胞活化作用。Dectin-1TLR-2相互作用能够活化细胞的核因子 κB,导致刺激TNF-α的分泌。NF-κ是特异性和非特异性免疫反应中许多基因的重要转录因子

 

2.2Tol样受体

   研究发现,Tol样受体存在于抗原呈递细胞(an-tigen-presentingcel,APC),B细胞和巨噬细胞等其他细胞膜上而且都有一个胞外的富亮氨酸重复区域和一个介导信号转导的胞质区。TLR-2或 TLR-4被激活后可经 NF-κ向胞内传递信号诱导一系列炎性免疫反应消除外来病原体。云芝多糖(polysaccha-ride krestin,PSK)是TLR-2选择性激动剂,其主要成分为β-葡聚糖,相对分子质量为(9.4-10.0)x10,作用于TLR-2可激发机体炎性免疫反应,活化T细胞和NK细胞,诱导树突状细胞熟化并分泌IL-2。口服PSK对荷乳腺肿瘤小鼠具有显著抑瘤作用,作用机制是通过TLR-2介导的增强CD8T细胞活性,使CD8T细胞比例增大;增强NK细胞活性。


2.3补体受体

CR3是白细胞黏附受体家族的重要成员存在于巨噬细胞、NK细胞、B淋巴细胞细胞毒性细胞和中性粒细胞表面它可通过促进效应细胞与靶细胞之间的接触增强吞噬作用它是由两条肽链所构成的膜糖蛋白为β-葡聚糖受体,CR3的α-亚甲基上分布有一个或多个外源凝集素作用位点β-葡聚糖通过与这些位点结合信号传递到细胞内引发调节细胞毒素和吞噬细胞的免疫响应香菇多糖中含有一种β-葡聚糖通过CR3CR1作用于单核细胞可诱导巨噬细胞产生非特异性的细胞毒性作用促进细胞因子的分泌并激活补体的旁路途径β-葡聚糖通过与巨噬细胞或NK细胞的CR3结合不断引发受体针对iC3b肿瘤组织的细胞毒性作用增强巨噬细胞和NK细胞的吞噬作用

 

  药用真菌多糖抗肿瘤免疫调节作用

真菌多糖能够通过激活巨噬细胞活性的功能生和释放 TNF-α、TNF-β、TNF-γ、NOIL-1等细胞因子活化 APCs和 T、B淋巴细胞导致相关细胞因子的分泌激活补体系统等途径形成天然和获得性免疫系统对肿瘤细胞的免疫应答


3.1香菇多糖

香菇多糖(Lentinan)抗肿瘤活性必不可少的分子构型是(13)β-D-吡喃葡聚糖主链,C6上带有分支侧链β(13)β(16)结合的侧链共存香菇多糖可作用于巨噬细胞、Th细胞、NK细胞和其他效应细胞      IL-1、IL-12  TNF-γ。IL-12主要由巨噬细胞分泌可增强 NK细胞的功能诱导细胞和 NK细胞产生TNF-γ研究发现香菇用热水提取再用70%乙醇沉淀得到的香菇多糖相对分子质量为57.72×10其组成为葡萄糖75%、半乳糖11.7%、甘露糖7.8%和木糖0.4%。菇多糖能够使外周血中髓源性抑制细胞所占比例降低对荷McgR32肿瘤的小鼠抑瘤作用显著香菇多糖通过 yD88依赖的 NF-κ信号通路刺激髓源性抑制细胞逆转免疫抑制作用临床研究表明香菇多糖作为免疫调节剂分别能够与曲妥单抗和氟尿嘧啶产生协同作用延长晚期胃癌和结肠癌患者的生存期减 轻 化 疗 产 生 的 毒 副 作 用降 低 癌 症 的 复 发率替吉奥联合香菇多糖治疗老年晚期胃癌床观察表明替吉奥联合香菇多糖与单药替吉奥相比其有效率分别为36.8%30.6%,疾病控制率分别为76.3%69.4%,有效率增加疾病控制率差异无统计学意义 度不良反应发生率分别为5.3%27.8%,白细胞减少贫血和恶心呕吐发生率差异有统计学意义联合用药有效率增加不良反应较轻恶性胸腔积液是肺癌或其他恶性肿瘤累及胸膜或原发性胸膜肿瘤引起的胸腔积液是晚期肿瘤患者常见并发症香菇多糖治疗恶性胸腔积液随机对照试验的Meta分析结果表明香菇多糖治疗组临床有效率显著优于顺铂组(OR=3.68,95%CI2.75~4.94,0.00001),胃肠道反应和血液毒性发生率较顺铂组明显较少(OR=0.31,95%CI0.21~0.47,0.00001;OR=0.49,95%CI0.28~0.84,0.01)。香菇多糖临床疗效和安全性均优于顺铂单药可广泛应用于临床治疗晚期恶性胸腔积液


3.2灵芝多糖

  灵 芝 多 糖 (ganodermalucidumpolsaccharidesyGLP)为杂多糖目前已分离纯化得到的大部分为 β-葡聚糖少数为α-葡聚糖相对分子质量从数十万到数百万在水溶液中多糖链呈三股单糖链组成。GLP还含有少量木糖半乳糖甘露糖阿拉伯糖鼠李糖和岩藻糖等其他单糖。GLP可增强巨噬细胞的吞噬功能提高淋巴细胞抗肿瘤活性增加对IL-2TNF-α的分泌使机体免疫监督功能增强抑制肿瘤生长对GLP受体的研究发现,GLP能活化巨噬细胞和细胞但对细胞的活化作用不显著。B细胞膜上的TLR-4和 mIgGLP活化细胞的主要受体GLP活化巨噬细胞并诱导巨噬细胞分泌IL-1β主要依赖于 TLR-4。研究发现低相对分子质量灵芝多糖可抑制S180、Heps、EACB16BL6肿瘤细胞该抑瘤作用与脾淋巴细胞增加对IL-2、TNF-r的分泌和上调血清中 TNF-r水平显著相关实验表明,GLP具有降低B16F10黑色素瘤细胞培养基上清对淋巴细胞的抑制作用包括抑制混合淋巴细胞反应淋巴细胞增殖抑制颗粒酶B、穿孔素释放而其免疫负调节效应可能与抑制B16F10培养基上TNF-1、IL-10VEGF水平相关

 

 GLP可使肿瘤细胞 MHC 及共刺激因子的表达增加研究发现,GLP能提高B16F10黑色素瘤细胞诱导的淋巴细胞增殖上调 CD69  FasL 表达以及TNF-γ水平,增加 B16F10细胞 MHC-1类分子 H-2D(b)及共刺激因子B7-1B7-2的表达,提示 GLP够通过增加肿瘤细胞表面的 MHC表达增强淋巴细胞对肿瘤细胞的识别实验表明肺癌患者血浆能够抑制淋巴细胞增殖、CD69表达穿孔素和颗粒酶的生成,GLP具有逆转抑制淋巴细胞活化的作用恢复淋巴细胞功能


3.3茯苓多糖

     从茯苓中提取的茯苓多糖(Pachymaran)主要是由葡萄糖组成的多糖同时还有少量杂多糖其主要成分(3)-β-D-葡聚糖且还含有少量 β(6)糖苷键侧链采用 GC-MS和 FT-IR 分析茯苓多糖化学组成证明为葡萄糖 85.90%、甘露糖 11.30%、核糖1.60%、阿 拉 伯 糖1.09%、半 乳 糖 1.01% 和 木 糖0.54%茯苓多糖可作用于非特异性和特异性免疫应答的多个环节具有多靶点肿瘤免疫作用其中包括活化巨噬细胞、NK 细胞和 T、B细胞调节细胞因子分泌影响肿瘤细胞内的信号转导途径抑制肿瘤细胞DNARNA的合成改变肿瘤细胞生长周期及诱导肿瘤细胞凋亡降低毒副作用及增强疗效茯苓多糖通过激活38激酶诱导NF-κB/Rel信号通路和上调iNOS基因表达实现活化巨噬细胞研究口服茯苓多糖对环磷酰胺诱导的小鼠淋巴细胞亚群变化的作用结果表明能够显著的对抗派氏结肠系膜淋巴结中的CD3 、CD19细胞比例的变化表明对肠黏膜系统有较强作用从茯苓中提取一种水溶性β-葡聚糖PCM3-Ⅱ对人体乳腺MCF-7肿瘤细胞具有显著抑制作用,PCM3-以剂量依赖方式抑制 MCF-7肿瘤细胞增殖缩短 MCF-7细胞生存期以时间依赖方通过下调细胞周期蛋白 D1和 表达抑制MCF-7细胞G1使抑制凋亡基因Bcl-2表达下调,Bax/Bcl-2比值增大增加凋亡相关基因的 Bax的表达诱导MCF-7肿瘤细胞凋亡


3.4金针菇多糖

金针菇多糖flammulinavelutipespolysacchar-ides,FVP)为金针菇菌丝体通过热水提取乙醇沉淀所得的天然高分子聚合物经纯化得到 FVP-1 和FVP-2,提取物 FVP-1相对分子质量为1.48×10,FVP-2为2.73×10。FVP-1单糖摩尔比为葡萄糖(Glc):半乳糖(Gal):甘露(Man)=100:2.5:1.5;FVP-2为Glc:Gal:Man:岩藻糖(Fuc)=100:14:7:4。FVP-1主要以【a-D-Glc(1--4-】为主链,带有单糖组成葡萄糖具有 α和β两种构型。FVP-1 和FVP-2相对分子质量单糖组成及连接方式均存在差别其中FVP-2促淋巴细胞转化作用显著具有较强增强免疫活性


  
  FVP作为免疫调节剂具有增强  细胞功能化巨噬细胞激活淋巴细胞和诱导细胞因子产生等作用通过恢复和增强机体免疫功能抑制肿瘤生长。FVP可活化小鼠脾淋巴细胞使CD3 、CD4  淋巴细胞增加,CD4/CD8 比值增大,IL-2和 TNF-α水平上调在金针菇菌丝体中分离纯化得到的FVP,摩尔比为GlcGalMan∶岩藻糖(Fuc) =100144,相对分子质量2.73×10作用于鼠腹膜巨噬细胞诱导生成 NO、IL-1及分泌 TNF-α体外实验研究FVP对人体肠道BGC-823肿瘤细胞和肺 A549肿瘤细胞的抑制增殖作用结果表明,FVP 对 BGC-823肿瘤细胞的抑制率为95%,抑制肿瘤细胞分化增殖作用显著并存在剂量依赖性而对肺 A549肿瘤细胞无显著抑制作用其抑制肿瘤细胞活性与具有生物识别性的三螺旋结构显著相关


3.5灰树花多糖

 灰树花多糖 D-fraction它是含有以 β-(1-6结合为主链β(1-3)结合为侧链的葡聚糖和以β(1-3)结合为主链β(1-6)结合为侧链的葡聚糖实验证明这些活性葡聚糖可通过激活固有免疫系统和适应性免疫系统功能产生显著抑制肿瘤作用这些天然生物活性大分子能促进巨噬细胞和 DCs分泌IL-12,并且刺激 淋巴细胞、NK细胞分泌INF-γ和溶细胞作用的发生小鼠试验表明D-fraction能活化巨噬细胞和 DCsIL-12激活 NK 细胞高表达 CD69并分泌INF-γ从而抑制肿瘤生长5%的 NaOH 溶液从灰树花子实体提取的多糖GFPBW1,主链为β-D-聚糖且具有(16) 吡喃葡聚糖支链相对分子→ β 质量 30×10GFPBW1 通 过 激 活 Dectin-1/Sky/NF-κ信号通路活化巨噬细胞并使其分泌INF-αIL-6产生抑瘤作用从灰树花子实体提取的杂多糖Z-fraction,能够上调髓源性树突状细胞 CD80、CD86、CD83 和 MHCⅡ 的表达,使 DCs 显著增加INF-γIL-12的分泌并呈剂量依赖方式通过激活

 

DCs诱导CD4分泌INF-γ。Z-fraction对荷colon-26BALB/小鼠具有治疗和预防作用

 

美国FDA 批准灰树花多糖 D-fraction作为新抗癌药进行期临床试验结果表明,D-fraction确实具有增强乳腺癌患者免疫力和使乳腺癌瘤体缩小的效果。cDNA 微 阵 列 分 析 研 究 发 现灰 树 花 多 糖D-fraction可修改乳腺癌细胞 MCF-74068基因表达上调2420,下调1648)并呈剂量依赖方式抑制乳腺癌细胞表型分子作用机制推定为修饰特定基因表达 (如 IGFBP-7、ITGA2、ICAM3、SOD2、CAV-1、Cul-3、NRF2、CyclineE、ST7SPARC)可诱导癌细胞凋亡抑制肿瘤细胞分化和生长阻碍肿瘤细胞迁移和抑制癌细胞代谢


结语

真菌多糖作为外源性生物大分子其抗肿瘤免疫调节作用在肿瘤治疗中具有不可或缺性迄今为止对多种真菌多糖进行了药理活性研究其中香菇多糖等已成为新药应用于临床但由于真菌多糖化学结构复杂构效关系验证比较困难影响到充分的研究发和利用目前真菌多糖尚有一些问题亟需解决构效关系有待进一步研究尤其是计算机软件用于多糖空间结构的辅助计算分析可支持真菌多糖抗肿瘤免疫调节的构效关系研究各种真菌多糖的免疫调节和抑制肿瘤的分子作用机制仍需探索在诱导肿瘤细胞凋亡克服肿瘤免疫逃逸降低放化疗毒副作用等方面仍需进一步研究随着免疫学分子生物学和生物化学的不断发展及真菌多糖的药理学和临床研究的不断深入这些问题将会逐步得到解决


以上为研究人员的学术论文,两位作者,一位是高级实验师,一位是博士,研究生导师,他们的研究成果很具权威性。请大家详细了解真菌多糖的药理活性。

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