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摘要：殼寡糖是由蝦蟹殼等甲殼類物質(zhì)通過脫乙?；c降解而得到的寡糖，它在醫(yī)藥領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文綜述了殼寡糖在調(diào)節(jié)人體免疫功能，增殖有益菌、抑制有害菌，抗腫瘤、抗癌，促進(jìn)損傷組織修復(fù)等方面的研究與應(yīng)用進(jìn)展，并對其發(fā)展前景作了展望。
關(guān)鍵詞：殼寡糖；醫(yī)藥；研究與應(yīng)用；進(jìn)展
Research and Application of Chitooligosaccharides in Medicine
Abstract: Chitooligosaccharides was obtained from crustaceous materials, such as shrimp and crab by deacetylation and degradation, and it had a wide range of applications in medicine. This paper reviewed the research and application of chitosan oligosaccharides in regulating the body's immune function, proliferating beneficial bacteria, inhibiting harmful bacteria, anti-tumor and anti-cancer, promoting the repairment of damaged tissues, etc., and the future of its developments were prospected.
Key words: chitooligosaccharides; medicine; research and application; progress
0 前言
殼寡糖（Chitooligosaccharides，COS），也稱幾丁寡糖，學(xué)名為β-1，4-寡聚葡萄糖胺，是殼聚糖[1]降解得到的水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量氨基寡糖。甲殼素經(jīng)脫乙?；幚淼玫綒ぞ厶?，再經(jīng)過進(jìn)一步降解，就成為殼寡糖，一般把由20個以下氨基葡萄糖組成的低聚殼聚糖稱為殼寡糖。在醫(yī)藥領(lǐng)域，甲殼素產(chǎn)品最先得到實際應(yīng)用，但甲殼素不溶于水、堿、一般的酸和有機溶劑，只溶于部分濃酸，必須依靠胃腸道中的甲殼素酶、溶菌酶等的作用少部分分解，因此其吸收率較低，服用量較大、產(chǎn)生的服用反應(yīng)也較高。
甲殼素脫乙?；?/span>后得到的殼聚糖可溶于稀酸，但由于殼聚糖仍是大分子，分子量在幾十萬到幾百萬，不溶于水。殼聚糖降解為殼寡糖后可以直接溶于水，其吸收率大為增加，且服用安全[2]。乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖不是葡萄糖，在體內(nèi)也不會轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵虼藢ρ遣粫胁焕绊?。殼寡糖具有提?/span>人體免疫力，促進(jìn)肝脾抗體形成，增殖有益菌、抑制有害菌，抑制癌腫瘤細(xì)胞生長，促進(jìn)鈣及礦物質(zhì)的吸收[3]，降血壓、降血脂、降血糖、調(diào)節(jié)膽固醇，減肥，預(yù)防成人疾病等等生理作用，已成為當(dāng)今國內(nèi)外研究、開發(fā)的重點領(lǐng)域。
1 調(diào)節(jié)人體免疫功能
殼寡糖可增強巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）、攻擊腫瘤細(xì)胞（LAK細(xì)胞）、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞的活性，分子內(nèi)所具有的氨基還原性可抵抗自由基的影響、減少細(xì)胞氧化。實驗證明[4]，殼寡糖使白介素-1(IL-1)增加3.4倍，白介素-2增加2.7倍，可激活殺傷細(xì)胞并產(chǎn)生INF-γ、TNF-α等細(xì)胞因子，還可直接作用于B細(xì)胞并分泌免疫球蛋白(Ig)。對免疫的兩個環(huán)節(jié)——細(xì)胞免疫和體液免疫，殼寡糖均有明顯的改善作用[5]。
柯海萍等通過殼寡糖作用于體外培養(yǎng)的小鼠巨噬細(xì)胞研究了殼寡糖對小鼠巨噬細(xì)胞IL-18基因轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的影響。運用相對定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)技術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISA)技術(shù),檢測殼寡糖對巨噬細(xì)胞IL-18基因轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的影響。RT-PCR和ELISA結(jié)果表明，巨噬細(xì)胞加入殼寡糖作用24h后，IL-18 基因轉(zhuǎn)錄水平為對照組的1.7 倍( P<0.01)，其分泌量為空白對照組的1.8倍(P<0.01)[6]。
殼寡糖可促進(jìn)肝脾抗體的形成，Se-Jae Kim等[7]用5%水溶性殼寡糖喂養(yǎng)經(jīng)CCl4誘導(dǎo)肝損傷的Sprague-Dawley鼠，5周后檢查肝組織切片，白細(xì)胞介素-12（IL-12）、肝細(xì)胞生長因子（HCF）及腫瘤壞死因子（TNF-α）mRNA表達(dá)水平。結(jié)果表明，肝組織體積較未對照組增加，IL-12、HCF及TNF-α mRNA表達(dá)水平均較對照組提高。這說明水溶性殼寡糖對CCl4誘導(dǎo)肝損傷的小鼠具有肝臟保護(hù)作用。
日本甲殼素協(xié)會理事長松永亮根據(jù)相關(guān)研究認(rèn)為，人到中年后，自我合成甲殼素類物質(zhì)的功能幾乎完全喪失，由于農(nóng)業(yè)上大量使用殺蟲劑導(dǎo)致植物-昆蟲食物鏈的破壞，進(jìn)而使糧食和蔬菜、水果中幾乎不含甲殼素及其衍生物成分。殺蟲劑的大量使用，塑料大棚的廣泛應(yīng)用，以及無水栽培等新技術(shù)，都阻斷了上述的演變過程，因此，應(yīng)當(dāng)像補充其他營養(yǎng)素一樣注意補充[4]。
2 增殖有益菌、抑制有害菌
Hyean-Woo Lee等[8]研究了酶法制備的完全脫乙?；?、聚合度在2-8之間的殼寡糖用作益生元的可能性。研究表明，與低聚果糖相比，殼寡糖能夠促進(jìn)大多數(shù)雙歧桿菌與乳酸菌的生長，在同樣培養(yǎng)條件下，雙歧桿菌達(dá)到最大生長量所需時間減少至25%。這說明殼寡糖有明顯的增殖雙歧桿菌等大腸有益菌群的作用，具有用作益生元健康食品的潛力。
Jin-San Moon等[9]研究了高脫乙酰度水溶性殼寡糖對牛乳腺中分離的金黃色葡萄球菌的抑菌效果。在濃度0.0001～0.5%的范圍內(nèi)，殼寡糖作用10分鐘后即產(chǎn)生抑菌效果。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，水溶性殼寡糖處理后的細(xì)胞體積變大、扭曲變形、且發(fā)生細(xì)胞溶解現(xiàn)象。并且，老鼠腹膜注射水溶性殼寡糖（0.5～1mg/只）1小時后，其體內(nèi)的單核白血球數(shù)量提高，且IL-6和IF-γ顯著增加。感染金黃色葡萄球菌（2.5×108菌落/U）的小鼠注射水溶性殼寡糖后，其存活率（70-100%）大大升高（對照組存活率為10%）。另外，殼寡糖（分子量2000-30000 Da，脫乙酰度91.5%）可破壞導(dǎo)致牙周疾病的放線共生放線桿菌（Actinobacillus actinomycetemcomitans）的細(xì)胞膜，從而能夠被用于牙周疾病的治療[10]。
3 抗腫瘤、抗癌作用
癌癥是危害人類健康的主要疾病之一，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)尚不足以控制癌癥對人類生命的威脅。研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖能夠抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的形成，使癌腫的毛細(xì)血管不能加長、抑制其向周圍組織浸潤或轉(zhuǎn)移，可配合手術(shù)、放療、化療，降低各種毒副作用[11]，快速增加白細(xì)胞數(shù)量，提高療效、防止復(fù)發(fā)。Kyung-Soo Nam等[12]通過Umu基因表達(dá)、Ames測試等手段研究表明，殼寡糖具有抗化學(xué)誘變劑致基因突變的活性。
官杰等[13]通過體內(nèi)注射的方法研究了殼寡糖協(xié)同雙歧桿菌對荷瘤鼠免疫功能的影響，其結(jié)果表明，殼寡糖協(xié)同雙歧桿菌可抑制腫瘤生長，提高荷瘤小鼠血清的IL-2和INF-γ含量，增加荷瘤小鼠免疫器官脾臟和胸腺的重量，促使腫瘤細(xì)胞壞死。徐廣飛等[14]研究水溶性殼寡糖(WSC)抑制人白血病細(xì)胞(HL-60)增殖活性的作用。其方法為：將WSC與HL-60細(xì)胞共培養(yǎng)，四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法檢測WSC對HL-60細(xì)胞增殖的抑制作用；氮藍(lán)四唑(NBT)法檢測WSC對HL-60細(xì)胞分化促進(jìn)作用；流式細(xì)胞儀定量檢測細(xì)胞凋亡。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，250～1000mg/L的WSC能抑制HL-60細(xì)胞增殖，并促進(jìn)HL-60向成熟細(xì)胞分化，WSC作用48h后流式細(xì)胞儀分析圖上出現(xiàn)凋亡峰，這為將殼寡糖應(yīng)用于人類白血病治療提供了科學(xué)依據(jù)。
4 促進(jìn)損傷組織修復(fù)
殼聚糖具有促進(jìn)細(xì)胞增生的作用，如皮膚、骨骼、胰島、心肌、神經(jīng)、肝臟等。另一方面對細(xì)胞有保護(hù)作用，可以延長細(xì)胞在體內(nèi)的存活時間。這些作用具有增強細(xì)胞功能，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，抗衰老，減少細(xì)胞的損傷等意義。Yong You等[15]采用含有不同濃度殼寡糖的聚乙烯基乙醇（PVA）海綿進(jìn)行傷口外敷試驗，隨著殼寡糖濃度的提高，PVA海綿內(nèi)的平均孔徑減小，殼寡糖從海綿中釋放的速率也略微降低。含有殼寡糖的PVA海綿能夠加速早期傷口愈合，8天后粒狀組織明顯被纖維化組織替換，其促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的效果十分明顯。
Naoko Ohara等[16]采用經(jīng)熒光染料標(biāo)記的cDNA探針研究了造骨細(xì)胞在含水溶性殼寡糖的培養(yǎng)基中的基因表達(dá)情況。cDNA微陣列分析結(jié)果表明，3天后有16種基因的表達(dá)量達(dá)到及超過對照組的1.5倍，RT-PCR結(jié)果表明，殼寡糖能夠誘導(dǎo)CD56抗原基因和組織血清型激活因子的表達(dá)水平提高。這說明殼寡糖在極低濃度下即有通過改變mRNA水平來調(diào)節(jié)造骨細(xì)胞活性的作用，這進(jìn)一步說明殼寡糖可控制細(xì)胞的增殖和分化。
5 降脂減肥、調(diào)節(jié)膽固醇
甲殼素和殼寡糖從腸道局部和全身兩個方面產(chǎn)生降脂和減肥作用。甲殼素類物質(zhì)可以在腸內(nèi)形成溶膠與脂肪、膽汁酸結(jié)合和包裹，妨礙了小腸對它們的吸收，從而起到降脂作用[17]。對30例單純性肥胖人群的觀察，服用甲殼素30天后，血清總膽固醇由試驗前的5.3±0.9mmol/L下降為4.4±0.5mmol/L；甘油三酯由1.5±0.5mmol/L下降為1.1±0.2mmol/L；血壓由129±12.3mmHg/85±8mmHg下降為120±10mmHg/80±6mmHg[4]。
膽固醇一方面從食物中吸收，一方面可以體內(nèi)合成，而且合成的量比“吃進(jìn)去”的更多。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的重要催化酶，抑制了它的活性就可以減少膽固醇的合成。臨床上有一類重要的降脂藥物-HMG-CoA還原酶抑制劑，如洛司他汀、辛伐他汀等非常有效。殼寡糖可以抑制HMG-CoA還原酶，因此是一種天然的HMG-CoA還原酶抑制劑。Se-Jae Kim等[18]研究表明，殼寡糖具有調(diào)節(jié)肝臟功能、降低血清膽固醇水平的功效。
另外，殼寡糖可以促進(jìn)胰島細(xì)胞增生，因此胰島素分泌量增加；氨基葡萄糖的堿性，有助于提高體液的pH值，每提高0.1，胰島素的活性就提高30%；同時，對高血壓、高脂血癥、高粘血癥等造成并發(fā)癥的危險因素有改善作用，就有利于減少和延后糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[4]。對糖尿病非肥胖性糖尿病小鼠隨機分為治療組和對照組，治療組用4%殼寡糖，對照組用蒸餾水做飲用水，連續(xù)15周。結(jié)果：治療組有65%降血糖作用明顯，35%降血糖有效；對照組小鼠陸續(xù)死亡。其結(jié)論為，殼寡糖對糖尿病小鼠有治療和延長生存期作用。
6 對高血壓的影響
試驗和流行病學(xué)調(diào)查均表明，攝入過多的食鹽會增加高血壓，這是氯離子作用的結(jié)果。氯離子可以激活血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）的活性，使能強烈收縮血管的血管緊張素Ⅱ大大增加，血壓就會升高。若抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性，體內(nèi)緩激肽增加，血管擴張，就可起到降血壓作用。臨床上有以卡托普利為代表一類有效的降壓藥物，甲殼素類物質(zhì)可以減少氯離子的吸收，因此也可以視為天然的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑[4]。
7 前景與展望
根據(jù)以上相關(guān)醫(yī)學(xué)、細(xì)胞免疫學(xué)等研究表明，殼寡糖具有明顯的調(diào)節(jié)人體免疫功能，促進(jìn)肝脾抗體形成，增殖有益菌、抑制有害菌，抑制癌腫瘤生成及生長，促進(jìn)鈣及礦物質(zhì)的吸收，降脂、降膽固醇、防治動脈粥樣硬化等等功效，其應(yīng)用前景十分廣闊。甲殼素、殼寡糖在醫(yī)藥上的實際應(yīng)用價值具有充分的理論基礎(chǔ)，它必將為增進(jìn)人類的健康、促進(jìn)疾病的康復(fù)和延緩衰老發(fā)揮更大、更加重要的作用。
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