2006
表1(Table 1)
葡聚糖的免疫作用及研究进展
引用本文
范瑞梅, 范家恒. 葡聚糖的免疫作用及研究进展[J]. 甘蔗糖业, 2006,(6): 38-41. 
Fan Ruimei, Fan Jiaheng. The Immunity and Resent Researches of Glucosan[J]. Sugarcane and Canesugar, 2006,(6): 38-41.
葡聚糖的免疫作用及研究进展
昆明理工大学生化学院 昆明650224
摘要：葡聚糖是一类免疫多糖。其生物活性强、毒副作用低,属高效生物应答物,并具有抑制肿瘤生长、增强机体免疫力的作用。在食品工业、石油化工、饲料加工、医学、农学方面都发挥了重要的作用,尤其在水产养殖业中的作用更不容忽视。
关键词：
β-葡聚糖
免疫
水产养殖
The Immunity and Resent Researches of Glucosan
Biochemical Engineering School of Kunming University of Science and Technology, Kunming 650224
Abstract: β-Glucan is certain immuno-polysaccharide. It is an effective biological respondent, which has strong biological activity and low toxic residue with an ability to restrain cancer cell growth and enhance organism immunity. It plays an important role in such field as food industry, petroleum chemistry, forage additive, industry iatrology and agriculture etc.,especially in aquiculture.
Key words:
β-Glucan
Immunity
Aquiculture
葡聚糖又称右旋糖酐、右旋糖苷,其分子式为 (C6H10O5)n，由于其糖苷键的结构有多种，如(1, 6), (1, 4), (1, 3)、(1, 2)，有人把它分为酵母细 胞壁葡聚糖和细菌葡聚糖二大类[1]。由酵母生成 的葡聚糖结构为C1-C3′聚合链，其甲基物为 2,3,4,6-四甲基-D-葡萄糖、2,4,6-三甲基-D-葡 萄糖， 由肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)生成的葡聚糖糖苷键结构更复杂 和繁多,而大致是C1-C6'和C1-C4′聚合键。
由蔗糖经肠膜明串珠菌发酵生成的葡聚糖对 制糖过程是有害的：它会使糖分损失，糖液粘度 增加，煮糖中结晶体变长，测定转光度时读数偏 高等。但在医药工业中，由蔗糖发酵生产的葡聚 糖则是有著名用途的“代血浆”(人造血浆)：低分 子的用于“代血浆”作扩充血容量，预防血栓形成； 中分子的治疗失血性休克，代替部分血液。我国 广东及新疆的糖厂曾分别用蔗糖生产这种产品， 全国不少药厂也有生产。
早在上世纪60 年代，日本学者Yoshioka 从 金针菇热水提取物中成功分离提纯出4 种β -1,3-葡聚糖[2,3]，并发现可溶性β一葡聚糖具有 良好的降血脂、抗血栓、抗肿瘤、延缓衰老等多 种免疫调节功能。开创了葡聚糖作为一种广谱的 非特异性免疫促进剂的研究。
1 具有免疫功能的葡聚糖来源
1.1 β-葡聚糖来源
酵母细胞壁含有丰富的β-葡聚糖，其中85% 左右为β-1，3-葡聚糖。β-葡聚糖有酵母寡糖、 β-1,3-羧氨酸葡聚糖、生化葡聚糖。目前具有免 疫作用的β-葡聚糖主要来源于酵母细胞壁的酵 母葡聚糖。其免疫促进以及抗肿瘤方面的功效已 得到广泛认可。
1.2 (1,6)-α-D-葡聚糖来源
从番薯属植物（Ipomoea batatas）中的白薯、 甘薯、山芋的根中提取的多糖相对分子质量为 5.32×104 ，右旋+115.00 ,在经过对甲基的分析， 高锰酸的氧化、Smith 降解、红外光谱、13C-NMR 分析的基础上，最后被确定为(1,6)-α-D-葡聚 糖。研究发现此类葡聚糖被小鼠服用后，小鼠的 免疫力有了很明显的提高[4]。
2 葡聚糖的免疫作用机理
2.1 对其免疫机理的初步研究
自从人们发现β-1,3-葡聚糖对鲤鱼抵抗外 来疾病有所提高以来，国内外学者就一直对葡聚 糖的免疫作用机理进行不断的研究。经研究发现： 源于酵母细胞壁的可溶性的β-1,3-葡聚糖和β -1,6-葡聚糖共同作用能够抵抗一种弧菌（一种s 型的霍乱菌）的感染[5]。
2.2 对其免疫机制的深入研究
β-1，3-葡聚糖刺激了无脊椎动物血细胞的 增加（相当于脊椎动物的白细胞增加）和一些超 氧化歧化酶（SOD）的产生，抵抗外来病毒、细菌 的侵入。属于一种非特异的免疫应答反应。另外， 这些具有免疫作用的因子通过非特异性免疫反应 来调节机体免疫性能,所以要受到激素的控制[6]。 日本的学者Masahiro Sakai 认为研究免疫因子的 作用应该通过对成年的鱼为试验材料进行研究。
3 葡聚糖在实际生产中的应用及
研究状况
3.1 有疫苗之称号的饲料添加剂
3.1.1 目前鱼类和虾类饲料中添加的免疫性因子
（表1 [7]）
 | 表1 鱼、虾类饲料中添加的免疫性因子 |
3.1.2 葡聚糖对鱼类和虾类的免疫研究
台湾水产生物所的研究人员在2000 年初研 究了黑虎虾Penaeus monodou 的幼虫受β-1,3- 葡聚糖控制的影响[8]。研究结果为，无论是户外 还是室内，喂有β-1,3-葡聚糖的黑虎虾的幼虫的 存活率显著高于不喂β-1,3-葡聚糖的幼虫的存 活率，在喂养10～20 天后，存活率达到了最大， 比普通的黑虎虾的幼虫的存活率高出40％左右。 经过喂养β-1,3-葡聚糖的怀孕雌性的黑虎虾的 孵卵率比饲料中不添加β-1,3-葡聚糖孵卵率高 出11％。
3.1.3 葡聚糖是雏鸡的一种天然免疫调节剂
孵化后1 周的雏鸡的天然免疫系统还不健 全，容易被像肠炎沙门氏杆菌这样的病原感染、 入侵，并在内脏器官繁殖。纯化葡聚糖作为饲料 的添加剂，可显著对抗侵入雏鸡内脏器官的肠炎 沙门氏杆菌。
通过与采食常规饲料的雏鸡作对比，从采食 含有纯化葡聚糖饲料的雏鸡分离到的异嗜白细胞 的活性显著上调，其吞噬能力、杀菌作用和氧化 能力均增强。显著减少肠炎沙门氏杆菌侵入雏鸡 器官的发生，并提高异嗜白细胞对侵入的肠炎沙 门氏杆菌的杀伤作用。
3.1.4 β-葡聚糖能降低小牛对疾病的感染
美国农业部农业研究所的一位研究员Susan Eicher 成功研制小牛饲料添加剂的特别配方，可 以使小牛在应激状态下抵抗感染，这个配方包含 从酵母细胞壁中提取的β-葡聚糖和维生素C，可 以减轻小牛在运输状态下引起的应激。运输是小 牛一生所遭遇的最强烈的应激，能引起对抗感染 的免疫力降低。
3.2 (1,6)-α-D-葡聚糖对小鼠的免疫效果
兰州大学的研究人员对(1,6)-α-D-葡聚糖 的生物活性进行分析，结果发现小鼠服用不同的 剂量后，其淋巴细胞开始增值，NK 细胞活性开始 上升，血红蛋白的数量有所增加，血清里的IgG 的抗体的密度开始显著增大。当小鼠服用的剂量 为50 mg/kg，小鼠体内的淋巴细胞已经开始增殖， 血清里的IgG 蛋白含量开始明显增加；当服用剂 量达到150～200 mg/kg,所有的免疫能力检测指 标都能检测到。
进一步研究发现，噬菌细胞功能、血红蛋白 的活动和血清IgG 蛋白的密度变化是一种剂量依 赖性行为。小鼠的基因组与人类基因组极为相似， 研究的结果对人的研究有借鉴作用。
3.3 葡聚糖在人类实际生活及医学上的应用
葡聚糖能降低龋齿的发生。葡聚糖结合蛋白 A(glucan binding protein A，GBPA)通过与变形 链球菌产生的细胞外多糖—葡聚糖结合而介入细 菌在牙面黏附、聚集，阻断细菌对牙齿的破坏， 降低龋齿病的发生。所以，葡聚糖可作为牙膏的 辅助成分[9]。
葡聚糖由于其具有一定的免疫学效应，可作 为一个表面活性改型剂，大大提高用于肿瘤治疗 当中的流磁体的稳定性。流磁体具有很强的耐酸、 耐碱性，适合在苛刻条件下用作药物载体或者进 一步与相关基团的靶向药物相结合。
4 应用范围的限制和研究的深入
4.1 抑菌的局限性及剂量的限制
4.1.1 抑菌种类的范围和限制
β-1，3-葡聚糖是一种比较好的预防性疫苗， 抵抗易感染的病菌如：弧菌（一种s 型的霍乱菌）、 红口石鲈病、疖病和类似IPN 的滤过性毒菌的感 染。所以疫苗疗法是一个水产养殖业有效的抵抗 鱼类疾病的途径。然而包括β-1,3-葡聚糖在内的 这类疫苗目前只能对一些细胞外的鱼类病产生抵 抗，我们需要进一步研究它们对细胞内存在的病 原体的抵抗力，比如鲑鱼病菌（Renibacterium salmoninarum ） 和巴斯的德病菌(Pasteurella piscicida)。
4.1.2 作为饲料添加剂的剂量范围
1992 年Chen 和Ainsworth 报道的通过腹腔 鲶鱼的方法，高剂量的葡聚糖注射反而抑制了鱼 和虾的生长与繁殖。所以在水产养殖业，饲料中 葡聚糖的添加还要受到一定的剂量限制。
1994 年Sung 报道的黑虎虾沉浸酵母葡聚糖 剂量为0.5～1.0 mg/mL，工人一般把β-1,3-葡 聚糖和乳铁传递蛋白，壳质、咪唑混合进入鱼料， 提高鱼类和虾类的产量。
4.2 研究的深入和突破
β-葡聚糖是一类激发机体引起发生免疫效 应的激发因子，但我们知道β-葡聚糖是难溶的。 G.G.Cross，H.J.Jenning 报道了把从酵母的细胞 壁提出的β-葡聚糖，通过随机的螺旋、氧化，使 其可溶，仍然能保留其免疫的特性。而且通过特 定的氧化途径，与特定的化合物连接以后，得到 的产物可以刺激淋巴T-细胞、B-细胞、巨噬细胞 和自然杀伤性NK 细胞增殖[10]，从而增强了抗体、 免疫性细胞因子如: IL-1, IL-2, IL-6, TNFa 和 前列腺素E2,激活了多种补体免疫反应，减少了 溶酶体酶的释放。
尽管后来一些苏格兰的学者Valerie J. Smith 对β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖作为生 物疫苗的说法有点夸大 [11]，认为从无脊椎动物的 分子抗病机理来说，主要是β-1,3-葡聚糖连接蛋 白β-GBP 参加了免疫应答反应。而且，疫苗都是 蛋白抗体，应该是蛋白质。由于Mecleary 方法即 酶试剂盒法的开发和酶制剂的研发，消除了β- 葡聚糖的抗营养作用。
β-葡聚糖作为一种广谱的非特异性免疫促 进剂，已广泛应用于淡、海水鱼、虾、蟹、贝等 各种水生经济动物病害的免疫防治。Aoki 认为葡 聚糖作为饲料添加剂，解决了由于抗生素的频繁 使用使细菌耐药性加强，致使低剂量药物治疗虾 病根本无效的问题，带来了一定的经济效益。
美国最近的一些研究发现在少年儿童的食品 里添加葡聚糖，儿童患病率有所下降，可以作为 食用低热葡聚糖添加剂[12]。
5 结束语
在蔗糖行业中，一些糖厂生产酵母及其衍生 物制品，可以通过深加工回收酵母细胞壁廉价生 产β-葡聚糖。另外在蔗糖发酵方面，如果我们找 到能生产结构近似的菌株(酵母或其他真菌)很好 的纯化和生产测定方法，把蔗糖生产的β-葡聚糖 作为一种免疫多糖，充分的开发和利用，那将又 是一种蔗糖深加工的产业，具有很好的市场前景。
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