中国新药杂志1999年第8卷第11期

田庚元

关键词：中药植物多糖糖生物学免疫调节

现代医学、细胞生物学及分子生物学的发展，使人们认识到免疫系统的紊乱不仅会产生多种疾病，而且与人体衰老及老年人的多发病如肿瘤、高血压、糖尿病甚至精神病的发生均有密切关系。爱滋病(AIDS)的危害，使人们对免疫缺损的严重后果有了更深刻的认识，因此寻找具有良好免疫调节作用的药物已成为当代新药的发展方向之一。

80年代以来，科学家们对植物多糖，特别是对中药中的多糖研究产生了浓厚的兴趣，至今已相继报道了100多种具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗感染、降血糖等多种生理活性的中药多糖，有的已在临床用于肿瘤、肝炎、心血管等疾病的辅助治疗和康复，其中最重要的药理作用当推免疫促进作用。已有的大量药理和临床应用表明，这些功能确切的多糖，其原生药大多属于补益类中药，如人参多糖、黄芪多糖的原生药人参、黄芪均是知名的补气中药；银耳、枸杞子均是滋阴中药，淫羊霍多糖、肉苁蓉多糖的原生药淫羊霍、肉苁蓉是最常用的壮阳药；当归多糖、阿胶多糖的原生药当归、阿胶是最具传统的补血中药等等；还有牛膝多糖(Achyranthan,Abps)，近来的药理研究和临床应用均表明其具有显著的免疫增强作用，它的原生药牛膝是具有“强筋骨、治腰膝酸麻”功效的传统中药，而这些功效无不与免疫功能有关。至今中药免疫调节剂绝大多数是免疫促进剂，而其有效成分为多糖或糖缀合物(glycoconjugates)，包括糖肽、蛋白多糖等。

1中药免疫调节剂的研究水平随着糖生物学的发展而不断提高

在生命科学研究领域里，糖生物学一直是该领域的研究前沿和热点。国外近期的研究表明，参与细胞与细胞、细胞与基质相互作用的主要细胞粘附分子绝大多数是糖缀合物，尽管目前对糖链在细胞识别和粘附分子中的作用仍未完全阐明，但生物体内的这些细胞粘附分子的重要性和药用潜力已展现出巨大的诱人前景。如1990年发现的E-Selectin，即血管内皮细胞-白细胞粘附分子，能识别白细胞表面唾液酸化的四糖分子SLe^x,当组织受到损伤或感染时，白细胞与内皮细胞粘附，然后沿壁滚动穿过血管壁进入受损组织以杀灭入侵的病原体。再如癌细胞的转移、病原体的感染等过程也是通过糖蛋白的介导，而糖链参与其识别和粘附。国外曾报道通过某些多肽或糖类化合物进行阻断实验性肺癌的转移，取得了一些可喜进展，当然要达到临床应用尚有较大距离。国内近20年来对大量中草药来源的多糖及糖缀合物，如黄芪多糖、牛膝多糖、猪苓多糖以及枸杞子糖缀合物等近百种多糖进行了化学和广泛的活性研究，相继报道了这些多糖及糖缀合物具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖等多方面的药理作用，有的已在临床应用，为创制新药迈出了坚实的一步。如牛膝多糖，它是从中药牛膝中分离得到的一种小分子量多糖化合物，自1983年以来我们对它进行了系统的药学、药理学和毒理学的研究，并进行了临床预试验。药效学的研究表明，牛膝多糖具有显著的增强机体免疫功能的作用，它能升高血清溶血素和脾脏内抗体形成细胞数，提高血清免疫球蛋白IgG水平；能激活网状内皮系统的吞噬功能，激活巨噬细胞促进TNF和IL-2的生成；促进淋巴细胞增殖，增强NK细胞和CTL细胞的活性。临床预试验结果表明，牛膝多糖在体内具有CSF样作用，对治疗肿瘤患者因化疗和放疗引起的白细胞下降的有效率可达97%,并同时可恢复免疫系统的损伤。临床预试验结果还表明，牛膝多糖对慢性肝炎患者能恢复其肝功能，并能显著改善患者的体征如胃纳、乏力、黄疸等。毒理试验表明，牛膝多糖几乎无毒性，最大耐受性试验一次剂量大于20g/kg(口服有效剂量为0.5g/kg)。大鼠以5g/kg的极限剂量连续灌胃喂养90d，其活动、耗食量、体重、血常规、血液生化、主要脏器重量以及病理切片等除白细胞明显升高外(升高值均在正常范围内)均无明显毒性反应。牛膝多糖的纯度可达98%以上，易溶于水，与一些国内外已在临床使用的多糖类药物如香菇多糖、云芝糖肽等相比，具有分子量小、无抗原性、水溶性好、人体易吸收、生化提取、质量稳定、人工栽培、资源丰富等优点。其全分子化学结构已被测定，1995年被批准列为国家新药研究的“1035工程”预选项目。再如枸杞多糖曾有多家单位报道具有免疫活性，有的已制成保健品上市销售，但从化学角度讲，它还是一种粗提取物，内含多种杂质。我们自1987年对枸杞子中的免疫活性有效成分进行了较系统的研究，从生药枸杞子中先后分离、纯化到5个糖肽类化合物，分别命名为LbGP1～LbGP₅，这5个糖肽类化合物均易溶于水，具有很强的免疫活性，小鼠口服有效剂量仅1～2mg/kg，而且不同的枸杞糖肽其免疫活性的表现形式也不相同，有的表现为细胞免疫功能强，有的表现为体液免疫功能强，而有的还具有显著的抗脂质过氧化作用，抑制LDL的氧化。这些糖肽类化合物的结构分析表明，它们的共同特点是多糖含量高，有的可高达90%，我们已测定了其中3个枸杞糖肽化合物的多糖结构。初步的结构与功能关系的研究表明，这些多糖结构有其共性，即均以Ara为末端，但也各具个性，有的主链是β1→6连结，有的是β1→4连结，有的还结合色素。药理研究结果还表明这些糖肽类化合物中不但整体分子具有免疫活性，而且分子中的多糖链也具有免疫活性，有的比整体分子的作用还要强，这些研究结果对从分子水平上阐明枸杞子的药理作用和作用机制是很有意义的。

2中药免疫调节剂的作用方式和途径

通过调节机体的免疫功能来达到防治疾病的目的，这是免疫治疗学的基础。大量研究表明，中药免疫调节剂对机体的作用，主要通过以下几个途径：①激活巨噬细胞和T，B淋巴细胞；②激活网状内皮系统和补体；③诱生多种细胞因子，如：促进干扰素生成、促进白细胞介素生成、诱生肿瘤坏死因子等。

近期的研究表明，中药免疫调节剂在体内的作用不仅只与免疫系统的作用有关，而且与神经内分泌系统的作用也密切相关。最近，中国医科院李电东教授通过对牛膝多糖的免疫调节作用机制的研究，认为牛膝多糖是通过作用于体内神经内分泌免疫网络而发挥其免疫调节作用的。实验中发现牛膝多糖在体内能增强LPS诱导MΦ分泌TNF-α的作用，而在体外没有这种增强效应，同时发现牛膝多糖能促进PMΦ产生NO和提高NO合成酶NOS的活性，NO是第二信使，具有类似神经递质的信息传递功能。美国的3位科学家罗伯特·弗奇戈特、路易斯·伊格纳罗和弗里德·默拉德因发现NO是心血管系统中传播信号的分子，某些细胞可以产生NO，这些NO从这些细胞中穿出后，作用于其他细胞，并能控制其他细胞的行为，而被授于1998年的诺贝尔医学奖。牛膝多糖的实验也证实了Besedovskg于1977年提出的神经内分泌免疫调节(neuroendocrine-immuno-modulation,NIM)网络系统，说明免疫系统与神经内分泌系统在结构与功能上具有密切的关系，在神经内分泌与免疫系统之间有一个由多种神经递质、激素和免疫活性物质(如细胞因子)构成的完整调节网络，共同维持机体免疫功能使其处于既灵敏又稳定的平衡状态(健康状态)。

3中药免疫调节剂的结构与功能及目前研究开发中存在的主要问题

中药免疫调节剂的结构与功能，主要是多糖的结构与功能关系，至今并不十分清楚，但高级结构对功能的影响比一级结构还重要，这一点已成为科学家们的共识，而决定高级结构的重要因素是多糖分子链内和链外的氢键。经X射线分析，表明香菇多糖及裂褶多糖均具β-三股绳状螺旋型立体构型。如果在香菇多糖中加入尿素或二甲亚砜，使分子的立体构型发生改变，则其活性也就丧失；另一方面，主链结构同是β-1,3,又有β-1,6侧链的葡聚糖，有些具有强的活性，而有些却无活性。如香菇多糖以1mg/kg剂量给药，抗S-180肉瘤活性几乎为100％，云芝多糖抗肿瘤活性＞90%，猪苓多糖抗肺鳞癌活性为80％。而茯苓多糖、昆布多糖化学结构虽然与香菇多糖相似，但它们无抗肿瘤活性。昆布多糖给药剂量高达25mg/kg(为香菇多糖的25倍)，其抗S-180的活性仅为1.5%；但如果将茯苓多糖中的一些β-1,6支链，用类似过碘酸氧化、Smith降解的方法将其切去，结果获得了具有强烈抗肿瘤活性的多糖，称为次茯苓多糖；如果再将次茯苓多糖-羧甲基化，其活性就更高。

除了立体构型是决定多糖生物活性的决定因素之外，多糖的分子量、取代基、溶解度、粘度，甚至给药剂量、给药途径等也能影响其生物活性。如相对分子质量为9万左右的右旋糖酐具有一定的活性，但它的活性随着大于或小于此相对分子质量而迅速降低。多糖分子中的取代基对多糖的活性影响很大，如牛膝多糖没有抗病毒活性，经过化学修饰，在多糖分子中引入一定量的硫酸基团，则它就具有较强的抗乙型肝炎病毒HBsAg和HBeAg的活性。多糖的溶解度对活性也有影响，如β(1→3)-D-葡聚糖cardlan不溶于水，如果将它部分羧甲基化后，使其水溶性提高，则它的抗肿瘤活性也明显提高。多糖的粘度有时会影响实际使用，如裂褶多糖是一个很有应用前景的抗肿瘤药物，但起初因为粘度太大，无法临床使用，后来通过部分解聚，使其分子量降低，粘度也随之减小。但由于其基本重复结构不变，从而仍保持抗肿瘤活性，已提供临床使用。近来，多糖受体的发现，对阐明其作用机制有重要意义。当多糖与受体作用时，只有分子中的几个寡聚糖片段与受体结合，因此可以推测，多糖象蛋白质和酶一样，可能在多糖分子中存在一个或几个寡糖片段的“活性中心”，如有报道认为分子量为50万的香菇多糖，其分子中的七糖重复单元是它的“活性中心”，肝素的抗凝血活性仅取决于一个五糖片段，当然这种“活性中心”的假设还有待于更多的实验验证。

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