2022年5月5日，中國科學(xué)院昆明植物研究所和云南農(nóng)業(yè)大學(xué)在International Journal of Biological Macromolecules（IF=6.953））雜志上在線發(fā)表了題為“Structural characterization and biological evaluation of a new O-acetyl-1,4-linked-β-D-mannan possessed potential application in hydrophilic polymer materials from Dendrobium devonianum”的研究論文。該文章研究了齒瓣石斛多糖的免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤活性，發(fā)現(xiàn)他的生物學(xué)和化學(xué)性質(zhì)與其表面形態(tài)和鏈構(gòu)象密切相關(guān)，而這些都受到不同制造工藝的影響。采用掃描電鏡(SEM)觀察了所有樣品的表面形貌特征，探討分離純化對(duì)樣品微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，齒瓣石斛多糖在功能材料中具有很高的應(yīng)用潛力。

研究材料

齒瓣石斛

DDP-1：純化后的齒瓣石斛多糖

研究結(jié)果

1.1齒瓣石斛DDP-1的提取和純化

水提醇沉后得到粗多糖（圖1A），含有三個(gè)峰，去蛋白后得到2個(gè)峰（圖1B），通過透析去除小分子（圖1C），再過柱純化（圖1D），經(jīng)凝膠峰可得組分DDP-1（圖1E）。通過凝膠色譜和紫外可得，DDP-1的組分單一無核酸和蛋白（圖1FG）。以干料質(zhì)量為基準(zhǔn)，DDP-1的產(chǎn)率為11.2%。

圖1.DDP-1的提取和純化過程

1.2 分子量、單糖組成和甲基化

DDP-1的分子質(zhì)量為1.17 × 10^{5 Da，與其他的齒瓣石斛多糖的分子量有所區(qū)別（圖2A）。通過氣相色譜分析了DDP-1的單糖組成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，他是一種由甘露糖(圖2B)組成的同多糖。}

目前還沒有齒瓣石斛多糖的甲基化結(jié)果報(bào)道。DDP-1由Manp-(1→和→4)- Manp-(1→)組成(表1)，比例是1:26。

圖2.DDP-1的單糖和分子量結(jié)果

表1.DDP-1的甲基化結(jié)果

1.3 DDP-1的精細(xì)結(jié)構(gòu)解析

為了進(jìn)一步確定DDP-1的結(jié)構(gòu)特征，利用紅外和核磁進(jìn)行解析。通過紅外光譜結(jié)果（圖3A），DDP-1具有多糖特有的特征峰，1D NMR譜結(jié)果也同樣驗(yàn)證了紅外光譜的結(jié)果（圖3B）。

圖3.DDP-1的紅外結(jié)果以及1D NMR譜圖

根據(jù)前面的結(jié)果，→4)-β-d-manp-(1→是含量最高的一個(gè)糖殘基，記作M。通過TCOSY、COSY以及HSQC獲得M的所有位置的化學(xué)位移（表2）.對(duì)于殘基→4)-2-O-acetyl-β-D-Manp-(1 →（記作M2），→4)-3-O-acetyl-β-D-Manp-(1→（M3），Manp-(1→（Mt）同理可得（圖4）。通過HMBC譜得到各個(gè)殘基之間的關(guān)系，并獲得DDP-1的糖鏈（圖5）。結(jié)果表明，DDP-1的精細(xì)結(jié)構(gòu)與其他石斛多糖不同。

圖4.DDP-1的2D NMR

圖5.DDP-1的糖鏈

表2.DDP-1的殘基化學(xué)位移歸屬

1.4純化工藝對(duì)DDP-1微結(jié)構(gòu)的影響

乙酰化甘露聚糖被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料中，這與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。為了探究純化工藝對(duì)DDP-1微結(jié)構(gòu)的影響，不同純化工藝下的樣品圖像如圖6所示。從整體上看，DDP-1表面致密且交聯(lián)，而經(jīng)膜過濾和DEAE52純化的樣品表面疏松且交聯(lián)程度較低。DDP-1的微觀結(jié)構(gòu)有利于其與其他物質(zhì)的相互作用，表明其可用于親水性高分子材料。

圖6.DDP-1的SEM。(A)粗多糖，(B)乙醇沉淀，

(C)膜過濾，(D) DEAE52， (E, F) DDP-1 (2 KX和10 KX)

1.5 DDP-1的生物學(xué)活性

為探明DDP-1的生物活性，體外測定了DDP-1的免疫調(diào)節(jié)和抗癌活性。在免疫調(diào)節(jié)方面，DDP-1能夠促進(jìn)THP-1巨噬細(xì)胞分泌TNF-α和IL-6的產(chǎn)生，但對(duì)IL-6的刺激低于TNF-α。此外，與LPS處理相比，DDP-1表現(xiàn)出較慢和較弱的免疫應(yīng)答，表明DDP-1作為一種免疫刺激物具有顯著的免疫調(diào)節(jié)活性（圖7A-B）。

圖8. DDP-1的免疫調(diào)節(jié)作用。(a) TNF -α， (b) IL-6

研究了不同濃度的DDP-1的抗癌活性。結(jié)果表明，多糖處理的細(xì)胞對(duì)HepG2以及女性乳腺癌細(xì)胞株 (MCF- 7)的生長抑制率顯著增加，且呈劑量依賴性，強(qiáng)于陽性對(duì)照(圖8A-B)。對(duì)于A431和H1975，與對(duì)照處理相比，DDP-1處理對(duì)腫瘤細(xì)胞活力的影響不顯著(圖8C和D)。

圖9. DDP-1的抗癌活性

研究結(jié)論

目前，相關(guān)研究主要集中在齒瓣石斛的小分子和粗多糖方面。作者從石斛莖中分離到主要水溶性多糖DDP-1，經(jīng)鑒定為不同于其他石斛多糖的均多糖(1→4)-β-D-acemannan。此外，免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤活性評(píng)價(jià)表明，除具有免疫調(diào)節(jié)活性外，對(duì)肝癌和乳腺癌細(xì)胞有正向作用，對(duì)人表皮樣癌A431和人肺腺癌1975細(xì)胞有負(fù)向作用。該項(xiàng)研究和已發(fā)表的文獻(xiàn)可以看出(1→4)- β- d -乙酰化甘露聚糖是一種具有保健功能和藥物開發(fā)功能的關(guān)鍵生物分子。對(duì)DDP-1的構(gòu)效關(guān)系及免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤作用機(jī)制的進(jìn)一步研究值得進(jìn)行。考慮到DDP-1在材料上的潛在應(yīng)用前景，目前正在進(jìn)行DDP-1在水凝膠中的應(yīng)用研究。

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