竹荪多糖的化学结构、生物活性及其功能化抗肿瘤药物的研究

竹荪(Dictyophora indusiata)属于鬼笔科竹荪属真菌,广泛分布于我国贵州、云南、四川、江西、福建等地。竹荪味道鲜美,营养价值丰富,是一种珍贵的食药用真菌。本文以竹荪子实体为原料,对竹荪多糖DP1的分离纯化、结构鉴定、免疫活性、抗溶血活性等进行了研究。同时对竹荪多糖DP1进行功能改性,成功制备出竹荪多糖纳米硒DP1-Se NPs和竹荪多糖锌DP1-Zn两种新型配合物,并对DP1-Se NPs和DP1-Zn的抗肿瘤活性及相关分子机制进行了系统研究,结果表明:采用“水提醇沉”法从竹荪子实体提取水溶性粗多糖,竹荪粗多糖经阴离子交换柱层析DEAE-52和葡聚糖凝胶柱层析G200分离纯化后得到DP1和DP2两个组分。竹荪多糖DP1的化学结构分析表明DP1的分子量为1131726 Da,竹荪多糖DP1中单糖组成及比例为:半乳糖14.1%、葡萄糖56.2%、甘露糖29.7%。DP1单糖残基间连接的糖苷键类型主要包括(1→2)、(1→3)、(1→4)和(1→6)键。此外,DP1中还含有α型呋喃糖和α型吡喃糖;DP1中单糖残基类型包括(1→3)-α-甘露糖,(1→3)-α-半乳糖,(1→2,6)-α-葡萄糖,(1→6)-β-D-葡萄糖,(1→6)-β-D-半乳糖,(1→6)-β-D-甘露糖等。DP1具有显著的免疫调节活性,能够特异性地与小鼠巨噬细胞RAW264.7细胞膜表面受体CR3相互作用,通过一系列可能的信号转导通路(PI3K/Akt/MAPK/NF-κB)激活免疫应答,促进免疫因子NO、TNF-α和IL-6的分泌。此外,DP1具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,经高温(145℃)、强酸(p H=2)和强碱(p H=10)的处理后,仍然具有一定的免疫调节活性。DP1能抑制AAPH诱导的人血红细胞氧化性溶血,抑制红细胞内活性氧ROS的过量产生,使红细胞内抗氧化酶系(谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、过氧化氢酶CAT和超氧化物歧化酶SOD)保持在正常的生理范围,抑制脂质过氧化,维持红细胞内“氧化应激-抗氧化防御”系统的动态平衡。此外,DP1还能抑制Cu Cl2诱导血清中共轭二烯的生成,防止血清过氧化。通过氧化还原反应成功制备出竹荪多糖纳米硒DP1-Se NPs配合物,DP1-Se NPs粒子形貌为规则的球状、分散性良好、平均粒径为89 nm左右,是一种良好纳米硒新材料。DP1-Se NPs具有显著的抗肿瘤活性,能够通过介导细胞凋亡来抑制肿瘤细胞的增殖。DP1-Se NPs能促进死亡结构域相关蛋白FADD的表达,增强Caspase-3、-8和-9的活性,通过死亡受体介导的外源性凋亡通路和线粒体介导的内源性细胞凋亡通路两条途径介导肿瘤细胞凋亡。利用竹荪多糖DP1与锌螯合成功制备出新型多糖锌配合物DP1-Zn。DP1与锌螯合后抗肿瘤活性显著提高。DP1-Zn能有效地抑制多种肿瘤细胞如人胃癌细胞SGC-7901、人宫颈癌细胞Hela、人乳腺癌细胞MCF-7、人肝癌细胞Hep G2、人肺癌细胞A549、和人前列腺癌PC3等肿瘤细胞的增殖。DP1-Zn处理能使MCF-7细胞核皱缩,DNA复制和合成受阻,细胞周期发生阻滞,细胞内线粒体膜电位下降,线粒体功能紊乱等,最终诱发细胞早期凋亡。本研究表明竹荪多糖是一个良好的免疫增强剂和抗氧化剂,可作为保健食品或药品应用于免疫低下及氧化应激相关疾病的防治。同时,竹荪多糖纳米硒DP1-Se NPs和竹荪多糖锌DP1-Zn配合物具有“高效低毒”的特点,为新型抗肿瘤药物的设计研发提供了新材料和研究思路,在生物医学领域具有广阔的应用前景。