中药多糖的免疫调节作用

发布日期：2024-08-23 01:07    点击次数：149

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多糖与蛋白质、核苷酸被称作是维持生命活动的3大物质，在机体各项生命活动中具有重要作用，且具有多种药理活性[1-2]。中药多糖在免疫调节方面作用明确，被称为天然的免疫调节剂。大量研究表明，中药多糖对免疫系统的调节作用包括促进免疫器官及免疫细胞生长、激活免疫细胞、促进免疫因子的释放[3-4]。

1 中药多糖对免疫系统的调节作用

中药多糖可以直接促进免疫器官和免疫细胞的生长，并通过与免疫细胞表面的受体结合，激活多种信号通路，调节机体促炎因子、抗炎因子和趋化因子水平，进而调节免疫系统[6]。

1.1 对免疫器官的调节作用

免疫器官分为中枢和外周免疫器官，中枢免疫器官包括胸腺和骨髓，是免疫细胞分裂、分化和成熟的场所，外周免疫器官包括淋巴和脾脏，是成熟T细胞和B细胞的定居场所。因此，免疫器官脏器指数可以反映机体免疫功能的强弱。刘洋等[11]发现从灵芝菌托、菌柄和菌盖中提取的多糖均能提高环磷酰胺免疫抑制小鼠的免疫器官指数，增强B淋巴细胞增殖、脾自然杀伤细胞（natural killer，NK）活性，增加细胞因子IL-2、IL-6、TNF-α及IgG释放。

银慧慧等[12]发现桃金娘果多糖可显著提高小鼠胸腺和脾脏指数，促进免疫器官生长，血常规结果表明桃金娘果多糖能够升高血中红细胞、白细胞、吞噬细胞水平。Ayeka等[13]发现甘草多糖可提高CT26荷瘤BALB/c小鼠的脾/胸腺指数，激活CD4+和CD8+免疫细胞群，增加T淋巴细胞数量，增加IL-2、IL-6、IL-7水平，降低TNF-α的水平。刘文立等[14]发现白及多糖能升高CT26荷瘤小鼠脾脏和胸腺指数，从而增强机体免疫功能，发挥抗肿瘤作用。

Li等[15]通过比较硒化前后百合多糖免疫调节活性，发现硒化后多糖活性升高，但硒化前后百合多糖均能提高小鼠免疫器官指数、升高血清γ-干扰素、IL-6、IgG和IgM表达、促进淋巴细胞增殖。Liu等[16]通过研究猴头菌多糖对番鸭呼肠孤病毒（muscovy duck reovirus，MDRV）感染雏鸭免疫力的影响，发现猴头菇多糖可改善感染雏鸭早期法氏囊、肝、脾、胸腺脏器指数下调情况，苏木素-伊红染色结果表明猴头菇多糖可以减轻MDRV对雏鸭免疫器官的损伤，DNA断裂的原位末端标记法和死亡因子配体检测发现猴头菇多糖可以抑制MDRV感染后期免疫器官淋巴细胞凋亡。

1.2 对免疫细胞的调节作用1.2.1 对淋巴细胞的调节作用

中药多糖一方面可以直接激活淋巴细胞发挥免疫调节作用，另一方面可以刺激淋巴细胞分泌细胞因子，调控相关基因表达，从而实现免疫调节。银杏多糖可通过减少小鼠G0/G1期细胞阻滞、促进DNA合成，从而促进淋巴细胞增殖[17]。党参多糖可通过下调小鼠T细胞CD8+水平，提高T淋巴细胞CD4+/CD8+的值，维持T淋巴细胞平衡，抵抗氢化可的松干扰的作用[18]。黄精多糖通过促进环磷酰胺诱导的免疫抑制雏鸡外周淋巴细胞进入S期和G2/M期，减少细胞凋亡，上调IL-2、IL-6和γ-干扰素的基因表达，促进外周血T淋巴细胞的增殖[19]。东方栓菌多糖可通过增强昆明小鼠TNF基因的转录而增强NK细胞活化，促使其分泌IL-2、TNF-α，进而增强免疫[20]。

1.2.2 对巨噬细胞的调节作用

中药多糖可以提高巨噬细胞的吞噬能力，增强巨噬细胞增殖，刺激巨噬细胞分泌与免疫相关的细胞因子，增强机体的免疫防御能力[21]。实验证实的有红参多糖、白及多糖、桔梗多糖、岩藻多糖。

1.2.3 对树突状细胞（dendritic cells，DCs）的调节作用

DCs可以通过3种途径增强免疫系统功能：上调细胞因子的表达；将抗原肽呈递给位于淋巴和脾脏的T细胞；分泌炎症因子，诱导T细胞分化为辅助性T细胞（T helper cells，Th）和细胞毒性T细胞，被DCs刺激的T细胞进一步发挥免疫功能[26]。

枸杞多糖可以刺激DCs释放一氧化氮，增加IL-6、IL-10、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemo-attractant protein-1，MCP-1）、γ-干扰素和TNF-α含量，促进DCs表面分子CD11c、主要组织相容性复合体II（major histocompatibility complex II，MHCII）、CD80和CD86表达，促进DCs成熟。

枸杞多糖、云芝多糖、灵芝多糖、香菇多糖、黄芪多糖均可上调小鼠髓源性DCs表面的CD80、CD86和MHCII分子表达，促进小鼠髓源性DCs释放IL-6、IL-12、p40和TNF-α。肉苁蓉多糖可促进DCs成熟，促进CD4+、IL-6、IL-10、γ-干扰素、TNF-α等细胞因子，且与TLR4受体相关的NF-κB途径有关。

目前，检测免疫器官脏器指数、细胞因子和免疫球蛋白水平已成为评价中药多糖免疫调节作用的常用手段。但是众多证据表明中药多糖可通过多途径、多环节、多靶点共同发挥免疫调节作用。中药多糖可以通过多种受体及其下游信号通路促进免疫器官和免疫细胞的生长，调节机体促炎因子、抗炎因子和趋化因子水平，调节血清中免疫球蛋白水平，见表1。因此在研究过程中，还需要结合分子生物学、免疫荧光技术、蛋白质组学等技术从受体和免疫信号通路深入研究其作用机制。

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2 中药多糖发挥免疫调节作用相关受体

随着多糖研究深入，已有研究发现多糖可通过与细胞表面特定受体[包括TLR、补体受体3（III type complement receptors，CR3）、Dectin-1受体、甘露糖受体（mineralocorticoid receptor，MR）、清道夫受体（scavenger receptor，SR）] 结合[30]，激活受体下游信号通道，促进相关细胞因子的释放和相关蛋白的表达而发挥免疫调节作用[31]。此外，Ca2+也可以激活免疫相关通路起到免疫调节作用。

2.1 TLRs

TLRs是一个跨膜蛋白家族，其特点是识别几乎所有微生物中存在的配体并对危险信号作出反应，激活下游相关通路，产生免疫效应。近年报道最多的TLR下游通路当属NF-κB通路[32]，如图1所示，被多糖激活的TLR2和TLR4受体会激活髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88），MyD88与IL-1受体相关激酶（IL-1 receptor associated kinases，IRAK）结合，激活TNF受体相关因子6（TNF receptor-associated factor 6，TRAF6）和IκB激酶复合体，其复合体IκB激酶β（inhibitor κB kinase β，IKKβ）诱导NF-κB抑制蛋白激酶IκB磷酸化，增加TNF-α、IL-1、IL-6等的转录表达。Zhang等[33]发现冬虫夏草多糖可增加RAW264.7细胞和C57BL/6小鼠肠系膜淋巴结免疫细胞一氧化氮、

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TNF-α和IL-6的产生，激活小鼠髓源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages，BMDMs）细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和p38蛋白磷酸化，进而激活p38 MAPK信号通路，TLR4抑制剂（TAK-242）可显著抑制RAW264.7细胞TLR1、TLR4和TLR6的表达、IL-6、TNF-α的分泌和p38MAPK的磷酸化，而给予TLR1/2抑制剂后则无任何影响。在体内实验中，TLR4−∕−小鼠和TLR2−∕−小鼠ig冬虫夏草多糖后取BMDMs细胞进行Griess法、酶联免疫吸附测定和流式细胞术检测，发现TLR2−∕−小鼠BMDMs的一氧化氮、TNF-α和IL-6分泌增加，TLR1、TLR4和TLR6表达上调，而TLR4−∕−小鼠BMDMs的细胞因子表达与空白组一致，表明冬虫夏草多糖可通过TLR4受体激活p38 MAPK信号通路发挥作用。

黄芪多糖可以增加RAW264.7细胞和荷瘤小鼠一氧化氮、TNF-α、IL-1β和IL-6表达，但TAK-242和MyD88抑制剂（ST-2825）可以显著抑制其表达，表明黄芪多糖可能是通过激活TLR4介导MyD88依赖性信号通路调节机体免疫。

草苁蓉多糖可以抑制脂多糖诱导的小鼠单核巨噬J774A.1细胞炎症因子TNF-α和IL-6、IL-1β的分泌，降低炎症J774A.1细胞COX-2、TLR4、IRAK4、MyD88及NF-κB蛋白表达水平，表明草苁蓉多糖抑制炎症反应与抑制TLR/NF-κB通道有关，也提示了多糖对免疫作用的调节可能是双向的。

灰树花多糖[36]通过TLR4受体激活RAW264.7细胞内的MyD88，促进细胞内IKKβ的表达，并将NF-κB p65亚基转移到细胞核中，增加一氧化氮、IL-1β、IL-10、MCP-3等水平。

仙人掌多糖[37]在基因水平上通过激活TLR4信号传导的MyD88依赖性途径，从而提高RAW264.7细胞中TLR4、TRAF6、IKKβ基因表达，产生免疫激活作用。

秋葵多糖[38]通过TLR2和TLR4受体介导的NF-κB和MAPKs信号途径激活RAW264.7细胞，诱导细胞内p65、IκBα、p38、ERK1/2和JNK的磷酸化；降低一氧化氮、IL-10和TNF-α表达。TLR4激活免疫调节机制见表2。

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2.2 CR3受体

CR3是一种高度糖基化的白细胞黏附受体，分布于巨噬细胞、NK细胞、细胞毒性T细胞和B细胞表面，参与细胞黏附和信号传导过程[39]。

龙眼多糖可显著增强脂多糖诱导的RAW264.7细胞的吞噬功能，增加一氧化氮、IL-1β、IL-6和TNF-α的产生，在巨噬细胞培养液中加入CR3和Ca2+抗体后巨噬细胞IL-1β、IL-6和TNF-α表达显著降低，RNA测序结果表明加入CR3和Ca2+抗体的巨噬细胞中MAPKs和PI3K/Akt通路的基因表达显著增加，因此，龙眼多糖可发挥免疫调节作用与激活MAPKs和PI3K/Akt信号通路有关。

蒲公英多糖可升高RAW264.7细胞中iNOS、IL-6、IL-1β、IL-10和TNF-α mRNA表达，且MAPK磷酸化显著增加，RAW264.7细胞的激活涉及细胞表面TLR2、TLR4和CR3受体的MAPK和NF-κB信号通路发挥免疫调节作用。

竹荪子实体多糖可以通过调节RAW264.7细胞表面的CR3受体，升高一氧化氮、TNF-α和IL-6的分泌水平，进而发挥免疫调节作用。

2.3 Dectin-1受体

Dectin-1是哺乳动物体内DCs的一个特异性受体，因而将它归类为DCs相关C型凝集素样（C-type lectin-like domain，CTLD）受体[43]，该受体在多种髓系细胞内均有表达，Dectin-1除了可以结合外源性多糖，还可以结合T细胞表面的内源性配体，具有双重识别作用[44]。Dectin-1通过识别由β-1,3和β-1,6链为主链连接而成β-葡聚糖，诱导多种细胞因子和趋化因子的产生，激活机体免疫系统。

竹荪子实体多糖可通过TLR4受体激活巨噬细胞吞噬活性，增加IL-1β和TNF-α的分泌，激活MAPK通路，促进NF-κB p65的磷酸化和核转位，而Dectin-1抗体则可降低其活性，表明竹荪子实体多糖通过Dectin-1和TLR4受体共同激活MAPK和NF-κB通路，增强巨噬细胞免疫活性。

2.4 MR受体

MR含有II型纤维连接蛋白（fibronectintype II，FNII）、半胱氨酸和8个糖串连的CTLD结构域，可以识别甘露糖、岩藻糖和L-乙酰葡萄糖氨，参与先天性和获得性免疫[46]。MR与多糖结合后可以增加巨噬细胞的吞噬活性，产生活性氧，激活巨噬细胞中NF-κB，诱导细胞因子的分泌。

2.5 SR受体

SR在动脉粥样硬化病程中有利于泡沫细胞形成的糖蛋白主要分布于巨噬细胞[49]。目前共有3类6种不同结构的SR，分别是A型（SR-A1、SR-A2和MARCO）、B型（SR-B1和CD36）和果蝇C型[50]。岩藻多糖可通过SR介导的p38 MAPK及NF-κB信号通路激活巨噬细胞分泌一氧化氮。黄芪多糖可以上调泡沫细胞SR-B1表达水平，促进巨噬细胞排除胆固醇。

2.6 Ca2+

Ca2+是机体内具有多功能的阳离子，其功能之一是充当细胞内外的信使，Ca2+在免疫细胞内外的流动会导致细胞电信号发生变化，进而影响生物膜内外信号传导的类型和时间。山豆根多糖可以增强T淋巴细胞膜上蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）活性，进而增加一氧化氮和IL-2含量和细胞质游离Ca2+浓度，而Ca2+阻滞剂（硝苯地平）可抑制IL-2表达，表明Ca2+可参与T淋巴细胞免疫激活作用[53]。Ca2+与茯苓多糖通过NF-κB通路激活PKC磷酸化，产生相关细胞因子，发挥免疫调节作用。此外，Ca2+还可以激活MAPKs和PI3K/Akt信号通路[40]。

Lactosylceramide受体（CDw17）是β-葡聚糖的受体，与之结合后激活NF-κB而发生核转移，CD163被认为是SR的一种[49]，虽然目前已发现的多糖受体数量有限，但是由于多糖的结构复杂，受体结构多样，在后续研究中，更多的多糖受体将会被揭示。

3 中药多糖对肠道菌群的调节作用

研究发现肠道微生物及其代谢产物可以影响机体的免疫稳态[55]，多糖可以通过调节肠道微生态发挥免疫调节作用，其作用机制如图2所示，可以归纳为4方面：（1）多糖和多糖降解的寡糖直接被肠黏膜吸纳，加固黏膜屏障；（2）多糖穿过黏膜层与肠上皮细胞表面多种蛋白结合发挥作用；（3）多糖被肠道微生物分解成SCFAs，SCFAs激活细胞表面多种蛋白，调节肠道细胞的炎症状态；（4）SCFAs可以双向地调节肠道微生物的结构和丰度，从而达到促进肠道健康，调节机体免疫的作用[56]。

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3.1 保护肠黏膜屏障

多糖被肠道微生物发酵生成的SCFAs是肠上皮细胞的能量来源，同时也能维持结肠的健康和功能。已有研究表明，乙酸可以有效改善底物代谢，抑制肠道致病菌的生长；丙酸可以改善胰腺功能，调节肝脂沉积；丁酸盐能促进胃肠道黏膜屏障的完整性；SCFAs通过抑制组蛋白脱乙酰酶（histone deacetylase，HDAC）和NF-κB，降低IL-1β、TNF-α等细胞因子释放，降低结肠炎、癌变和氧化应激，参与维持肠道功能、结肠上皮细胞形态，促进钠吸收[57-59]。肠道菌群可以刺激肠上皮细胞再生和脂多糖生物合成，防止病原体入侵，通过分泌黏液和调节连接复合体来维持肠道屏障功能[60]。紧密连接蛋白（tight junctions，TJs）是肠黏膜屏障的重要蛋白，可以防止有害物质从肠腔渗出。

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）小鼠因肠屏障受损，肠黏膜TJs蛋白ZO-1、occludin、claudin-5基因表达降低，IL-1β、IL-6和TNF-α分泌上调。黄芩多糖可以上调TJs蛋白、occludin、claudin-5基因的表达修复肠道屏障，降低IL-1β、IL-6和TNF-α水平以减轻炎症。西洋参多糖可以通过降低IL-1β、IL-6、IL-17A和TNF-α水平，增加结肠组织中IL-4和IL-10水平，增加occludin和claudin-1的表达来保护肠道屏障，抑制MAPK炎症信号通路以改善炎症状态。

霍山石斛多糖通过上调TJs、黏蛋白-2、β-防御素和IgA的表达增强肠屏障功能，通过刺激细胞因子的产生和免疫细胞的功能发育来调节肠道免疫屏障功能。此外也有研究发现茯苓菌丝多糖通过促进TJs和黏蛋白的表达恢复肠屏障功能，减轻环磷酰胺诱导的肠屏障损伤[64]。

3.2 调节肠道微生物菌群及其代谢产物

多糖本身就是一种能量物质，被肠道菌群利用后可以改变肠道菌群的结构、丰度和代谢产物，从而实现对机体的调控。研究发现，乳酸杆菌具有提高免疫、产生抗菌物质，阻止病原微生物黏附和移位、参与维生素合成、降低胆固醇水平和抑制病原体的功能，嗜酸乳杆菌可刺激细胞分泌抗炎因子（如TNF-β和IL-10），双歧杆菌可诱导免疫细胞分泌IgG和IgA[65]，表明这些益生菌具有调节机体免疫功能的作用。

罗望子多糖可以被肠道菌群分解为SCFAs，这些SCFAs会抑制肠道微生物区系致病肠杆菌属（志贺氏菌属和毛螺菌属），促进有益细菌（乳杆菌属、副杆菌属、普氏杆菌属和粪便杆菌属），而乳杆菌属、副杆菌属参与了机体的抗炎症和保护胃肠道。

西洋参多糖调节肠道微生物群，提高乳酸杆菌和拟杆菌的相对丰富度，并降低布劳氏菌和粪球菌的相对丰富度，促进大鼠肠道结构的恢复，减轻盐酸林可霉素引起的相关性腹泻和菌群失调，该研究为天然多糖减少抗生素不良反应提供了依据[62]。

黄精叶多糖可以提高乳杆菌的丰度，降低乳螺科和类杆菌的丰度，黄精叶多糖给药组小鼠血清中乙酸、丙酸和丁酸的水平显著升高，且与双歧杆菌丰度呈正相关，表明黄精叶多糖可以调节肠道菌群丰度，而产生的有益菌可能有利于SCFAs进入血液。

枸杞多糖可以提高小鼠的胸腺和脾指数，增加血清中TGF-β和IL-6浓度和结肠内容物中分泌型IgA浓度，同时肠内益生菌长双歧杆菌和乳酸杆菌的丰度提高，认为枸杞多糖的免疫调节作用可能与乳酸菌属有关。

成年人的小肠展开面积近300 m2，肠道内有数以亿万计的微生物，肠道内微生物的种类和数量变化与疾病变化密切相关，口服中药多糖首先作用于肠道，经肠道吸收才能作用于其他部位，因此肠道是中药多糖发挥免疫调节作用的首要靶点，探究其免疫调节作用机制十分重要。

4 结语与展望

虽然已有大量的研究从不同方面证明中药多糖具有免疫调节作用，但对于多糖药理活性与结构的研究远远不够，大量事实表明多糖相对分子质量、糖苷键类型、官能团、直链长短等都会影响多糖药理活性[69]。综上所述，多糖免疫调节作用并非局限于单一受体、单一信号通路，而是多层次、多靶点、多通路涵盖对机体免疫器官、免疫细胞和肠道的多方位调节，基于此，笔者认为未来中药多糖的研究应关注以下几个方面。

4.1 多糖化学结构的研究

国内对多糖免疫调节方面的研究侧重在药理和药效方面，对多糖的化学结构研究较薄弱。但是基于已有的报道发现，多糖的化学结构或许决定着多糖是否能与受体结合[70]。相对分子质量在1×10^4～1×10^5的多糖更容易与TLR4受体结合，含有硫酸基团和乙酰基的多糖更容易与TLR4受体结合，多糖的单糖组成中甘露糖比例高者会倾向于与MR结合，而葡萄糖含量高的倾向于与TLR受体结合，含有长支链的多糖不容易与受体结合。因此，揭示中药多糖化学结构、阐明中药多糖免疫活性与化学结构的构效关系是中药多糖深入研究亟待解决的难题，而将长链多糖中的有效片段水解并解析结构可能是一条化繁为简的有效途径。

4.2 多糖免疫抑制研究

多糖对免疫系统具有双向调节作用，但是对免疫系统的抑制作用研究较少。白鲜皮多糖具有抑制大鼠嗜碱性白血病RBL-2H3细胞释放β-氨基己糖苷酶、保护细胞膜和抗氧化等抗过敏性质的活性[71]；白术多糖通过TLR4/NF-κB信号通路改善类风湿性关节炎小鼠滑膜增生、层次不清和炎症情况[72]；紫菜多糖通过减少组胺和血清IgE的释放缓解小鼠食物过敏状态[73]。综上，多糖对免疫系统的抑制作用可能使多糖具有治疗自身免疫性疾病的潜力。

4.3 多糖抗抑郁研究

近年来不乏关于中药多糖对神经系统疾病具有治疗作用的报道，已有文献表明中药多糖通过CR3受体和Dectine-1受体抑制NF-κB磷酸化，具有抗抑郁作用。灵芝多糖通过NF-κB通路减轻小鼠抑郁行为[74]，银杏叶多糖通过调节肠道微生物起到抗抑郁的作用[75]，茯苓多糖可降低慢性不可预知温和应激小鼠体内NF-κB和TNF-α的表达，使额叶皮质多巴胺和5-羟色胺转换变慢[76]。中药多糖可能会为神经系统疾病的治疗提供新的思路，值得深入研究。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献（略）

来 源：赖梦亭，肖 平，方悦悦，麦麦提敏·麦提萨伍尔，宿树兰，段金廒．中药多糖免疫调节作用机制研究进展 [J]. 中草药, 2023, 54(10):3339-3348.

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