寡糖种类繁多、分布广泛,具有良好的理化性质和重要的生理作用。近年来,寡糖在疾病诊断与防治、营养保健等方面的应用倍受关注,已成为全球生物技术产业中突出的亮点。本文从寡糖的药理作用及应用等方面对寡糖进行综述,期望为后期寡糖的研究提供一定的参考。 Oligosaccharides are widely distributed and have good physical and chemical properties and important physiological functions. In recent years, the application of oligosaccharides in disease diagnosis and prevention, nutrition and health care has attracted much attention and becomes a prominent highlight in the global biotechnology industry. In this paper, the pharmacological action and application of oligosaccharides are reviewed in order to provide some reference for the later research of oligosaccharides.
陈梦婷,刘屹娜,张雨婷,王乐萌,任 沁,周芳美*,丁志山
浙江中医药大学医学技术学院,浙江 杭州
收稿日期:2020年6月24日;录用日期:2020年7月15日;发布日期:2020年7月22日
寡糖种类繁多、分布广泛,具有良好的理化性质和重要的生理作用。近年来,寡糖在疾病诊断与防治、营养保健等方面的应用倍受关注,已成为全球生物技术产业中突出的亮点。本文从寡糖的药理作用及应用等方面对寡糖进行综述,期望为后期寡糖的研究提供一定的参考。
关键词 :寡糖,药理作用,作用机制,应用
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寡糖(Oligosaccharides),又称寡聚糖或低聚糖,是指分子结构由2~10个单糖分子以糖苷键相连接而形成的低度聚合糖,分子量为200~2000 D,界于单糖和多糖之间,与蛋白质或脂类共价结合,以糖蛋白或糖脂的形式存在。具有抗肿瘤、抗炎、抑菌、提高免疫力、调节肠道菌群等生物活性功能 [
寡糖在不仅自然界分布广泛(如红葡萄酒、南瓜、甘蔗、巴戟天、石斛、人参等食物、药材 [
名称 | 结合方式 | 主要用途 | 主要成分 |
---|---|---|---|
麦芽低聚糖(IMO) | 葡萄糖以α-1,4糖苷键结合 | 滋补营养、抗菌消炎 | 葡萄糖 |
环状糊精(β-cyclodextrin) | 葡萄糖以环状α-1,4糖苷键结合 | 低热值,防止胆固醇蓄积 | 葡萄糖 [ |
蔗糖低聚糖(Oligosucrose) | 葡萄糖以α-1,6糖苷键结合 | 防龋齿,促进双歧杆菌增殖 | 葡萄糖、蔗糖 |
壳质低聚糖(Chitosan) | 乙酰氨基葡萄糖以β-1,4苷键结合 | 抗肿瘤 | 乙酰氨基葡萄糖、蔗糖 |
果糖型低聚糖(FOS) | α-1,2;β-1,2糖苷键结合 | 优质甜味增味剂 | 半乳糖 |
木低聚糖(XOS) | β-1,4糖苷键结合 | 水分活性调节 | 木糖 |
表1. 几种常见寡糖组成及主要成分
肠道不仅能消化吸收营养物质,而且是人体最大的贮菌库和内毒素池,具有重要的免疫作用,肠道菌群的健康状况关系着整个机体的正常运行。目前,已有众多实验研究证实了各类寡糖具有调节肠道菌群的作用。有研究 [
Pan L [
综上,功能性寡糖可通过发酵产生有机酸,降低肠道中的pH值,抑制腐败作用,减少有毒有害物质的产生,促进双歧杆菌等有益菌的增殖、抑制有害细菌以及病毒进而实现对肠道菌群的调节,提高肠道屏蔽能力。
免疫系统对机体内稳态的维持具有重要作用。寡糖能在多个途径、多个层面对免疫系统进行调节,增强免疫系统的功能,提高机体抵抗外界刺激的能力。寡糖可以通过增强淋巴细胞的增殖,显著提高血清IgA (P < 0.05)和TNF-α (P < 0.01)含量,从而增强其体液免疫与细胞免疫能力以及血清抗体效价 [
新生儿作为一类特殊群体,其饮食备受关注。母乳寡糖(HMO)已被证实是母乳中天然存在的作为益生元的游离聚糖,相比较而言,人乳所含的寡糖浓度更高,结构多样性和岩藻糖基化程度更高,可促进肠道菌群的建立,促进肠道发育以及刺激免疫成熟 [
综上,寡糖可以从提高细胞免疫能力和增强体液免疫功能,促进血液中淋巴细胞的增殖,增强黏膜屏障的保护作用,以激活机体免疫系统,进而提高机体免疫功能。对婴幼儿的免疫力的提高尤为明显。
寡糖具有明显的抗肿瘤作用,其作用主要是通过诱导肿瘤细胞凋亡、抑制细胞增生、影响肿瘤血管生成、增强机体免疫力来实现的。在对肾癌细胞的研究中发现 [
在对κ-角叉菜聚糖寡糖(κ-Carrageenan oligosaccharide, KOS) [
寡糖是天然可食用产品的组成部分,毒副作用小,对正常细胞无损伤作用,并且功能清楚、结构确定,可改善多糖由于结构变异、分子量不定而引起的疗效不稳定、不确定等缺点,使它作为抗肿瘤药物潜在的毒副作用大大降低,适合广泛应用于抗肿瘤药物的研究。
自由基是由机体产生的具有强氧化性、损害机体组织与细胞的有害化合物,能导致疾病和机体衰老。寡糖具有较强的抗氧化能力,能够有效清除体内的自由基和毒素。研究 [
在食品方面的研究中发现,猴头猴寡糖 [
多种寡糖的调节血糖血脂活性已有相关报道,可能涉及多种途径。Yang CF等 [
寡糖能够降低血糖的作用机制主要有:保护、修复胰岛β细胞而增加血液中胰岛素的水平;增加胰岛β细胞分泌,提高机体胰岛素水平 [
炎症是机体对外界刺激作出的应急性反应,是机体的一种自我防御措施。但过度的炎症会导致多种疾病的发生。Li等 [
目前已有很多研究表明低聚糖对植物致病菌和病原微生物的生长具有很好的抑制效果。Lin AE等 [
以上研究表明寡糖具有广谱抑菌性,因可以自然降解的天然糖类物质而不会对环境造成污染。其作用机制可能是:破坏细胞壁和细胞膜,破坏蛋白质和遗传物质结构,抑制呼吸作用。
近些年的研究表明,一些寡糖还具有抗病毒、抗休克、抗过敏、平喘、保护肝脏、防止胆固醇积累、调节神经系统、降低血压等作用。Bai Y等 [
临床应用方面:近年来,寻找安全高效的食品活性成分来代替药物防治慢性代谢疾病成为科学研究的热点。低聚糖因其发热值极低、可改善脂代谢、降低血脂和胆固醇已经得到关注及应用。此外,已有相关的发明专利,将功能性寡糖和益生菌代谢产物复配应用到皮肤清洁产品中,能够达到调节皮肤微生态的效果。
农业、养殖领域方面:在农业方面,寡糖可以促进植物的生长。王永俊 [
食品领域方面:寡糖普遍存在于自然界当中,如猴头猴、山药、玉米、大豆中含量较多 [
寡糖因其低分子量、高溶解性及强吸收力等优点,已经在医药、农业、食品等领域得到广泛应用。但是,同样存在一定的问题需要未来进一步的研究和解决:不同分子量寡糖的生理活性差异,发挥效应的时间以及机制,外界条件对寡糖生理活性的影响等等,还有待进一步的研究证实。
随着糖生物学、糖化学以及糖的标记技术的系统研究,寡糖结构的改造及其生物活性作用机制将得到更加系统和明确的阐明,寡糖类及其衍生物将会成为新型的具有潜在开发前景的重要药物。
寡糖的药理作用机理也随分子生物学、医学等前沿和交叉学科的发展将逐渐被揭示,使我们可以更好地利用寡糖这种优质的资源,所有这些都为寡糖的研究开发、产业化以及临床应用提供了有力的工具和新的途径。
陈梦婷,刘屹娜,张雨婷,王乐萌,任 沁,周芳美,丁志山. 寡糖药理作用研究进展Research Progress of Pharmacological Effects of Oligosaccharides[J]. 药物资讯, 2020, 09(04): 142-149. https://doi.org/10.12677/PI.2020.94021