多糖抗肿瘤作用机制研究进展_王晗.pdf

第 14 卷 第 11 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.11 2023 年 6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun.,2023 基金项目:2019 年度哈尔滨市雏鹰计划暨科技创业奖补专项项目(2019CYJBCG0326)Fund:Supported by the 2019 Harbin Eaglet Program and Technology Innovation Award Special Project(2019CYJBCG0326)*通信作者:李冲伟,博士,教授,主要研究方向为微生物代谢产物及功能食品开发。E-mail:*Corresponding author:LI Chong-Wei,Ph.D,Professor,College of Life Sciences,Heilongjiang University,No.74 Xuefu Road,Nangang District,Harbin 150080,China.E-mail: 多糖抗肿瘤作用机制研究进展 王 晗1,2,刘子坤1,2,李冲伟1,2,3*(1.黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心,哈尔滨 150080;2.黑龙江大学生命科学学院,黑龙江省寒地生态修复与资源利用重点实验室,哈尔滨 150080;3.黑龙江大学,黑龙江省普通高校微生物重点实验室,哈尔滨 150080)摘摘 要要:恶性肿瘤正在威胁人类的身体健康,抗肿瘤药物的研发已引起国内外学者的广泛关注。已有研究表明,多糖不但能够参与生物机体细胞的新陈代谢和免疫调节,还具有抗肿瘤、抗抑郁、抗病毒、抗氧化、抗衰老和保肝护肝等多种生理功能,且多糖因具有毒副作用小、来源广泛、价格低廉等优点,成为潜在的新型抗肿瘤药物资源。然而,不同来源多糖的抗肿瘤作用机制并不相同。本文通过查阅国内外关于多糖抗肿瘤作用机制方面的研究文献,从多糖抑制肿瘤细胞增殖、干扰肿瘤细胞生长周期和细胞膜流动性、抑制肿瘤细胞的入侵和转移以及增强机体免疫调节功能等多个方面综述了多糖抗肿瘤的作用机制,以期促进多糖抗肿瘤作用的深入研究,为多糖类物质在肿瘤治疗方面的产品开发和临床应用奠定理论基础。关键词关键词:多糖;抗肿瘤活性;免疫调节活性;细胞因子;作用机制 A review of the anti-tumor mechanisms of polysaccharide WANG Han1,2,LIU Zi-Kun1,2,LI Chong-Wei1,2,3*(1.Engineering Research Center of Agricultural Microbiology,Ministry of Education,Heilongjiang University,Harbin 150080,China;2.College of Life Sciences,Heilongjiang University,Heilongjiang Key Laboratory of Ecological Restoration and Resource Utilization in Cold Region,Harbin 150080,China;3.Key Laboratory of Microbiology in Ordinary Universities of Heilongjiang Province,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)ABSTRACT:Malignant tumors are threatening human health,and the development of anti-tumor drugs has attracted widespread attention from scholars both domestically and internationally.Previous studies have shown that polysaccharides not only participate in the metabolism and immune regulation of biological cells,but also have various physiological functions such as anti-tumor,antidepressant,antiviral,antioxidant,anti-aging,and liver protection.Moreover,polysaccharides have become potential new anti-tumor drug resources due to their advantages of low toxic side effects,wide sources,and low price.However,the anti-tumor mechanisms of polysaccharides from different sources are not the same.This article reviewed the research literature on the anti-tumor mechanism of polysaccharides both domestically and internationally,from multiple aspects such as inhibiting tumor cell proliferation,interfering with tumor cell growth cycle and cell membrane fluidity,inhibiting tumor cell invasion and metastasis,and enhancing immune regulatory function,in order to promote in-depth research on the anti-tumor activity of polysaccharides,to lay a theoretical foundation for the development and clinical application of polysaccharides in tumor treatment.DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.11.035284 食品安全质量检测学报 第 14 卷 KEY WORDS:polysaccharide;anti-tumor activity;immunoregulatory activity;cytokines;mechanism 0 引 言 随着社会经济的高速发展以及人类日常生活节奏的改变,肿瘤已成为人类最大的健康威胁。肿瘤疾病的发展形势越来越严重,严重威胁我国人民的健康水平和生活质量。肿瘤是机体中正在发育或已成熟的细胞,在外界各种因素的刺激下,部分基因发生突变,从而使机体内细胞异常增生、分化而形成新的产物。迄今为止,临床上治疗肿瘤通常是采用中西药配合常规放、化疗的治疗手段,这些传统方法不仅会引起继发性并发症、机体免疫力下降,而且会带来肿瘤细胞转移或复发等不良反应,效果不甚令人满意1。因此,研究开发有效的天然抗肿瘤药物对治疗肿瘤疾病具有重大意义。经研究证实,多糖化学结构的多样性表现为生物活性的多样性,包括抗氧化和抗肿瘤作用、抗病毒、降血脂和免疫调节等生物活性,具有安全、高效、毒副作用小、来源广、成本低等优势,逐渐成为了抗肿瘤药物开发研究的热点2。国内已经对黄芪多糖3、紫苏多糖4、裙带菜多糖5、香菇多糖6的抗肿瘤作用及机制开展了深入探究。近年来,多糖在生物医学领域日益受到重视,在诱导细胞凋亡、抑制细胞转移、激活免疫系统等方面发挥着重要作用。多糖抑制肿瘤细胞的机制主要分为两种:一是直接杀死细胞;二是通过提高机体免疫力间接杀死细胞。这两种作用方式途径不同,如图 1 所示。注:TOLL 样受体-4(toll-likereceptor4,TLR-4);髓样分化蛋白-2(myeloid differentiation protein-2,MD-2);磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K);核因子-B(nuclear factor-gene binding,NF-B);丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK);干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)。图 1 多糖抑制肿瘤作用机制 Fig.1 Anti-tumor mechanisms of polysaccharide 本文从多糖抑制肿瘤细胞增殖、干扰肿瘤细胞生长周期和细胞膜流动性、抑制肿瘤细胞的入侵和转移以及增强机体免疫调节功能等多个方面综述了多糖抗肿瘤的作用机制,以期促进多糖抗肿瘤作用的深入研究提供理论基础。1 多糖对肿瘤细胞的直接抑制作用 肿瘤细胞不仅破坏周围正常细胞和组织(包括组织间隙、淋巴管或血管),而且经淋巴循环系统转移到身体其他部位。已有研究证实,实体瘤的增长和扩散与肿瘤细胞的增殖、自噬、凋亡有密切关系。1.1 抑制肿瘤细胞的增殖 正常情况下,人体细胞进行有序的增殖、分化、衰老和凋亡等有规律的活动。然而,由于发生基因突变或染色体变异,细胞发生癌变,癌变后的细胞增殖分化活动变得异常活跃,直接决定了肿瘤的恶性程度。因此,阻断肿瘤细胞的生长成为癌症治疗的一种重要工具7。郑学芝等8研究发现,黄芪多糖能够抑制人结肠癌 COLO 205 细胞中增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)的表达,降低细胞的增殖速度,诱导细胞逐渐凋亡。LI 等9研究表明,绿蘑菇多糖对 A549 人上皮肺癌细胞、MCF-7人乳腺癌细胞和 HepG-2 人肝癌细胞均具有抑制增殖作用,且呈时间-剂量依赖关系。研究证明,多糖能有效地抑制肿瘤细胞的生长增殖分化,降低肿瘤细胞数量。1.2 触发肿瘤细胞的自噬 自噬是指细胞对其破损的细胞器和未适当折叠的蛋白质等进行降解并再应用的生物学过程10。多数学者认为,肿瘤细胞的自噬也是人体对抗细胞癌变的一种机制,在多糖的调控诱导下,肿瘤细胞发生自噬,从而降低肿瘤细胞的数量。白皓天等11研究发现,红花多糖(safflower polysaccharide,SPS)有可能通过抑制 PI3K/Akt/mTOR 信号通路来诱导人肝癌 SMMC-7721 细胞发生自噬;PARK 等12研究发现,海藻糖通过激活乳腺癌 MCF-7 细胞中 mTOR信号传导途径,增强细胞的自噬作用。多糖通过肿瘤细胞自噬和凋亡的共同作用抑制肿瘤细胞的增殖。ZHANG等13研究表明,人参多糖(ginseng polysaccharide,GPS)通过下调 p38 和 AKT 信号通路的磷酸化以及 Bax 和 Caspase3 的表达,阻碍骨肉瘤 MG-63 细胞的增殖,并诱导该细胞提前自噬和凋亡。除此之外,多糖还可以阻止肿瘤细胞自噬,预防其自我修复和获取能量10。细胞自噬就像是一把“双刃剑”,在特定条件下一部分肿瘤细胞发生自噬,并提供营养物质供其他肿瘤细胞生长,使其继续生长和分化。多糖通过抑制自噬的方式,不能为快速分化的肿瘤细胞提供营养物第 11 期 王 晗,等:多糖抗肿瘤作用机制研究进展 285 质,降低肿瘤细胞的生长速度。CHAO 等14研究发现,使用自噬诱导剂 mTOR 激活自噬后,黄山桦水溶性多糖(water-soluble polysaccharide extract from the inonotus taiwanensis,WSPIS)降低LC3蛋白(自噬标记物)的表达,细胞凋亡数量降低,表明WSPIS通过抑制THP-1人髓系白血病单核细胞的自噬达到抗肿瘤的作用。SHI 等15研究发现,银耳多糖抑制由脂多糖诱导的 A549 人上皮肺癌细胞的凋亡和自噬,从而加快肿瘤细胞的死亡。以上研究表明,多糖可以通过调控细胞自噬有效地抑制癌细胞的生长。1.3 诱导肿瘤细胞凋亡 肿瘤细胞凋亡是一种由多基因控制的能量依赖型程序性死亡16。目前,靶向诱导肿瘤细胞凋亡是放射性治疗、免疫及自杀基因治疗研究中的重要技术,也是癌症药物研发的重要研究方向17。细胞凋亡的进程主要可以通过两个途径来实施:内源性/线粒体途径与外源性/死亡受体途径,细胞凋亡的这两种途径均可通过半胱天冬蛋白酶(Caspase)家族来调节。Caspase 家族活化蛋白的过程较为复杂,包含各种级联反应、自我活化和正反馈作用,但也受到其他多种蛋白分子的调控,从而对诱导通路上下游信号蛋白的表达产生一定的影响,如 Bcl-2 蛋白家族、多聚腺苷二磷酸核糖合成酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)、细胞色素 C(cytochrome C,Cyt C)、p53、c-Myc、死亡受体(Fas、TNFRs、DRs)等。1.3.1 内源性-线粒体肿瘤细胞凋亡途径 目前,内源性细胞凋亡是较为明确的信号通路,主要通过线粒体途径作用。在该通路中,Bcl-2 蛋白家族成员有着十分重要的地位。按照功能可将 Bcl-2 蛋白的族群分为两种类型:一类具有抑制凋亡作用,如 Bcl-2,主要位于细胞核和线粒体膜上;一类具有促进凋亡作用,如 Bax,主要位于细胞质中。P53 是处于线粒体上的转录因子,能与促凋亡蛋白Bax等直接作用,改变 Bax与 Bcl-2的比例,破坏线粒体膜,释放线粒体内蛋白,促进肿瘤细胞凋亡。Caspase 家族的多种蛋白酶影响着细胞凋亡的信号通路,蛋白酶 Caspase-3 和 Caspase-9 是这一过程中的重要介质。当 Cyt C 进入细胞后,与蛋白酶活化因子(Apaf-1)共同诱导 Caspase-9 的激活,继而通过促使 Caspase-3 裂解触发细胞凋亡18。YU 等19研究证实,黄芪多糖可以上调Bax/Bcl-2比值,显著提高Caspase-3/9蛋白酶表达,增强细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)积累,诱导线粒体膜电位降低和线粒体破裂,使细胞发生凋亡。时晓龙20发现,鲍鱼菇多糖诱导人乳腺癌 MCF-7 细胞后 ROS 水平显著升高,线粒体跨膜电位下降,提高 MCF-7 细胞的 Bax和 P53 蛋白的表达,抑制 Bcl-2 的表达,Caspase-3/9 和PARP 启动,MCF-7 细胞产生凋亡。1.3.2 外源性-死亡受体肿瘤细胞凋亡途径 外源性受体介导的凋亡是由肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)家族的死亡受体(Fas、DR 和 TRAIL 受体)的激活和连接所引起,它们激活膜附近的凋亡蛋白酶Caspase-8 和 Caspase-10,受体将死亡信号传入细胞中,加速细胞凋亡21。KANG 等22发现龙须菜多糖通过上调A549 肺癌细胞、MKN28 胃癌细胞和 B16 小鼠黑色素瘤细胞中 Fas 基因的表达,导致细胞凋亡。XU 等23发现利用蝉虫草菌丝体多糖(cordyceps cicadae polysaccharides,CCP)对 hela宫颈癌细胞进行治疗后,促进了死亡受体(TNF-R1、DR3、Fas、DR5)和 Caspase-8 表达的上调,表明 CCP 通过激活死亡受体诱导细胞凋亡。因此,多糖可通过活化 Caspase 和死亡受体,从内源性或外源性途径促进肿瘤细胞凋亡。1.4 干扰肿瘤细胞能量代谢 肿瘤细胞供能的主要方式是糖酵解反应,而肿瘤细胞的增殖率取决于糖酵解过程中一系列酶的表达水平。因此,破坏肿瘤细胞的糖酵解途径、阻断肿瘤细胞能量代谢是多糖抗肿瘤的另一种手段。常萍24发现,银杏多糖与糖酵解抑制剂 2-脱氧-D-葡萄糖(2-deoxy-D-glucose,2-DG)的联合作用能够使葡萄糖转运蛋白(glucose transporter-1,GLUT1)的表达下降,通过减弱小鼠乳腺癌 4T1 细胞对葡萄糖的摄入,显著降低肿瘤细胞的生存能力,能够阻碍肿瘤细胞的增殖分化。蒋淑平25发现白桦茸多糖作用 A549肺癌细胞时,呈剂量依赖性降低细胞线粒体膜电位,抑制氧化磷酸化、糖酵解和 ATP 产生,抑制细胞生长。GONZALEZ 等26证实,肿瘤细胞在大量吸收甘露糖时,是以甘露糖-6-磷酸的形式在细胞中积累,降低葡萄糖的吸收效率,减缓肿瘤细胞的能量代谢,导致肿瘤细胞的增殖速度下降,这可能是含有甘露糖成分的多糖具有较好的抗肿瘤效果的原因之一。1.5 干扰肿瘤细胞周期和细胞膜的流动性 正常的细胞周期指数对细胞的增长和繁殖至关重要,任何蛋白质或生长因子的异常调控可能导致细胞周期在某个阶段中断。因此,干扰肿瘤细胞周期指数也是癌症治疗的重要手段。1.5.1 阻滞肿瘤细胞的细胞周期 BOBIKI 等27研究证实,岩藻多糖增加了肿瘤细胞sub-G1 和 G0/G1 期的积累,减少 G2 阶段的细胞,阻滞恶性肿瘤的细胞周期,使肿瘤细胞的生命活力降低。乔西凤等28研究发现,枸杞多糖通过调节G0/G1、G2/M期的转变,影响小鼠乳腺上皮细胞 HC11 的细胞周期分布及进程,进而抑制乳腺上皮细胞的过度增殖。孙阳等29研究发现,红花多糖浓度越高,肝癌 SMMC-7721 细胞在 G0/G1、S 期细胞比率逐渐下降,同时诱导 ROS 的产生,导致细胞阻滞于G2/M 期,无法完成 DNA 的修复,诱导细胞发生死亡。细胞周期主要受细胞周期蛋白(cyclins)、细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)和细胞周期286 食品安全质量检测学报 第 14 卷 蛋白依赖性激酶抑制剂(CDKs inhibitor,CKIs)3 种蛋白的共同调控,CDKs 是核心,Cyclins、CKIs 分别担任正、负调控作用。彭玲等30研究证实,刺参酸性黏多糖通过抑制宫颈癌 Hela 的细胞周期指数,调控蛋白因子 CyclinD1 和CDK4 的表达,抑制肿瘤细胞增殖。以上表明多糖抑制肿瘤细胞的分裂,从而抑制肿瘤的增殖。1.5.2 干扰细胞膜的流动性 红细胞是机体免疫系统平衡和稳定的重要基础,肿瘤的发生与红细胞膜脂的组成及膜的流动性有非常密切的关系。提高细胞膜的流动性,有助于细胞膜保持一定的弹性,增加细胞膜的稳定性,促进膜脂与膜蛋白间的联系,有助于细胞的正常生长。张晶等31研究证实,半枝莲多糖提高 S180荷瘤小鼠细胞膜脂含量,降低胆固醇水平及比值,并通过提高不饱和脂肪酸的比例,增加红细胞膜的流动性,改善红细胞的免疫调节功能。彭莉等32研究发现刺五加多糖(acanathopanax senticosus polysaccharides,ASPS)对小鼠肉瘤 S180细胞和人白血病 K562 细胞均具有抑制增殖的作用,ASPS 影响细胞膜肌醇磷脂代谢,细胞膜唾液酸含量升高,膜磷脂及脂肪酸含量下降,从而影响细胞生长。1.6 抑制肿瘤细胞的入侵和转移 肿瘤细胞转移是指肿瘤细胞从原发位置通过组织屏障侵入局部组织,是肿瘤恶化的标志性表现。研究表明,多糖从 3 个方面阻碍肿瘤细胞的入侵转移,降低肿瘤恶化的速度。1.6.1 抑制肿瘤血管的生成 有研究表明,实体瘤的生长和转移与肿瘤新血管的形成有密切关系。1971 年,FOLKMAN 的著名论点“肿瘤生长必须依赖血管”已逐渐被大家接受,抑制肿瘤血管的生成已成为抗肿瘤研究的一个焦点。肿瘤血管作为肿瘤细胞生长转移的基本载体,其作用主要在于为肿瘤细胞提供营养,并将其转移到体内其他部位,从而提高它的生长速度,而肿瘤血管的异常变化会导致肿瘤微环境缺氧进一步加速肿瘤细胞的扩散。一般而言,肿瘤细胞仅可生长在距血管壁内 100200 m 处,一旦新血管未形成,肿瘤就会进入休眠状态,无法再继续扩散33。因此,控制肿瘤血管生成是抑制肿瘤细胞生长和转移的重要手段。肿瘤细胞释放促进血管生成的调节因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和(epidermal growth factor receptor,EGFR),诱导血管内皮细胞扩散、迁移并形成血管管腔。已有研究证实,多糖通过下调促血管因子的表达,切断肿瘤组织的营养供给,从而抑制肿瘤血管的生成。其中,VEGF 信号转导通路是肿瘤血管生成过程中的关键途径。ZHANG 等34研究发现,冬虫夏草胞外多糖(exopolysaccharide fraction,EPSF)可降低 VEGF的表达,阻碍内皮细胞的增殖,抑制黑色素瘤细胞 B16 的转移。杨胜涛35发现,海藻多糖(D-isofloridoside,DIF)能有效抑制人成纤维肉瘤 HT1080 细胞中 MMP-2 和 MMP-9 蛋白的表达,并在缺氧条件下,通过抑制 PI3K/AKT 和 Ras/MAPK 信号通路相关蛋白的磷酸化,调控低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)、基 质 金 属 蛋 白 酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和 VEGF 蛋白的表达,降低炎症因子的分泌,从而显著抑制血管内皮细胞的生长、分裂,阻碍肿瘤的生长和转移。1.6.2 抑制上皮间质转化过程 上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)指上皮肿瘤细胞黏附能力减弱,间充质细胞迁移,是上皮细胞的恶性肿瘤侵袭和转移的重要途径之一36。由于肿瘤细胞生长快、血流循环异常、扩散速度慢等原因,导致肿瘤组织经常处于缺氧状态,在缺氧环境中,HIF-1 会诱导 EMT 提高肿瘤细胞的迁移能力,主要涉及 MMPs、N-钙粘蛋白(N-cadherin)、纤维连接蛋白(fibronectin,FN)、波形蛋白(vimentin)、E-钙粘蛋白(E-cadherin)、-连环蛋白(-catenin)等生物大分子,抑制 EMT 是阻碍肿瘤转移的重要机制之一。研究发现,罗勒多糖通过抑制缺氧条件下靶向 HIF-1 和 H3K9 修饰的水平,上调 E-cadherin 和膜泡蛋白(vacuolemembraneprotein1,VMP1)的表达,下调 N-cadherin、vimentin和-catenin的表达,抑制缺氧造成的肝癌细胞发生上皮间质转移,使细胞骨架发生重塑,扭转了 EMT 过程3738。ZHONG 等39发现,牛膝多糖(achyranthes bidentata polysaccharide,ABP)处理 A549 人肺泡上皮细胞和 PC-9 肺癌细胞,促进 E-cadherin 和-catenin 的表达,而 N-cadherin、vimentin、EMT 相关转录因子 Snail、EGFR 及其下游激酶(PI3K/Akt)的表达下调,ABP能与EGF竞争性地结合EGFR,阻断 EGFR 的激活和 EMT 过程。李晗等40研究发现,黄芪多糖与丹酚酸 B(salvianolic acid B,Sal B)联合能一定程度上抑制转化生长因子-1(transforming growth factor 1,TGF-1)诱导的肺上皮细胞间质转化,该组合具有治疗肺纤维化的应用前景。1.6.3 抑制金属蛋白酶的分泌 组织侵袭是恶性肿瘤细胞转移的重要途径,肿瘤细胞内金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)表达的减弱说明细胞外基质(extracellular matrix,ECM)成分发生变化,影响细胞的侵袭能力。SUN 等41发现刺五加多糖作用非小细胞肺癌细胞系 NCL-H520 后,下调 MMP-9、MMP-2和波形蛋白的表达,上调 E-钙粘蛋白的表达,抑制肺癌细胞的扩散。贾羲等42研究发现,各剂量组的白花蛇舌草多糖均可不同程度提高 Lewis 肺癌小鼠血清中白细胞介素-2(interleukin-7,IL-2)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-,TNF-)、TNF-水平,降低 IL-10、VEGF、HIF-1、MMP-2 的水平,降低了肿瘤细胞的扩散和侵袭。HUANG等43研究发现黄芪多糖通过抑制 HCC 肝癌细胞 Notch1 基因的复制,上调 Bax 和 E-cadherin 的表达,下调 Bcl-2、MMP-9 和环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表达,第 11 期 王 晗,等:多糖抗肿瘤作用机制研究进展 287 诱导 HCC 细胞凋亡。以上研究表明,多糖可以通过调控肿瘤微环境,抑制肿瘤血管的生成,预防肿瘤细胞的入侵和转移,降低肿瘤恶化的速度,发挥抗肿瘤作用。多糖抗肿瘤作用的研究包括体外毒性实验和体内动物模型实验,不同来源的多糖以及同一多糖的不同组分对肿瘤细胞的毒性不同,具有体内抑制活性的多糖对体外癌细胞的培养也不一定有抑制作用。以下列举了部分不同来源多糖的实验动物模型和抗肿瘤作用机制,如表 1 所示。2 多糖对肿瘤细胞的间接抑制作用 多糖刺激免疫系统后,促进 NK 细胞和 T 细胞等免疫细胞的产生,提高了身体的免疫力,间接促进了肿瘤细胞的死亡。2.1 调节免疫细胞活性 2.1.1 活化巨噬细胞 巨噬细胞(macrophages,M)具有多种功能,可以用于抑制肿瘤、胞外溶瘤、胞内杀菌、吞噬以及胞饮等,在抑制肿瘤细胞生长中起着关键的作用44。改进巨噬细胞的吞噬能力,使体内的 TNF-、白细胞介素(IL-6、IL-1)、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)以及一氧化氮(NO)等细胞因子增加,共同抑制肿瘤生长45。巨噬细胞在不同的环境下,诱导产生 M1 和 M2 两种表型,吞噬并杀伤肿瘤细胞。DONG等46研究发现,葛根多糖能降低RAW264.7中抗炎细胞因子 IL-10 的分泌量,促进巨噬细胞的吞噬和胞饮作用,诱导 NO、TNF-和 IL-6 的表达,提高免疫机能。水溶性黄芪多糖在 RAW264.7细胞中诱导 Notch信号通路,使巨噬细胞表型从 M2 极化为 M1,诱导更多的 M1 标志物基因(iNOS、IL-6、TNF-和 CXCL10)的表达,起到抗肿瘤的效果47。2.1.2 激活树突状细胞 树突状细胞(dendritic cells,DC)是迄今为止发现的最有效的抗原呈递细胞,在受到刺激或摄取抗原后分化,激活 NK 和 T 淋巴细胞的机体免疫应答,对肿瘤细胞没有直接的毒性作用。多糖通过表面的模式识别受体激活 DC 细胞,从而启动相应的免疫反应。DC 细胞表面的组织相容性抗原(MHC-II)主要负责外源抗原的呈递,并在表面标志物CD40、CD80、CD86 和其他共刺激分子的辅助下诱导 T淋巴细胞活化。TIAN 等48研究发现,无花果多糖通过 Dectin-1/Syk途径激活分化成熟 DC,促进炎症因子(CD40、CD80、CD86)的分泌和主要组织相容性复合体 II(MHC-II)的表达,促进DC 细胞因子IL-12、干扰素-(interferon-,IFN-)、IL-6和 IL-23的产生,改善 T 细胞的活化和应答能力。JIA 等49研究发现,马齿苋多糖通过调控 TLR4/MyD88/NF-B 通路,刺激 DC 细胞活化,抑制乳腺癌生长转移,提高共刺激分子的表达水平,增强 DC 的免疫应答。WANG 等50发现地黄多糖诱导 DC 的成熟,降低 DC 的吞噬活性,提高促炎症细胞因子的产生,增强 DC 的免疫作用。以上结果说明,多糖通过诱导 DC 细胞分化,提高淋巴细胞介导的抗肿瘤反应。2.1.3 活化 T/B 淋巴细胞 淋巴细胞(lymphocyte)源于淋巴器官,是机体免疫应答部分的重要成分。它主要包括由造血干细胞生成的 T 淋巴细胞(T 细胞)和 B 淋巴细胞(B 细胞)。根据 T 细胞在免疫应答中的作用不同将 T细胞分为若干亚群:辅助性 T 细胞,具有辅助 B 细胞及其他免疫细胞的功能;抑制性 T 细胞,具有抑制B细胞及其他免疫细胞的功效;效应性T细胞,具有释放细胞因子的作用;细胞毒 T 细胞,具有杀伤靶细胞的特性。在 T 淋巴细胞分类中,从表皮细胞和分化抗原的不同,将 T 细胞分成 T 细胞(约占 95%)和 T 细胞(约占 5%),表 1 多糖抗肿瘤作用及机制 Table 1 Antitumor effect and mechanism of polysaccharide 多糖种类 实验模型 抗肿瘤作用效果及机制 参考文献黄芪多糖 A 抑制 PCNA 表达,诱导凋亡,抑制增殖 8 海藻糖 C 激活 mTOR 信号传导途径,增强自噬 12 银耳多糖 D 抑制自噬,加快肿瘤细胞死亡 15 鲍鱼菇多糖 C 上调 Bax,下调 Bcl-2,促进细胞凋亡 20 龙须菜多糖 B+D+E 诱导 Fas 途径,细胞裂解死亡 22 银杏多糖 C 降低 GLUT1,减弱葡萄糖摄入,干预能量代谢,降低细胞活力,抑制增殖 24 红花多糖 F 细胞周期阻滞于 G2/M 期,诱导凋亡 29 半枝莲多糖 G 降低胆固醇含量,增加膜磷脂含量及红细胞膜流动性,增加红细胞免疫功能 31 冬虫夏草多糖 B 下调 VEGF,抑制肿瘤血管生成及肿瘤生长和转移 34 罗勒多糖 F 引起细胞骨架重塑逆转 EMT,抑制肿瘤细胞的迁移、侵袭 37 牛膝多糖 D 抑制 MMP-2 和 MMP-9,抑制细胞转移 39 注:A.结肠癌模型;B.黑色素瘤模型;C.乳腺癌模型;D.肺癌模型;E.胃癌模型;F.肝癌模型;G.腹水瘤模型;H.宫颈癌模型。288 食品安全质量检测学报 第 14 卷 其中,T 细胞又可以分为 CD4+T 细胞和 CD8+T 细胞。CD4+T 淋巴细胞在保护机体的细胞免疫和体液免疫中起到桥梁和纽带的作用。CD8+T 细胞主要为细胞毒性 T 细胞。B 细胞能够调控产生抗体介导的免疫应答,对病毒、细胞内寄生菌和细胞外毒素产生综合作用。T 和 B 淋巴细胞协同工作维持宿主防御或引起自身免疫以发挥抗肿瘤细胞生长的作用。免疫调节的机制是激活免疫细胞(CD4+T 细胞和CD8+T 细胞),提高吞噬能力,这些细胞群体与白细胞介素-7(interleukin-7,IL-7)的刺激有关。IL-7 是癌症肿瘤免疫治疗过程的重要细胞因子,可以过继免疫治疗,IL-7 水平上升就会导致 T 细胞的活化。AYEKA 等51发现甘草多糖通过上调 IL-7,完成免疫细胞的增殖,具有直接的抗肿瘤作用。LI 等52发现白术多糖通过促进 T、B 细胞增殖,提高白细胞数量,从而减轻环磷酰胺引起的脾脏受损、体液和细胞的免疫紊乱。HUANG 等53研究了地黄多糖对小鼠脾淋巴细胞和骨髓的树突状细胞的免疫调节发现,上调 T淋巴细胞、IL-2 和 IFN-的生成,促进 T 淋巴细胞的生长。WANG 等54发现灵芝破壁孢子多糖促进 S180肉瘤小鼠脾脏淋巴细胞的增殖,增强 NK 的活性和巨噬细胞的吞噬能力,增加小鼠脾细胞中 CD4+或 CD8+亚群的百分率,激活免疫应答作用。2.1.4 激活 NK 细胞 自然杀伤细胞(natural killer,NK)是人体免疫系统具有先天性和适应性免疫反应的效应细胞,通过激活 T/B 细胞,产生干扰素(IFN-),使机体免疫功能增强。多糖通过活化 NK 细胞,唤醒机体的非适应性免疫能力杀伤肿瘤细胞。NK 细胞和 T 细胞的细胞毒性影响肿瘤细胞的消除作用,释放促炎性细胞因子、趋化因子和颗粒酶等物质杀死癌细胞。天然多糖通过2个途径杀伤肿瘤,一是通过刺激淋巴细胞释放相关杀伤因子及细胞因子,二是通过上调免疫细胞表面的杀伤受体,使其死亡,从而抑制肿瘤的生长。地黄多糖(rehmannia glutinosa polysaccharide,RGP)诱导 C57BL/6 小鼠脾脏、肠系膜淋巴结(MLN)和血液中 NK细胞的增殖,上调 NK 细胞中 Toll-4 样受体依赖的 IFN-和 CD69 表达,增强机体的免疫调节功能55。吉西他滨(gemcitabine,GEM)是一种嘧啶类抗代谢物,GEM 增加了HepG-2 肝癌细胞上 MICA 的表达,通过抑制 ADAM10 蛋白的表达,防止膜上 MICA 脱落。XIE 等56发现海胆生殖腺粗多糖(strongylocentrotus nudusegg polysaccharide,SEP)通过促进 NK-92 细胞受体 NKG2D 表达,激活下游的DAP10/Akt 通路,提高 NKG2D 介导的 NK 细胞抗肿瘤免疫活性,结果表明 SEP 与 GEM 的联合使用是一种治疗肝癌的新方法。2.2 激活免疫受体 多糖能特异性结合多种巨噬细胞表面的受体,激活下游的信号转导。受体类型多种多样,主要有 C 型凝集素受体(ctype lectin receptors,CLR)、甘露糖受体(mannose receptor,MR)、Toll 样受体(toll-like receptors,TLR)、补体受体3(complement receptor 3,CR3)、清道夫受体(scavenger receptor,SR)等。2.2.1 C 型凝集素受体的免疫激活 Dectin-1 是一种 28 kD型膜蛋白,主要用于识别-葡聚糖的 CLR,增强 DC、巨噬细胞、嗜中性粒细胞的信号表达,增强免疫反应。Dectin-1 能促进 DC 成熟、配体吞噬、呼吸爆发和花生四烯酸代谢,以强化宿主的免疫防御力。该作用在不同类型细胞上的表达情况各异,通常需要MyD88 来实现 TLR 上的信号耦合。Dectin-1 和 TLR-MyD88的偶联信号可以改善细胞因子(TNF-、IL-23、IL-10 和 IL-6)的作用,下调 IL-12 的分泌,并刺激免疫适应性应答反应。张雪梦等57研究转染了作为-葡聚糖免疫活性的识别受体Dectin-1 的细胞,表明广叶绣球菌多糖通过体外激活Dectin-1 受体提高免疫活性。DENG 等58进一步证实了竹荪多糖通过体外激活 Dectin-1 受体,增强免疫细胞的活性。2.2.2 甘露聚糖受体的免疫激活 甘露聚糖能结合巨噬细胞的 MR,提高 MR 介导的吞噬活性和促炎性细胞因子的分泌。帅小雪59研究证实,黑灵芝多糖通过 MR 刺激 RAW264.7 细胞的免疫调节,在TLR4 和 MR 的共同调节作用下,刺激 RAW264.7 细胞核内 NF-B p65 蛋白的表达。WANG 等60研究证实,肺孢子菌多糖介导的 IL-8 需要由 MR 和 TLR2 共同作用,并激活下游 NF-B 和 MAPK 传导途径,表明 MR 和 TLR 信号通路至少有部分相互交叉,二者可在细胞表面产生功能复合物促进信号转导。MR 对 TLR4、MyD88、MAPKs 和 NF-B的调控均有影响,说明 MR 配体直接处于 NF-B 下游而不是通过 TLR 的上游途径激活。2.2.3 TOLL 样受体的免疫激活 TLR 是一类模式识别受体,是天然多糖引发免疫反应的主要受体。TLR4 能特异性识别并结合多糖,通过特定的衔接蛋白以激活下游信号途径,促进细胞因子的生成,参与先天免疫反应和炎症反应。除了 TLR3 以外,几乎所有的 TLR 都是通过共同的接头蛋白 MyD88 来连接,最终能够刺激 NF-B 或 AP-1,引发炎症细胞因子的释放。PAN等61研究发现,百合多糖通过膜受体 TLR4 介导的 NF-B通路,显著上调 RAW264.7 细胞中细胞因子的表达,提高免疫活性。丹参多糖通过结合 T 细胞表面的 TLR 受体,促进 TLR1、TLR2、TLR4 的表达,以及 TLR-MyD88 复合物的形成,上调 pJNK、p-ERK、IKK 和 IKK 的水平,刺