蛹虫草链接多糖的研究进展：分离、结构和生物活性外文翻译资料

 2022-08-08 10:08

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蛹虫草链接多糖的研究进展：分离、结构和生物活性

张继贤、超庭文、段玉清、张海辉、马海乐

关键字：蛹虫草多糖的提取、隔离、结构阐明生物活性

内容摘要：

蛹虫草是冬虫夏草中一种独特而珍贵的药用真菌，数百年来在中国广泛用作传统药物或作为害虫的生物防治剂多糖是虫草中的一种生物活性成分，具有多种生物学活性，包括免疫调节，抗氧化剂，抗肿瘤和抗衰老活性等。然而，天然的蛹虫草非常稀有且昂贵，大多数文献表明，多糖大多是从人工培养的真菌子实体（细胞内多糖）或菌丝体发酵液（细胞外多糖）中提取的。此外，多糖的分离和纯化是一个非常复杂且繁琐的过程。尽管如此，还是纯化了许多多糖，并通过结构和生物学活性阐明了其特征。但是，多糖的结构和活性之间的关系尚未很好地建立。因此，本综述详细介绍了蛹虫草子实体多糖的最新研究进展（即提取，分离，结构和生物活性）。这些信息可为相关多糖的研究提供理论依据，并在今后功能性食品和药物领域具有重要的参考价值。

1.简介........................................ 907

2.多糖的提取，分离和纯化................................................ 907

3.化学和结构特征............................................. ... 908

3.1单糖组合物................................................... . 908

3.2平均分子量 .... 908

3.3化学结构........................................................ 909

3.4构象特征........................................... 910

4.生物活性.................................................... ...... 910

4.1免疫调节活性.................................................... ... 910

4.2抗氧化活性.................................................... ....... 911

4.3抗肿瘤活性................................................... ....... 911

4.4抗炎活性..................................................... ..... 911

4.5其他生物活性 ....... 912

5.结论和未来趋势..................................... ........ 912

1.简介

蛹虫草（C. militaris）是一种感染鳞翅目昆虫的蝎子，由两部分组成：茎（草部分，也称为子实体）和菌核（昆虫的尸体部分）。简而言之，它是蠕虫和草的组合。在中国，这是一种非常珍贵的草药，中文也称为“永重草” 。 天然的蛹虫草结果生的幼虫在世界分布范围可以从0到N2000 m。有趣的是，蛹虫草也被称为橙色冬虫夏草，它很容易在液体和固体介质中培养，并具有多种碳和氮源。蛹虫具有与冬虫夏草相似的化学组成和药用特性，它们被越来越多地视为冬虫夏草的替代品。

在中国，蛹虫草已经被用为补品将近数百年。先前的药理研究表明，对多种疾病和病症，包括呼吸道疾病，肾脏疾病，肝病，神经疾病和心血管疾病，以及肿瘤，衰老，性欲低下和高脂血症，均具有显着的治疗作用。正是由于天然蛹虫的巨大应用潜力，其有限的产量已无法满足日益增长的需求。因此，发酵技术已开始被广泛用于大规模生产鱼梭菌真菌菌丝体和其他有用成分。一些研究发现，某些真菌菌株的发酵菌丝体已显示出与真菌材料相似的药理作用，并已广泛用于各种食品保健产品中。

蛹虫草的各种药理作用均归因于化学成分，主要包括多糖，蛋白质，虫草素，腺苷，麦角固醇和肉豆蔻素等。从子实体，菌丝体和发酵液中提取并分离出来的多糖，是真菌中活性成分中含量最丰富，最重要的成分之一。子实体，菌丝体和发酵液可以表现出各种不同的理化特性。另外，多糖已经成为蛹虫草保健品的开发和质量控制的目标。据我们所知，目前还没有关于米梭菌多糖的提取、分离、结构和生物活性的评论。另外，结构与生物活性之间的关系以及曲霉多糖的含量也尚未弄清。因此，本综述主要侧重于天然的蛹虫草子实体，以及培养的菌丝体和菌丝体发酵的细胞内多糖（IPSs）和细胞外多糖（EPS）的分离技术，结构特征和生物活性。本综述总结了关于虫多糖的提取，分离和纯化以及其结构特征，链构象和生物学活性的表征的最新研究。

2.多糖的提取、分离和纯化

根据曲霉多糖在真菌细胞中的位置，可将其分为细胞内多糖（IPSs）和细胞外多糖（EPSs）。 通常我们可以用纯净水、酸性和碱性溶液，以及加热缓冲液来从蛹虫的子实体和菌丝体中提取多糖。最常见并且最方便的方法是用热水或沸水提取真菌多糖。但是，热水提取的缺点是加热温度高，提取时间长，提取率低等。基于上述限制，出现了一些提高萃取效率的新型萃取方法，包括亚临界水萃取（SWE），超高压萃取（UPE），微波萃取（ME），以及超声提取（UE）。值得我们注意的是，从不同植物资源中使用超声波辅助提取（UAE）多糖已经引起越来越多的关注。阿联酋多糖产量的提高主要是超声的机械作用，尤其是超声空化作用产生的剪切力。此外，在EPS的提取步骤中，将旋梭菌的发酵液离心并浓缩，然后加入乙醇以获得沉淀。最后，离心后收集粗制的细胞外多糖。图2总结了从天然蛹虫草中提取多糖的步骤。

提取物应使用Ｓevage方法与氯仿和1-丁醇（4:1）的混合物通过脱蛋白进一步纯化，然后进行透析和冷冻干燥，然后进行表征。之后，获得粗制真菌多糖。下一步是将粗多糖溶解并脱色。解决方案是色谱法（HPGPC）。它是测定分子量分布最广泛的方法，也用于测定IPS和EPS中的分子量。 此外，配备多角度激光散射检测器（MALL）的高性能尺寸排阻色谱仪（HPSEC）也是评估多糖的绝对分子量（Mw）的有力方法，并且具有更高的分辨率比传统的凝胶渗透色谱法（GPC）。 通过文献调查，在各种来源材料和实验条件下获得的mil米线虫多糖的分子量分布在〜103 Da和〜105 Da之间。

图1.蛹虫草链接结实的身体-毛毛虫复合体：形态和自然栖息地

2.1化学结构

尽管在不同的研究组中获得了不同的蛹虫草多糖，但仅仅公布了少量的结构信息。 下面列出了从虫中提取的一些多糖的基本结构特征。用热水（60-70°C）从天然蛹虫草中提取的多糖可能包含通过（1→2）键结合的甘露糖，通过（1→4）键结合的木糖和通过（1→2）与半乳糖键合的鼠李糖。或（1→3）链接。从培养物中分离出的水溶性多糖（CPS-3）由alpha;-（1→4）-D-葡萄糖和alpha;-（1→6）-D-葡萄糖在8个葡萄糖残基中的6-O位。纯化的虫衣原体多糖由（1→4）-连接的半乳糖和（1→3，6）-连接的甘露糖组成，它们存在于分支中，可能会从（1→4）-连接的半乳糖苷的主链上释放出来。根据FT-IR和13C NMR的结果。 从培养的子实体中分离出一种新型多糖（CBP-1）通过碱性水解，部分水解，甲基化分析，GC-MS，13C NMR，HPAECPAD，FT-IR和HIO4氧化-Smith降解来确定米衣藻的结构特征。 结果表明，CBP-1具有alpha;-（1→4）-D-甘露糖残基的主链，偶尔在O-3处分支，且分支主要由alpha;-（1→4）-D-葡萄糖组成残基和beta;-（1→6）-D-半乳糖残基，并以beta;-D-半乳糖残基终止。 我们的团队还使用亚临界水萃取（SWE）从培养物中获得了酸性多糖（CMP-S1）和中性多糖（CMP-W1）。我们发现CMP-S1的大多数糖残基为1→，1→6、1→2、1→2、6、1→4和1→4、6连锁，而CMP-S1中的甘露糖和葡萄糖则是1→3连锁。但是，我们可以假定该脉作为CMP-W1的主链，与1→3，1连接。→2,3，1→2,4，1→3,4，1→3,6或1→2,3,4糖苷键，葡萄糖和半乳糖可以与1→，1→2,6连接，在分支链中的1→4或1→4,6糖苷键。从粗制的C.militaris多糖（CMPs）中获得了一种低分子量多糖（LCMPs-II）。 结果表明，LCMPs-II为1、3-支-鼠李糖氧基葡聚糖，其线性骨架为（1→4）-连接的alpha;-D-吡喃葡萄糖（alpha;-d-Glcp单位）。水溶性多糖（P70-1）是通过DEAE纤维素52和Sephacryl S-100 HR色谱柱从粗制的C. militaris多糖中纯化得到的。结构特征分析表明，P70-1具有（1→6）连接的beta;-D-甘露吡喃糖基残基的主链，偶尔在O-3处分支。分支主要由（1→4）-连接的alpha;-D-吡喃葡萄糖基残基和（1→6）连接的beta;-D-吡喃半乳糖基残基组成，并以beta;-D-吡喃半乳糖基残基和alpha;-D-吡喃葡萄糖基残基终止。 高分子量多糖（CPMN Fr III）是通过热水提取从养殖的丝菌丝体（CPM）中获得的，该多糖具有beta;-1,4-支-beta;-1的无规卷曲构象，6-半乳葡甘露聚糖。从虫的液体培养物中获得的水溶性多糖（CPSN Fr II），CPSN Fr II的beta;键结构和无规卷曲构象均通过使用Fungi-Fluor试剂盒和刚果红进行了确证。用5％的KOH溶液从子干燥的子实体中提取多糖，并通过冻融处理和透析（100 kDa）进行纯化。均质多糖（Mw 23,000 Da）显示主链与2,3,4-Me3-Manp（11.9％）和3,4,6-Me3-Manp（28.6％）连接。分支为（1→6）-alpha;-D-Manp或（1→2）-alpha;-D-Galf，终止于beta;-D-Galf，alpha;-D-Galf，alpha;-D-Galp 或alpha;-D-Manp。42.7％的部分水解产物由3,4,6-Me3-Manp组成，表明（1→2）连接的主链。 两种多糖（CMPS-II和CBPS-II）是从发酵菌丝和栽培的子实体中获得的。通过化学和仪器分析相结合的方法研究了它们的结构特征。结果表明，CMPS-II和CBPS-II均为1,3-支-半乳甘露聚糖，具有（1→4）连接的alpha;-D-吡喃葡萄糖（Glcp）的线性骨架。通过DEAE-52纤维素阴离子交换柱和Sepharose G-100色谱柱从虫中获得了纯化的多糖（CMN1）。 结果表明，CMN1的骨干包括（1→2）和（1→3）链接，以及分支的（1→6）和（1→4）链接。另外，研究了来自假丝酵母（CMP）的多糖（CP2-c2-s2）。 他们的结果表明，CP2-c2-s2是一种beta;-吡喃多糖，可能具有1→2、1→4和1→6糖基键。 同时，从中提取了酸性多糖（APS）在发芽的大豆上生长的C. militaris。 根据甲基化分析的结果，认为APS主要由Araf-（1→，→5）-Araf-（1→，→4）-Galp-（1→和→4）-GalAp-组成。（1→残基）。

2.2构象特征

多糖的生物活性与分子量，化学结构和链构象有关。一般来说，多糖在溶液中可能显示不同的链构象，例如单螺旋，双螺旋，三螺旋，聚集体，无规卷曲，棒状 结构，球状结构。 然而，很少有关于虫梭菌多糖的溶液性质和链构象的报道。 下面列出了有关虫多糖的链构象的文献。例如，通过扫描电镜和原子力显微镜（AFM）进行了游衣藻多糖（CPS）的形态学表征。结果表明，CPS的表面形貌是光滑的，在链结构的边缘有球，这表明CPS分子存在交联形成网状结构。另外，从培养的蛹虫草中分离和纯化了一些多糖。结果表明，球形结构的高度高于单个多糖链，这表明这些多糖是分支的并形成聚集体。通过刚果红测定，圆二色性光谱和原子力显微镜（AFM）测定了从C鱼（C. militaris）获得的多糖（CPS）的溶液行为。 结果表明，CPS可以与刚果红配合使用，这表明它具有三重螺旋结构。有趣的是，DMSO可以改变分子内的氢键并破坏CPS的三螺旋结构。 一些研究还获得了一些具有随机卷曲构象的多糖。也有报道称，虫多糖的超微结构由片状外观和无规卵形颗粒组成。 因此，蛹虫提取的多糖具有链构象，主要包括团聚，三螺旋结构和无规卷曲构象。

溶液行为、链构象、化学结构和生物活性之间的关系很难解释。 因此，需要通过其他技术，例如静态和动态激光散射，基于稀聚合物溶液理论的粘度分析，透射电子显微镜，基于AFM的单分子色谱法，进一步研究米梭菌多糖的链构象性质。使用分子力谱，荧光光谱和NMR光谱。对于一些新方法，例如稀溶液理论，分子建模和计算机辅助能量最小化，也可以用于分析多糖链构象。

3生物活性

先前的评论已经证明了来自各个实验室的虫草的药理学和生化特性。多糖是虫草中最重要的生物活性成分，其健康作用和药理活性已根据大量动物和临床实验得到证实。 虫梭菌多糖的各种生物活性和健康益处在下面进行了总结和讨论。

3.1免疫调节活性

对于天然多糖，免疫调节作用是其最重要的生物学功能之一，与它作为生物学应答调节剂的假定作用有关。 一般而言，,曲霉多糖的免疫刺激和免疫抑制特性是通过使用自然杀伤细胞，T细胞，B细胞和巨噬细胞依赖性免疫系统反应来评估的。 当病原体侵入人体时，吞噬细胞的吞噬作用是第一步。 此外，巨噬细胞会迅速分泌促炎因子（例如，肿瘤坏死（TNF）-alpha;和白介素（IL）-1的释放，释放细胞毒性和炎症分子，以防止病原体入侵，例如：一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）。大多数关于游

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