硒作为人体必需的微量元素,具有多种生理功能,如降低癌症发病率、维持细胞和组织的正常状态以及促进免疫系统和神经系统的运行,缺乏硒则导致一系列疾病发生率增加,如克山病、大骨节病、心血管疾病等[1-3]。硒在人体内无法合成,为了满足人体日常所需,可通过饮食补硒。硒在自然界中主要以硒酸盐、亚硒酸盐或者单质硒等无机硒的形式存在,其生物利用率低,而硒多糖、硒代氨基酸、硒蛋白等有机硒更易被人体吸收。
多糖是由10个及以上的单糖通过糖苷键连接而成的聚合物,具有结构多样和功能丰富的特点。除了能够为身体提供能量外,多糖还兼具多种活性功能,作为重要的生物信息分子之一,其在细胞识别、生长、分化、代谢、胚胎发育和免疫反应等生命活动中起着重要作用[4]。硒多糖是硒与多糖结合后形成的一种有机硒化合物,可以提高硒的利用率,有助于人体更好地吸收硒。由于其富含硒元素,硒多糖比普通多糖具有更强的抗氧化、抗肿瘤、抗病毒以及免疫调节活性,具有广阔的应用前景和巨大的研究价值,吸引了国内外众多研究者的关注。本文从硒多糖的合成和药理活性两个方面进行总结,期望为今后的研究提供思路和建议。
1 硒多糖的合成
硒多糖合成方法主要包括生物富集法和化学合成法。生物富集法是指植物或者真菌在富硒环境下将无机硒转化成有机硒,以硒多糖的形式储存于体内,因植物自身转化硒的能力、地区的硒含量不同等因素,硒多糖的含量有明显差异。化学合成法主要以无机硒为原料将硒引入到多糖中,可以精确控制硒原子在多糖中的位置及数量,从而得到特定结构和功能的硒多糖。
1.1 生物富集法
1.1.1 植物转化法
植物转化法是通过富硒土壤培养或者在其生长过程中定期喷洒硒肥等方法,利用植物的自然生长过程将外源硒经过代谢转化为硒多糖。常采用以下3种方法:
一是富硒土壤直接栽培法。我国存在许多天然富硒区,如湖北恩施、陕西紫阳和浙江金华等,利用富硒土壤资源直接栽培作物获得富硒植物,对其进行提取分离可得天然硒多糖。XIANG等[5]以恩施地区种植的富硒菥蓂为实验对象,提取硒多糖得率达6.26%,硒含量达(15.36±2.30) μg/g。从恩施地区富硒油菜粉提取得到的多糖质量浓度达0.42 mg/mL,其中硒含量为1 832.48 μg/g[6]。LIU等[7]以从云南采集的富硒金樱子为原料,提取分离得到2种含Se—O—C和Se
O键的硒多糖,硒含量达21.3 μg/g和7.8 μg/g。顾艳耿[8]对安康市种植的富硒茶叶中的硒多糖进行提取分离,硒多糖得率为5.86%,硒含量达23.5 μg/g。我国天然富硒土壤资源丰富,直接栽培作物成本低廉且环保。
二是在非富硒地区土壤补硒栽培。HU等[9]在温室中对白芨进行盆栽培养试验,在硒浓度为1.0 kg/ha时,多糖中的硒含量范围为3.33～3.77 μg/g,是非硒培养的2.1～3.1倍。对菊芋幼苗拌料施硒,种植获得富硒菊芋,总硒含量最高可达到8.563 μg/g,菊芋硒多糖提取率达到13.52%[10]。丝状微藻能吸收培养液中的Na2SeO3,将其转化为硒多糖等生物大分子,且有机硒含量随Na2SeO3浓度的增加而增加[11]。非富硒地区土壤补硒可以弥补天然土壤资源分布不均的问题,提高体内硒多糖含量。
三是叶面喷洒法。SU等[12]以蒸馏水为对照,喷施由Na2SeO3配制的有机硒营养液于水稻叶面,提高其体内的可溶性蛋白质和多糖的含量,当硒的施用量为10 mg/L时,硒多糖占总硒的比例达到23.6%。喷洒氨基酸硒肥于铁皮石斛叶面能够提高鲜条中硒含量,且较未施硒肥中多糖含量提高62.9%,达35.213 g/kg[13]。叶面喷洒法能够直接将硒肥喷洒在植物表面,操作方便,更易被植物吸收利用。
目前植物转化法已应用于培养富硒黄豆、螺旋藻、花生叶等[14-15],其优势在于利用植物自然生长过程转化硒多糖,无需复杂的工艺和设备,因此成本相对较低,并且从富硒植物中提取硒多糖相对简单,不需要复杂的化学处理过程。研究发现施肥配方、剂量和时间影响作物对硒的吸收,因此需要特定的施肥方法,最大幅度地提高硒的吸收效率[16-17]。
1.1.2 微生物富集法
微生物富集法是添加硒酸盐于培养基中,通过微生物在生长过程将无机硒转化为有机硒。富硒培养微生物的种类主要包括以下3类:
第1类食用菌,是可供食用的大型真菌具有较高的营养、药用价值并含有生物活性成分。在黄绿蜜环菌的液体发酵培养基中加入0.8 mmol/L的Na2SeO3溶液,培养获得的胞外硒多糖中多糖含量达(56.27±0.35)%,硒含量为(2.84±0.23) g/kg[18]。在最佳液态发酵培养樟芝菌硒多糖条件下,樟芝菌生物量可达到13.24 g/L,与初始培养条件相比多糖含量提高15%、硒含量提高15%、富硒率提高19%,在抗炎活性方面优于无硒多糖[19]。硒脲也可作为硒源,分别采用硒脲与Na2SeO3作为硒源对云芝进行发酵培养转化硒多糖,使用硒脲可提高硒多糖的硒积累量达1.52 mg/g,施加Na2SeO3可使碳水化合物和β-葡聚糖含量更高[20]。
第2类酵母菌,是一种单细胞真菌,具有耐受性强、代谢途径多样等特点。将单孢哈萨克斯坦酵母接种到含40 mg/L Na2SeO3溶液的固体培养基中,其中95%的硒被转化为有机硒,其中46.17%与蛋白质结合,16.78%与多糖结合[21]。同样富硒培养库德里阿兹威氏毕赤酵母也能有效转化硒,其中硒含量达(11.434±0.51) μg/g[22]。
第3类乳酸菌,是利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称,其特有的益生作用能够促进人体对硒的吸收和利用。如类干酪乳杆菌多糖中硒的含量可达(588.32±26.88) μg/g[23-24]。当添加富硒酵母作为硒源时,可促进副干酪乳杆菌产生胞外多糖,胞外多糖产量达到最高为(501.009±19.785) μg/mL[25]。
目前,微生物富集法已经应用于培养富硒酵母菌、富硒真菌和富硒乳酸菌等[26-27],这些富硒微生物产品不仅具有较高的营养价值,而且在防治一些疾病,如癌症、关节炎等[28]方面也显示出效果。微生物富集法培养富硒多糖时由于菌种不同、添加外源硒含量不同,硒多糖的含量也会有所不同。微生物富集法优势在于微生物生长迅速、繁殖快、代谢能力强、适应性强等,能够高效地转化硒,但有些菌种仍存在耐高浓度硒的能力较差,以及富硒能力的遗传稳定性有待提高等问题。
生物富集法操作简单,通过向环境中添加硒补充剂使植物体内的硒含量增加,然而,这种方法也存在一些限制和不足,如硒转化率低、周期长。因此在选择生物富硒法合成硒多糖时,需要对培养条件进行优化,如选择适宜的硒源及硒添加量、控制培养环境温度光照等,以获得硒含量更高和生物活性更好的硒多糖。
1.2 硒多糖的提取方法
经过生物富集法得到的硒多糖,需要提取后进一步利用。硒多糖与多糖在结构上具有相似性,两者提取方法相同,由于硒多糖的来源多样且结构复杂,需要根据其在特定环境中的溶解性或吸附性设计和优化提取过程,如传统的水提法、酸提法、碱提法、酶解法等[29-31]操作简便,但存在提取效率低、纯度不高等问题。近年来,随着超声法、微波法、亚临界水、动态高压微射流技术及联合提取法等[32-35]新型提取技术的不断发展,硒多糖的提取效率和纯度得到了显著提高。这些新方法不仅缩短了提取时间,降低了能耗,而且更好地保留了硒多糖的生物活性,为硒多糖的开发和利用提供了更多的可能性。
以富硒植物为例,为了充分提取硒多糖,首先需要将其粉碎,破坏其细胞壁结构,再通过有机溶剂(如石油醚、乙醇等)对其脱脂,使用活性炭、过氧化氢或其他脱色剂来实现脱色,将植物中脂质和色素等小分子化合物去除。再根据硒多糖的性质和植物原料的特点,选择合适的方法对其进行提取。提取得到的硒多糖溶液往往含有多种杂质,如蛋白质、小分子糖类、无机盐等,为了获得高纯度的硒多糖,需要进行分离和纯化。常用的方法包括沉淀法、膜分离法、色谱法等。最后,对提取和纯化得到的硒多糖进行鉴定和检测,以确保其质量和纯度。不同方法提取的硒多糖含量及活性有所差异,因此在选择提取方法时,应根据目标产物的性质、提取效率和纯度等要求进行综合考虑。表1比较了提取方法的优缺点比较。
表1 硒多糖提取方法比较
Table 1 Comparison of extraction methods of selenium polysaccharide
硒多糖来源提取方法多糖得率/%硒多糖中硒含量优点缺点文献堇叶碎米荠溶剂提取法9.7266.124 μg/g操作简便、成本较低、无需辅助设备、取料方便提取时间长、粗多糖的沉淀需要大量乙醇[36]香菇酶解辅助提取法18.160.295 1 μg/g特异性破坏细胞壁、多糖结构完整、生物活性好酶成本昂贵、提取温度、pH值等影响因素多[37] 黑木耳微波辅助提取法11.7916.54 μg/g提取时间短、节约溶剂、适合工业化生产能耗大、微波功率稍高、易炭化、破坏多糖结构[38]紫球藻超声波辅助提取法6.7518.87 μg/g 提取速度快、效率高、杂质少、能均匀加热样品破坏多糖的结构和分子质量、影响生物活性、对容器要求高[39]枸杞亚临界水提取法17.2317.49 mg/g提取时间短、效率高、环境友好、生物活性高提取设备及工艺流程复杂、提取得率更高[40]
注：表中多糖得率均基于原料干重。
1.3 化学合成法
化学合成法是一种更为可控、高效的方法,以无机硒如Na2SeO3、硒酸钠(Na2SeO4)为原料,与多糖分子中的羟基、醛基等官能团发生反应,形成硒-氧键、硒-碳键或硒酸酯等将硒引入到多糖分子中。化学合成法获得硒多糖主要有以下几种方式:
第1种方法,将多糖直接与硒源(单体硒、亚硒酸或亚硒酸钠等化合物)与催化剂(硝酸、冰醋酸、乙酸)在适当溶剂中反应合成硒多糖,具有反应条件简单、硒化效率高等优点。李晓娇等[41]以Na2SeO3为硒化剂,冰醋酸为催化剂对云南龙陵紫皮石斛多糖进行硒化修饰,硒化修饰后的多糖硒质量分数为12.37 mg/g。王鑫等[42]从甜玉米芯中提取出多糖,以冰醋酸及甲基咪唑为催化剂与亚硒酸(H2SeO3)合成硒化多糖,硒含量能够达到7.19 mg/g。除采用硝酸为催化剂外,乙酸催化反应条件更加温和,在乙酸和地黄多糖质量比达1∶0.80及Na2SeO3与地黄多糖质量比1∶1.25、反应温度80.0 ℃、反应时间7.0 h,合成地黄硒多糖中硒含量可达2.239 mg/g[43]。除此之外,可利用该法将多糖与硒纳米颗粒结合形成稳定的多糖纳米硒。由Na2SeO3溶液、抗坏血酸溶液和岩藻多糖溶液可制备出粒径小且性质稳定的岩藻多糖纳米硒,其硒含量达29.93%[44]。硒纳米颗粒具有粒径小、表面能大、易于聚集沉淀的特点,多糖中含有大量羟基可在纳米硒表面形成氢键或硒-氧键来抑制其聚集,形成稳定性好、生物活性高的多糖纳米硒。
第2种方法,利用化学性质活泼、具有酰氯结构的硒化试剂,如二氯氧化硒(SeOCl2),对多糖进行硒化修饰。ZHU等[45]将亚硒酸氢钠(NaHSeO3)与SeOCl2在充氮条件下冰盐浴充分反应1 h后,再减压除去未反应的SeOCl2获得硒化剂进一步合成硒化白沙蒿多糖(SeASP),与亚硒酸钠硒化法相比SeASP中硒的含量显著提高达到22.40 mg/g,硒以亚硒酸根(Se4+)的形式取代在C6位。但由于SeOCl2易于挥发、遇水剧烈反应、制备条件比较复杂等问题,氯氧化硒作为硒化剂并不常见,仍需进一步研究。
第3种方法,添加有机硒合成硒多糖。薛亮等[46]以含硒基团为母核对苯并硒唑酮-多糖衍生物进行化学合成。合成出4种衍生物硒质量分数分别为1.28%、0.73%、3.39%和2.51%,并通过生物活性检测,发现其对4种肿瘤细胞的增殖抑制活性效果优于2种多糖本身及阳性对照。使用有机硒合成硒多糖方法更加便捷、高效但反应过程复杂、产物难以分离。
相较于生物富集法,化学合成法具有反应时间短、合成纯度高,可以根据具体需求和条件选择合适的方法进行硒多糖的合成等特点,但合成条件需要精确控制,否则会引入有毒试剂影响硒多糖的生物活性。而生物富集法通过植物自身转化成的硒多糖活性高,具有环保、可持续的优点。生物富集法和人工合成法各有其优点和适用场景,因此需要根据具体的生产要求进行综合考虑,将合成硒多糖应用于医药、食品等领域之前,需要进行充分的安全性和有效性评估。化学合成法得到的硒多糖分子中,硒与C6位的羟基形成亚硒酸酯键(图1-a),而生物富集法可以得到硒取代的β-1,4糖苷键(图1-b)和吡喃糖苷环结构(图1-c)[47]。此外表2总结了通过不同的硒化方式所得硒多糖中硒含量。
a-硒与C6位的羟基形成亚硒酸酯键;b-硒取代β-1,4糖苷键;c-硒取代吡喃糖苷环中氧原子
图1 硒多糖中硒的结合位点
Fig.1 Binding sites of Se in selenium polysaccharide
表2 不同硒化方式所得硒多糖中的硒含量
Table 2 Selenium content of selenium polysaccharides obtained by different selenization methods
硒化方式硒多糖硒多糖中硒含量结构信息硒键文献生物富集法植物转化法富硒葡萄多糖0.642 μg/g由β-糖苷键连接的吡喃型硒多糖SeO[48]植物转化法富硒茶叶多糖23.50 μg/g由α-糖苷键连接的吡喃型硒多糖SeO、O—Se—O[49]微生物富集法平菇富硒多糖25.90 μg/g由β-糖苷键连接的吡喃型硒多糖C—O—Se、SeO[50]化学合成法硝酸-亚硒酸钠法猴头菇多糖纳米硒481.79 μg/g 形貌规则、均一的球体,元素组成比例为C∶O∶Se∶Pt=32.92∶24.74∶30.46∶11.87 —OH、—CO与纳米硒结合[51]硝酸-亚硒酸钠法黄牛肝菌硒多糖1.62 mg/g由α-吡喃葡聚糖和β-吡喃葡聚糖组成,硒在C4位和糖苷键连接位点C3处C—O—Se[52]乙酸-亚硒酸钠法白及硒多糖7.83 mg/g—Se—O—C、O—Se—O[53]醋酸-亚硒酸钠法大蒜硒多糖26.3 mg/g—SeO、O—Se—C[54]
2 硒多糖的药理活性
多糖具有多种药理活性,如抗肿瘤、提高免疫力、抗癌、抗衰老和抗辐射等。硒多糖作为硒与多糖的结合物,兼具两者活性,更易被人体吸收与利用。近年来,随着对硒多糖研究的深入,不断挖掘其药理活性,在保健食品和药品研发中起着重要的作用,具有十分广阔的前景。目前硒多糖的药理活性主要集中在以下几个方面。
2.1 抗肿瘤活性
癌症是常见的恶性肿瘤,危害性极大,严重影响患者的身体健康及器官功能,甚至会导致死亡[55]。目前常见的治疗手段是通过手术、放疗、化疗和免疫治疗等,但副作用显著[56],所以筛选强效抗肿瘤活性的天然产物来代替传统药物具有重要意义。硒多糖的抗肿瘤作用是其重要的生物活性,硒多糖相较于多糖能够显著地抑制肝癌、肺癌、宫颈癌、乳腺癌、结肠癌,降低肿瘤细胞的增殖速率,促进其凋亡。
通过与非富硒的金针菇相比,富硒金针菇中的硒多糖对肺癌细胞(A549)和人胃癌细胞(BGC-823)具有较强的抗增殖活性,抑制率分别达到32.3%和95%,并且其作用机理不是杀灭肿瘤细胞,而是将细胞毒性作用于B细胞、T细胞的增殖[57]。SUN等[58]通过体内外实验发现古尼虫草酵母硒多糖能够有效抑制卵巢肿瘤细胞(SKOV-3)、肺肿瘤细胞(H1299)和肝肿瘤细胞(HepG2)。类似地研究也都表明硒多糖通过调节细胞凋亡信号通路、抑制肿瘤细胞转移等机制发挥抗肿瘤作用,为开发出具有抗肿瘤效果的食品或药品提供了新的思路,为癌症的预防和治疗提供新的手段。富硒多糖抗肿瘤活性如表3所示。
表3 部分富硒多糖的抗肿瘤活性
Table 3 Antitumor activity of some selenium polysaccharides
硒多糖实验剂量结构信息硒键抗肿瘤作用文献慈姑硒多糖0～800 μg/mL以α-糖苷键连接的吡喃型硒多糖SeO、O—Se—O体外实验:对肝癌细胞HepG-2具有抑制增殖作用[59]平菇富硒多糖0～600 μg/mL无三螺旋结构的吡喃多糖Se—H、SeO、C—O—Se体外实验:降低A549、SKOV3、HepG2和人乳腺癌细胞(MCF-7)细胞的活力,但对相应的正常细胞无明显毒性[60]
续表3
硒多糖实验剂量结构信息硒键抗肿瘤作用文献蛹虫草多糖0～200 μg/mL由β-糖苷键连接的吡喃型硒多糖SeO、Se—C体外实验:对HepG-2细胞和A549细胞的抗增殖活性最强[61]苜蓿硒多糖0～100 μmol/L主链由(1→2)-α-L-Rhap、1→α-D-Gal-Ap、(1→4)-β-D-Manp、(1→5)-α-L-Arap、(1→3)-β-D-Xylp、(1→6)-β-D-Gl-cp组成,硒与C6位的—OH形成酯键C—O—Se、SeO体外实验:抗HepG-2肿瘤作用明显高于未硒化多糖[62]枇杷硒多糖0～200 μg/mL主链由(1→4)-β-D-Manp、(1→2,4)-α-L-Rhap、(1→4)-α-D-Xylp、(1→4)-β-D-Galp、(1→2)-β-D-Galp、(1→6)-β-D-Gl-cp、1→α-D-Glcp、1→α-L-Araf组成,硒与C6位的—OH形成酯键SeO体内实验、体外实验:通过诱导细胞凋亡抑制HepG2和、A549细胞[63]木通硒多糖0～400 μg/mL主链由(1→5)-L-Araf、(1→3,5)-L-Araf、(1→2,5)-L-Araf、1→D-Glcp、(1→6)-D-Galp组成,硒与1,4-β-D-Glcp的—OH形成酯键C—O—Se、SeO体内实验、体外实验:能有效抑制宫颈癌细胞(HeLa)和HepG2细胞增殖和迁移,阻断血管生成,并能抑制细胞凋亡[64]
注：Glc-葡萄糖;Gal-半乳糖;Man-甘露糖;Xyl-木糖;Rha-鼠李糖;Ara-阿拉伯糖。
2.2 抗氧化活性
机体能够调控体内活性物质如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase,CAT)等,增加体内的氧化应激能力,达到清除氧化自由基的作用。硒多糖能够参与并调控氧化还原反应中关键蛋白质的合成,如LIU等[65]通过向小鼠中腹腔注射真姬菇硒多糖,能够显著提高小鼠肺、肝及肾中SOD、GSH-Px、CAT活性和总抗氧化能力,有效抑制各组织中脂质过氧化过程,降低脂质过氧化物(lipid hydroperoxide,LPO)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的积累,并通过活性氧荧光探针实验发现真姬菇硒多糖能有效降低肺、肝、肾细胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平。类似地研究,如蝉花富硒多糖S1对DPPH清除自由基的能力随着硒多糖质量浓度的增加而增强,在8 mg/mL质量浓度下对DPPH清除率达到56.46%,证实了蝉花富硒多糖能够显著提高机体的抗氧化能力,对清除体内的自由基、减轻氧化应激对机体的损伤、延缓衰老进程有显著提升[66]。这些结果表明,硒多糖通过其独特的结构和组成,在抗氧化方面具有重要的应用价值,对于预防和治疗与氧化应激相关的疾病具有重要意义。
2.3 免疫调节活性
免疫调节是通过机体识别和排除抗原性异物,来维持自身生理动态平衡与相对稳定的生理功能,是衡量物质对机体免疫系统影响的重要因素,常见的评价指标包括体内实验和体外实验。硒多糖可以刺激细胞的活性,使淋巴细胞分裂产生淋巴因子,进而从根本上提高机体的防御能力,更好地抵御外界环境造成的损伤。李瑾等[67]通过体外实验发现金银花硒多糖能显著提高小鼠巨噬细胞增殖,促进抗炎性细胞因子IL-β、TNF-α细胞因子的生成,且相较于未硒化的金银花多糖具有更好的免疫活性。LIU等[65]通过体内实验得出真姬菇硒多糖使小鼠血清中抗炎性细胞因子IL-10水平显著上升,TNF-α等促炎性细胞因子水平显著下降的结论。可见硒多糖具有显著的免疫调节活性,并可以通过多种机制增强机体的免疫力,对预防和治疗相关疾病具有重要意义。
2.4 降血糖血脂
糖尿病是一种慢性代谢性疾病,主要特征是血糖水平的慢性增高和胰岛素的相对或绝对缺乏代谢疾病,易导致心脑血管疾病和肾脏功能衰竭等疾病。现已有大量的实验证明多糖具有降血糖、降血脂的功效,如KESHAVARZ-REZAEI等[68]将木蹄层孔菌硒多糖经口给药于实验性糖尿病大鼠28 d后对其进行测定。观察到糖尿病大鼠的胰岛素、血糖和糖化血红蛋白显著降低,且血脂、肝酶和肌酐指数也显著下降。可见硒多糖在降血糖和降血脂方面有显著作用,为其后续相关药物的研究提供思路。白炜琪[69]同样对糖尿病小鼠进行降血糖实验,发现中剂量的苦瓜硒多糖可以显著地降低糖尿病小鼠的血糖,控制糖尿病小鼠血清中总胆固醇标准值的含量。高剂量的苦瓜硒多糖可以参与糖尿病小鼠血清中甘油三酯含量的调控。除此之外多种实验证明,硒多糖降血糖活性优势主要体现在血糖水平恢复正常时,不会继续降低血糖水平,在降血糖、降血脂方面具有一定的优势和潜力,相关研究为相关疾病的预防和治疗提供更有力的支持。
2.5 抗菌活性
抗菌活性主要关注于抗菌药物抑制或者杀灭病原微生物的能力,对开发新型抗菌药物、优化现有药物的治疗方案以及了解病原微生物的耐药性等方面都具有重要意义。例如以红茄苳多糖为原料合成红茄苳多糖硒纳米颗粒[70],对嗜水气单胞菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均表现出良好的抗菌活性。王丹阳[71]研究得到甘草硒多糖(selenium glycyrrhiza polysaccharide,SeGUP)具有明显的抗氧化和抗炎作用的结论后,进一步进行试验发现SeGUP对革兰氏阴性菌和阳性菌有明显的抗菌效果,其中SeGUP对金黄色葡萄球菌抑菌作用较强,且其抑菌效果随着药物质量浓度的增加而增强。高剂量的SeGUP对金黄色葡萄球菌抑菌圈、大肠杆菌的抑菌圈直径可以达到(1.29±0.02)、(10.9±0.02) cm,均有较好的抑菌效果,为后续其研制相关抗菌药物的开发提供理论依据。研究认为,硒多糖能够干扰病毒的吸附和复制过程,有效降低病毒感染的致病力显著的抗菌活性,在预防和治疗细菌感染性疾病方面发挥重要作用。
2.6 抗病毒
病毒多数具有传染性,主要通过被感染的人或者动物传染给健康人群,损伤或者改变细胞的功能而致病,硒多糖可以抑制病毒的复制和传播,增强机体的抗病毒能力。柯萨奇病毒(CVB3)是一种常见的病毒,门晓媛等[72]采用结晶紫法来考察纳米硒多糖对Hela细胞的毒性作用及其对CVB3病毒的抑制作用。由细胞毒性试验得出,在0.150～0.500 μg/mL内的纳米硒多糖溶液,抗CVB3病毒效果会增强,最大可提高30%左右的抗病毒作用,可见纳米硒多糖在抗病毒新药的研发方面具有非常广阔的前景。邱树磊等[73]对大蒜多糖(garlic polysaccharide,GPS)进行硒化修饰得到大蒜硒多糖(garlic selenium polysaccharides,sGPS)。以鸡胚成纤维细胞(CEF)为观察对象,sGPS可以抵抗新城疫病毒(NDV)的侵入、复制,抑制NDV的作用,并提高抑制CEF凋亡的能力。在此研究上进一步将硒化党参多糖-大蒜多糖(selenizing Codonopsis pilosula polysaccharide-GP,sCPP-GP)的功效复方并进行体内外试验[74],结果显示党参硒多糖和大蒜硒多糖能协同增强免疫功效,2种多糖结合的免疫效果也显著强于2个单独的组分药。硒多糖在疾病治疗或者辅助治疗方面具有多重功效,可作为新型免疫增强剂,这些功效使得其在医药学领域具有较高的应用价值和广阔的市场前景。
2.7 抗重金属中毒活性
大量的工业污染物和过量使用的农药在环境中难以降解会导致重金属蓄积,造成严重的环境污染。重金属会破坏蛋白质的结构、抑制酶的活性、干扰细胞的正常代谢从而影响人体健康。常见的重金属中毒包括砷、镉、汞、铅、砷或其化合物引起。多项研究认为,硒多糖可以与重金属联合将其去除。周凝[75]使用螺旋藻硒多糖对镉中毒小鼠模型进行分析,长期镉暴露可严重损伤小鼠肝脏且受损程度与肝脏中镉蓄积呈正相关,而螺旋藻硒多糖的添加可显著降低该毒性,并对其抑制机理进行了分析,认为螺旋藻硒多糖通过抑制氧化应激和保护屏障完整性2条途径来实现对镉的毒性抑制。研究表明硒多糖主要通过与重金属螯合和二价的硒吸附重金属离子这2种途径增加体内的相关氧化酶的活性,提高抗氧化能力,降低人体内的重金属的生物累计从而减少对大脑、肝脏和肾脏的损伤。
2.8 保肝活性
肝脏是人体内的代谢器官,在体内起到消化、药物的转化、解毒、凝血和免疫等功能,肝损伤会引发多种疾病如肝炎、肝硬化和肝癌等。LIU等[76]的研究表明菌丝体硒多糖对超敏C反应蛋白、补体C3和血清酶活性具有减轻肝损伤作用,主要是通过增强抗氧化酶能力即SOD、GSH-Px、CAT和总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)的抗炎作用和降低LPO和MDA等脂质过氧化来减轻氧化应激而实现的。同时吕青青等[77]研究了小麦麸皮硒多糖(wheat bran selenium-enriched polysaccharide,SeW2-3)对CCl4诱导的小鼠急性肝损伤的保护作用,发现SeW2-3比未硒化的多糖更能降低小鼠血清及肝脏中转氨酶活性,降低小鼠血清、肝脏中转氨酶活性和肝脏中MDA的量。多项研究均可以表明,硒多糖可以减轻小鼠的急性肝损伤作用,为硒多糖在保肝护肝功能性食品的开发提供依据。
硒多糖的药理活性已经得到了初步证实,在抗氧化、抗肿瘤、降血糖、抗菌抗病毒等多个方面,都展现出了令人瞩目的效果,但对其作用机制、结构与活性关系等方面的研究仍不够深入。
3 总结与展望
硒多糖作为一种兼具硒和多糖低毒性和良好生物相容性的活性物质,具有优异的生物活性,在保健品、生物医学、药物等领域具有广泛的应用前景。硒多糖可以从天然富硒植物和微生物中提取,也可以通过人工合成的方式获得。目前研究者们已经探索出多种方法成功获得天然硒多糖(包括灰树花硒多糖、紫皮石斛硒多糖、枸杞硒多糖、葡萄硒多糖和大蒜硒多糖等)。此外,还利用多糖硒化获取的人工硒多糖(如硒化角叉菜胶、羊肚菌硒多糖、贡菊硒多糖和牡蛎硒多糖等)。大部分文献报道硒多糖的提取工艺的优化和药理活性的研究为硒多糖产品的开发与应用提供了理论支持。通过深入研究其制备方法和生物活性,可以为拓展其应用领域提供更多理论依据和实践指导,为人类的健康和医疗事业做出更大的贡献。
近3年文献显示大多数硒多糖的研究仍停留在实验室阶段[78-80],少量硒多糖进行规模化生产,如硒化卡拉胶。这说明硒多糖的应用价值还需深度挖掘,未来研究应关注以下几个方面:1)寻找更高效、环保的硒多糖提取方法,以提高硒多糖的提取效率、降低成本;2)开发高效、环保的硒多糖合成工艺,如优化反应条件及减少有毒有害试剂的使用,以提高硒多糖的产量及品质;3)深入研究硒多糖的结构、活性、与其他生物分子的作用关系,以便更加深入地了解硒多糖的生物活性及作用机理,为应用提供更加科学和可靠的依据;4)研发基于硒多糖的创新药物和保健品,通过利用硒多糖的优异生物活性结合现代药物设计和制备技术,开发具有独特疗效的药物或保健品,满足人们对健康的需求,推动硒多糖在市场上的广泛应用。
通过深入研究硒多糖,进一步探索其作用机制,充分发掘硒多糖的潜在应用价值,为硒多糖的研究与应用奠定基础。
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