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研究人员针对黄芩根多糖开展研究,解析其结构,发现 SBP-1 和 SBP-2 可调节 TLR2 通路,为黄芩药用提供依据。
《从黄芩根中解析多糖结构并揭示其免疫调节奥秘》
在传统医学的宝库中,黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)一直占据着重要地位。它被广泛用于清热、泻火、解毒等,在治疗腹泻、肝炎、高血压等多种疾病方面都展现出了独特的疗效。随着现代医学的发展,人们对黄芩的研究不断深入,发现其含有多种化学成分,其中黄酮类化合物已被广泛研究,而多糖成分同样具有重要的生物活性。
然而,目前对于黄芩根中多糖的研究还存在诸多不足。虽然已知多糖具有免疫调节等多种功能,但对其精细结构的解析以及结构与免疫调节功能之间的关系研究较少。为了填补这些空白,扬州大学的研究人员开展了一项深入的研究。
研究人员从黄芩干燥根中提取多糖,通过一系列技术手段对其进行分离、纯化和结构鉴定,并在 RAW 264.7 细胞上评估其免疫调节活性,探索其潜在的药理功能和构效关系。该研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上,为深入了解黄芩的药用价值提供了重要依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是多糖的提取与纯化技术,通过热水提取、乙醇沉淀以及 DE-52 柱层析等方法获得纯化的多糖组分;利用高效凝胶渗透色谱(HPGPC)、高效阴离子交换色谱(HPAEC)、气相色谱 - 质谱联用(GC-MS)和核磁共振(NMR)等技术测定多糖的分子量、单糖组成和连接类型;采用 RNA 测序(RNA-seq)、蛋白质免疫印迹(western blotting)、免疫沉淀(IP)实验和表面等离子共振(SPR)分析等手段研究多糖的免疫调节机制。
研究结果如下:
- 多糖的分离与纯化:通过水提醇沉得到粗多糖,再经 DE-52 柱层析和凝胶纯化系统获得 SBP-1 和 SBP-2 两个多糖组分。
- 多糖的结构特征
- 分子量:SBP-1 和 SBP-2 均为均一多糖,分子量分别为 80.5 kDa 和 25.8 kDa。
- 单糖组成:SBP-1 主要由 Ara 和 Gal 组成,含少量 Glc、Rha、Xyl、Man 和 GalA;SBP-2 主要由 Ara、Gal、Glc 和 GalA 组成,GalA 含量较高,呈酸性。
- 连接类型:SBP-1 是一种 II 型阿拉伯半乳聚糖,主链为 (1→6)- 连接的 β-d-Galp,分支链由 (1→3)- 连接的 β-d-Galp 和 α-l-Araf 组成;SBP-2 是一种果胶型阿拉伯半乳醛酸聚糖,主链含有 (1→4)-α-d-GalpA 重复单元,分支含有阿拉伯糖残基。
- 多糖的免疫调节作用
- 细胞活性与吞噬功能:SBP-1 和 SBP-2 在一定浓度范围内可促进 RAW 264.7 细胞增殖,增强细胞吞噬中性红的能力。
- NO 分泌与 iNOS 表达:二者均可显著增加 RAW 264.7 细胞中 NO 的分泌,提高 iNOS 基因表达水平。
- RNA-seq 分析:经 SBP-1 和 SBP-2 处理后,RAW 264.7 细胞中分别有 2281 个和 2378 个差异表达基因(DEGs)。GO 富集分析表明,这些基因主要参与免疫反应等生物学过程;KEGG 富集分析显示,主要涉及 Toll 样受体(TLR)信号通路等。
- PPI 网络与 hub 基因筛选:构建 PPI 网络并筛选出 hub 基因,发现 SBP-1 和 SBP-2 主要影响分泌性炎症因子和受体蛋白,且二者均可显著激活 RAW 264.7 细胞中 TLR2 的表达。
- 代谢组学分析:SBP-1 和 SBP-2 处理 RAW 264.7 细胞后,分别鉴定出 84 个和 86 个差异相关代谢物(DAMs),主要影响鞘脂代谢和赖氨酸降解等代谢途径。
研究结论与讨论部分指出,SBP-1 和 SBP-2 具有明显不同的化学结构,但均能增强 RAW 264.7 细胞的免疫功能,其免疫调节机制可能与激活 TLR 信号通路、增加促炎蛋白和细胞因子(如 IL-6、IL-1β 和 TNF-α)的产生以及影响代谢途径有关。虽然二者结构差异对生物活性的影响较小,但都具有增强免疫活性的作用。该研究为黄芩的药用价值提供了免疫学基础,有助于推动黄芩在医药领域的进一步开发和应用。然而,对于这些多糖的免疫调节机制仍需进一步深入研究,以便更充分地发挥其潜在的药用价值。