刺五加叶多糖 ASPS-A1 通过激活 TLR/MAPK/NF-κB 信号通路调节免疫的机制研究及意义

【字体: 时间:2025年04月19日 来源:Scientific Reports 3.8

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  免疫抑制会引发多种疾病,现有免疫增强剂存在副作用。为寻找天然免疫增强剂,研究人员对刺五加叶多糖(ASPS-A1)展开研究。结果发现 ASPS-A1 能激活 RAW 264.7 细胞,通过多条信号通路调节免疫。这为其开发成免疫增强剂提供了理论依据。

  在人体的防御体系中,免疫系统堪称 “忠诚卫士”,时刻守护着我们的健康。然而,免疫抑制这个 “捣乱分子” 却常常来破坏,它会引发感染、癌症等一系列疾病。目前常用的免疫增强剂,如左旋咪唑和干扰素,虽然能发挥一定作用,但却伴有恶心、发热等副作用,就像带着 “小尾巴” 一样,给患者带来额外的困扰。因此,寻找一种既有效又安全、副作用少的天然免疫增强剂,成为了科研领域的热门研究方向。
在这样的背景下,长春大学等机构的研究人员积极投身于相关研究。他们把目光聚焦在刺五加(Acanthopanax senticosus)这种东北特有的野生资源上。刺五加含有多种活性成分,其中多糖的免疫调节作用尤为突出。研究人员深入挖掘刺五加叶多糖的潜力,开展了一系列研究。最终发现,从刺五加叶中提取的纯化多糖成分 ASPS-A1 具有显著的免疫调节活性,这一成果发表在《Scientific Reports》上,为天然免疫增强剂的开发提供了新的思路和理论依据,意义重大。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先是柱色谱技术,利用该技术分离出具有免疫调节活性的多糖成分 ASPS-A1。然后,通过高效液相凝胶渗透色谱(HPGPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其结构和性质进行表征。此外,还借助实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)、RNA 测序(RNA-seq)等技术研究其免疫调节机制,并使用分子对接技术探索其作用靶点。

下面来看具体的研究结果:

  • 多糖制备与活性成分筛选:研究人员采用超声辅助水提取法得到刺五加叶粗多糖(ASPS),再经 DEAE-52 纤维素柱和 Superdex-G100 凝胶柱分离纯化,得到多个组分。通过比较各组分对 RAW 264.7 细胞中细胞因子表达水平的影响,发现 ASPS-A1 上调细胞因子的能力最强,是一种有潜力的免疫增强剂。
  • 多糖结构表征:运用 HPGPC 测定 ASPS-A1 的分子量为 147.8kDa,其单糖组成主要包括 Gal(30.1%)、GalA(24.5%)、Ara(16.9%)等。红外光谱分析显示其具有多糖的特征吸收峰,且含有酯化多糖成分。扫描电子显微镜(SEM)观察发现其呈棒状结构。酶解实验表明,ASPS-A1 主要由 α-1,4-D-GalA、α-1,5-L-Ara 和 β-1,4-D-Gal 残基组成,且具有部分酯化结构,同时含有 HG 型和 RG-I 型果胶。
  • 免疫活性分析:MTT 实验表明,在 50 - 800μg/mL 浓度范围内,ASPS-A1 对 RAW 264.7 细胞无明显细胞毒性,在 50 - 200μg/mL 浓度范围内还能促进细胞增殖。NO 含量测定和细胞因子表达检测结果显示,ASPS-A1 能显著促进 RAW 264.7 细胞释放 NO,增强 iNOS、TNF-α、IL-1β 和 IL-6 等细胞因子的分泌,且呈剂量依赖性,表明其具有较强的免疫调节活性。
  • RNA-seq 分析:对 RAW 264.7 细胞进行 RNA-seq 分析,发现 ASPS-A1 处理后有 1234 个基因显著差异表达,其中 923 个基因上调,311 个基因下调。基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析表明,这些差异表达基因主要参与 RNA 聚合酶 II 介导的转录和翻译、蛋白质结合等功能,以及 NF-κB、Toll 样受体(TLR)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等与免疫功能密切相关的信号通路。
  • 关键基因的 RT-qPCR 验证:通过 RT-qPCR 检测 Fcgr3、Ccl4 等关键基因的表达水平,结果与转录组数据一致,证明了转录组数据的可靠性。
  • MAPK 信号通路的激活:Western blot 分析显示,ASPS-A1 能显著提高 RAW 264.7 细胞中 p-ERK1/2、p-p38 和 p-JNK 的磷酸化水平,且在 200μg/mL 浓度时达到最高,表明 ASPS-A1 通过激活 MAPK 信号通路增强免疫功能。
  • NF-κB 信号通路的激活:同样通过 Western blot 检测发现,随着 ASPS-A1 浓度增加,细胞核中 p-p65 与 p65 的比值以及 p-IκB-α/IκB-α 的比值均显著增加,表明 ASPS-A1 能显著激活 RAW 264.7 细胞中的 NF-κB 信号通路。
  • Toll 信号通路的激活:使用 TLR2 和 TLR4 的特异性抑制剂进行实验,结果表明 ASPS-A1 可通过 TLR4 受体激活巨噬细胞,促进 iNOS、TNF-α 和 IL-6 的分泌;通过 TLR2 受体诱导巨噬细胞分泌 TNF-α 和 IL-1β。分子对接实验进一步证实,ASPS-A1 的主要单糖成分 Gal、GalA 和 Ara 能与 TLR2 和 TLR4 结合,且与 TLR4 的结合能力更强。

综合研究结论和讨论部分内容,研究人员从刺五加叶中成功分离出具有免疫调节活性的多糖成分 ASPS-A1,并系统地揭示了其免疫调节机制。ASPS-A1 通过激活 TLR/MAPK/NF-κB 信号通路,显著促进 RAW 264.7 细胞分泌关键炎症介质,如 TNF-α、IL-6 和 IL-1β 等,发挥免疫调节作用。该研究不仅丰富了人们对 ASPS-A1 免疫调节功能的认识,还为其作为潜在免疫增强剂的开发和应用提供了科学依据。不过,目前的研究主要基于体外实验模型,存在一定局限性。未来可通过体内模型进一步验证 ASPS-A1 与受体的结合情况,探索其他受体在其免疫调节作用中的潜在参与机制,从而更全面地揭示多糖介导的免疫反应机制。
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