蘑菇β-葡聚糖作为免疫调节剂：结构-功能关系的阐释

本综述系统探讨了蘑菇β-葡聚糖（β-glucans）作为天然免疫调节剂的结构与功能关系。文章详细阐述了其多样的一级结构（如糖苷键类型、分支度DB）和高级构象（如三股螺旋triple helix），及其与免疫受体（如Dectin-1、TLR2/6、CR3）的相互作用机制。同时综述了提取纯化工艺对结构完整性和免疫活性的影响，并展望了其在功能性食品和医药领域的应用前景。

　　

引言

蘑菇作为大型真菌的子实体，是天然免疫调节剂的重要来源。其中β-葡聚糖因其无毒性和卓越的免疫调节特性，被广泛应用于功能性食品和天然免疫疗法领域。不同真菌来源的β-葡聚糖具有显著的结构异质性，导致其免疫调节活性存在差异，这使得阐明其结构-功能关系成为当前研究的核心问题。

免疫调节性蘑菇β-葡聚糖的结构特征

蘑菇β-葡聚糖的一级结构主要包括单糖组成、糖苷键类型、骨架结构和分支特征。绝大多数具有免疫活性的β-葡聚糖含有?3)-β-D-Glcp-(1-骨架和?6)-β-D-Glcp-(1-分支结构。葡萄糖(Glcp)是主要结构单元，但部分异聚糖还含有半乳糖(Galp)、甘露糖(Manp)、岩藻糖(Fucp)等组分。

在溶液环境中，β-葡聚糖主要存在三种构象：单股螺旋、三股螺旋和无规卷曲。三股螺旋是最稳定的构象形式，由三条[?3)-β-D-Glcp-(1-]_n链通过C2羟基的氢键连接形成。分子量(MW)范围从几千到数百万道尔顿，多数免疫活性葡聚糖分子量大于5 kDa。研究表明，聚合度(DP)大于25的β-葡聚糖更容易形成有序结构，而分支度(DB)在0.20–0.40范围内时生物活性最佳。

溶解度是影响生物利用度的关键因素，受分子量、分支度和聚合度的共同调控。分支结构通过破坏分子间氢键促进水溶性，而高分子量线性葡聚糖则倾向于形成不溶性聚集体。

作为膳食成分的免疫调节机制

蘑菇β-葡聚糖口服后能抵抗人体胃肠道消化酶解，以完整形式到达肠道。它们通过肠道上皮细胞（如M细胞）和树突状细胞突触被摄取，随后与肠道相关淋巴组织(GALT)中的模式识别受体(PRR)相互作用。

主要识别受体包括Dectin-1、Toll样受体(TLR2/6)、补体受体3(CR3)和乳糖基神经酰胺(LacCer)。Dectin-1是主要的β-葡聚糖受体，广泛表达于巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞表面，其对?3)-β-D-Glcp-(1-和?6)-β-D-Glcp-(1-连接的葡聚糖具有高度特异性。

受体激活后通过Syk、PI3K、MAPK、NF-κB和NFAT信号通路导免疫应答，促进细胞因子(IL-12、IL-6、IL-8、IL-10、IL-1β、TNF-α)和炎症介质(NO、ROS)的释放，并增强吞噬活性。

此外，结肠微生物发酵β-葡聚糖产生短链脂肪酸(SCFAs)，包括乙酸、丁酸和丙酸，这些代谢产物能够穿越肠上皮屏障，通过调节先天和适应性免疫细胞功能发挥辅助免疫调节作用。

结构-免疫调节活性关系

β-葡聚糖的免疫调节活性与其结构特征密切相关。一级结构中，?3)-β-D-Glcp-(1-骨架与?6)-β-D-Glcp-(1-分支的组合显示出最强的受体结合能力，但反向排列（?6骨架与?3分支）的葡聚糖也保留了一定的免疫活性。

分支度显著影响生物活性，DB在0.20–0.40范围内的β-葡聚糖通常表现出最佳的免疫调节效果。聚合度直接影响受体识别效率，DP≥25的葡聚糖能够形成稳定的有序结构，与Dectin-1受体的结合能力最强。

分子量和构象共同决定免疫活性。高分子量(>1000 kDa)和三股螺旋构象的β-葡聚糖通常表现出更强的免疫刺激能力，但低分子量片段(<5 kDa)在某些情况下（如树突状细胞激活）也可能表现出优异的活性。

溶解度影响生物利用度和作用机制。可溶性β-葡聚糖易于被吸收并进入系统循环，而不可溶性/颗粒性β-聚糖则直接与肠道免疫细胞表面的葡聚糖受体结合引发免疫应答。

提取纯化技术对结构和活性的影响

提取和纯化工艺显著影响β-葡聚糖的得率、结构完整性和生物活性。传统方法如水提取(HWE)和碱提取(AE)仍广泛应用，非传统方法如超声波辅助提取(UAE)、亚临界水提取(SWE)等因能更好地保持结构完整性而受到青睐。

碱提取条件(>0.25 M NaOH)、高温(>135°C)和DMSO处理可能导致三股螺旋解链，形成单股螺旋或无规卷曲，从而降低生物活性。但通过中和和透析处理，部分变性结构可以复性，恢复一定的免疫活性。

纯化技术如乙醇沉淀、酶处理和柱色谱能够提高β-葡聚糖纯度，但可能造成低分子量活性片段的损失。酶处理通过降解木聚糖、纤维素和糖蛋白复合物等杂质，有助于提高β-葡聚糖的纯度和免疫活性。

需要特别注意的是，内毒素污染可能导致免疫活性的假阳性结果。标准的纯化程序通常能够去除内毒素，但在研究β-葡聚糖生物活性时，仍需要采用内毒素检测和polymyxin B处理等方法确保结果的可靠性。

结论与展望

蘑菇β-葡聚糖作为天然免疫调节剂，其结构-功能关系的研究对于开发新型功能性食品和药物具有重要意义。未来研究应重点关注低分子量β-葡聚糖的免疫活性机制、变性-复性过程对活性的影响、溶解度与生物利用度的关系，以及提取纯化技术对结构完整性的影响。

建立全面的结构表征框架，确定最佳分子量范围、构象排列和溶解度参数，将有助于设计出更具针对性和高效性的β-葡聚糖制剂。同时，深入研究人体胃肠道对β-葡聚糖生物活性的影响，将为蘑菇源性天然产物在健康医学领域的应用开辟新的前景。