啤酒酵母葡聚糖的生物應(yīng)答

啤酒酵母葡聚糖的生物應(yīng)答

1939年，有人提議葡萄糖母具有驅(qū)疫性，但在20世紀(jì)60年代，研究人員發(fā)現(xiàn)了提供免疫特征的主要因素是祖母細(xì)胞膜中存在的糖苷元。1957年,Benacerarf和Sebestyn發(fā)現(xiàn)靜脈注射酵母細(xì)胞壁的酵母多糖可以提高巨噬細(xì)胞的吞噬活性,促進肝臟、脾臟巨噬細(xì)胞的增殖。隨后,他們對酵母細(xì)胞壁多糖進行了純化。酵母多糖的主要成分是β-葡聚糖、甘露聚糖和幾丁質(zhì)。Riggi等于1961年確定酵母多糖的活性成分是β-D-葡聚糖,所以人們就將這種具有免疫活性的酵母多糖稱作酵母葡聚糖。酵母葡聚糖是第1個被發(fā)現(xiàn)具有免疫活性的葡聚糖,隨后,酵母葡聚糖又被發(fā)現(xiàn)具有抗感染、抗腫瘤、抗輻射和促進傷口愈合等功能,是一種重要的生物效應(yīng)應(yīng)答劑(biologicalresponsemodifiers,BRM)。因此,開發(fā)利用啤酒酵母葡聚糖具有重要的應(yīng)用前景。1-1,6-葡聚糖化合物結(jié)構(gòu)及成分分析啤酒酵母葡聚糖包括堿溶性和堿不溶性兩種,二者在細(xì)胞壁中的含量大致相當(dāng)。關(guān)于兩種葡聚糖的詳盡化學(xué)分析,Bacon等1969年提出酵母葡聚糖是以β-1,3-葡聚糖為主,β-1,6-葡聚糖為輔的混合物組成。Manners等所作的葡聚糖分析發(fā)現(xiàn),85%的堿不溶性葡聚糖是β-1,3-鍵連接,同時在鏈間穿插3%β-1,6-葡聚糖苷鍵,其余15%的堿不溶性葡聚糖是β-1,6-鍵連接的,成高度分支,約含有19%β-1,3-葡聚糖苷鍵。從它們的結(jié)構(gòu)分析來看,尚不清楚存在單分支還是多重分支,分子是呈層狀、梳狀還是樹突結(jié)構(gòu)。一些學(xué)者認(rèn)為,低度分支有助于線性鏈段的排列并最終形成螺旋結(jié)構(gòu),從而使得大分子具有一定的剛性和弱水溶性。2關(guān)于葡萄糖祖母的科學(xué)研究2.1葡萄糖的免疫作用機制2.1.1葡聚糖對臟器細(xì)胞增殖的影響自從人們發(fā)現(xiàn)β-1,3-D-葡聚糖具有免疫增強特性以來,國內(nèi)外學(xué)者就一直對該葡聚糖的免疫作用機理進行不斷的研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),β-1,3-D-葡聚糖可以刺激無脊椎動物血細(xì)胞的增加(相當(dāng)于脊椎動物的白細(xì)胞增加)和一些超氧化物歧化酶(SOD)的產(chǎn)生,從而抵抗外來病毒、細(xì)菌的侵入,屬于一種非特異性的免疫應(yīng)答反應(yīng)。另外,這些具有免疫作用的因子通過非特異性免疫反應(yīng)來調(diào)節(jié)機體免疫性能,需要受到激素的控制。2.1.2葡聚糖的結(jié)構(gòu)和耐藥活性β-1,3-D-葡聚糖的免疫活性與它的支鏈的狀況有關(guān),包括支鏈的數(shù)量、位置和長度。試驗證明,因為從不同的生物中分離到的葡聚糖的分支度和側(cè)鏈的長度不同,所以它們的免疫活性就有所不同,這些發(fā)現(xiàn)為葡聚糖免疫活性的研究提供了很大的幫助。隨著研究的深入,人們還發(fā)現(xiàn)許多具有極其相似結(jié)構(gòu)的β-葡聚糖,其抗腫瘤活性卻有著較大差異,此種現(xiàn)象表明,多糖結(jié)構(gòu)與抗腫瘤活性之間的相互關(guān)系不僅涉及到多糖的初級結(jié)構(gòu),而且與它們的次級結(jié)構(gòu)和構(gòu)象形態(tài)等也有密切關(guān)系。長期的研究表明,在多糖骨架鏈上占優(yōu)勢的交替1,3-鍵連接,且具有1,6-鍵分支的β-葡聚糖往往具有較明顯的抗腫瘤活性。若骨架結(jié)構(gòu)主要由1,6-鍵或其他1,2-和1,4-鍵連接,則抗腫瘤活性就很低。經(jīng)13C核磁共振譜分析推斷,連接在β-1,3-葡聚糖骨架上的多羥基基團,對抗腫瘤活性起重要作用。通過對具有抗腫瘤活性的β-葡聚糖進行X-衍射分析表明,它們絕大多數(shù)具有三股螺旋構(gòu)象,由氫鍵把β-1,3-鍵連接的D-葡聚糖殘基連接起來。然而通過α-1,3-鍵連接的D-葡聚糖是一種帶狀的單鏈構(gòu)象,沿著纖維軸伸展而不是呈螺旋狀,所以沒有抗腫瘤活性。水生植物中所含的酸性雜多糖及其降解產(chǎn)物,是通過β-1,3-鍵連接的D-半乳聚糖或甘露聚糖組成主鏈,不是D-葡聚糖,顯然也沒有抗腫瘤活性。2.2葡萄糖的免疫功能2.2.1維持免疫功能研究發(fā)現(xiàn),酵母的β-1,3-D-葡聚糖能夠增強宿主預(yù)防寄生蟲的能力,增強細(xì)胞免疫功能。β-1,3-D-葡聚糖可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),持續(xù)刺激免疫系統(tǒng)處于高度活性狀態(tài),從而行使免疫功能。具體的免疫反應(yīng)為,骨髓白細(xì)胞產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞攻擊并吞噬有害的入侵物;動員免疫細(xì)胞運動到異物處;提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力,最終吞噬或毀滅入侵物。這里需要指出,巨噬細(xì)胞的功能是限制或毀滅外來異物,例如,細(xì)菌、真菌、病毒和寄生蟲等,因此,不能把β-葡聚糖應(yīng)用于治療自體免疫系統(tǒng)疾病。2.2.2對免疫調(diào)節(jié)的作用眾所周知,生物體的免疫系統(tǒng)如果不能及時將癌基因表達產(chǎn)生的第1個癌細(xì)胞清除,機體就可能患癌癥。β-1,3-D-葡聚糖可產(chǎn)生以下免疫應(yīng)答,它可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞增殖,增強高等哺乳動物血漿內(nèi)補體系統(tǒng)的溶菌功能,促進T細(xì)胞和B細(xì)胞的分化;此外,細(xì)胞因子在其中也發(fā)揮了重要的作用,例如,IL-1促進T、B、NK等細(xì)胞的增殖與活化,IL-2誘導(dǎo)LAK、TIL等效應(yīng)細(xì)胞殺傷腫瘤。2.2.3對肺細(xì)胞的抗氧化性質(zhì)酵母β-1,3-D-葡聚糖作為一種生物效應(yīng)應(yīng)答劑,具有廣泛的活性。SlamenovaD等研究了β-1,3-D-葡聚糖的3種水溶性衍生物對田鼠肺細(xì)胞DNA氧化損傷的影響,結(jié)果表明,3種衍生物都能很好的保護肺細(xì)胞由于羥自由基或單線態(tài)O所造成的DNA氧化損傷。PathchenML等研究表明,水溶性葡聚糖能夠增強由60CO誘導(dǎo)輻射的快速痊愈。用β-1,3-D-葡聚糖治療經(jīng)輻射的小鼠?？梢栽鰪娦∈蠡謴?fù)的能力,并且能夠提高骨髓活力,使白細(xì)胞數(shù)量增加,同時增強脾臟功能。2.2.4葡聚糖促進皮質(zhì)形成細(xì)胞β-1,3-D-葡聚糖參與機體的自然防御和加速皮膚創(chuàng)傷愈合的過程。細(xì)胞培養(yǎng)試驗表明,羧甲基葡聚糖抵御皮膚細(xì)胞抗氧化分子損耗和促進角質(zhì)形成細(xì)胞和增殖。同時,β-1,3-D-葡聚糖可以用作為滲透抑制劑,消除Cs+、Cd+、Co+等金屬離子的毒性。3關(guān)于祖母葡萄糖在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究3.1葡萄糖的應(yīng)用3.1.1對黑虎蝦的免疫作用水生動物與大多數(shù)動物一樣,在生命的進化過程中也形成了其獨有的系統(tǒng)。但是,魚類是最低等的脊椎動物,其免疫系統(tǒng)還不成熟,它們對微生物感染的抵抗主要依賴于非特異性免疫反應(yīng),尤其是蝦的免疫系統(tǒng)比魚類發(fā)育還差,對感染的抵抗更是依賴于非特異性的免疫反應(yīng)。臺灣水生生物所的研究人員在2000年研究了β-1,3-D-葡聚糖對黑虎蝦的幼蟲影響。研究結(jié)果表明,無論是戶外還是室內(nèi),飼喂含有β-1,3-D-葡聚糖的黑虎蝦幼蟲的存活率顯著高于不喂β-1,3-D-葡聚糖幼蟲的存活率。SteinarM等研究發(fā)現(xiàn),酵母β-1,3-D-葡聚糖具有促進大西洋大馬哈魚巨噬細(xì)胞溶菌酶生成的作用。經(jīng)β-1,3-D-葡聚糖作用后的細(xì)胞與未經(jīng)處理的細(xì)胞相比,其溶菌酶的生成顯著提高,同時伴有溶菌酶基因表達復(fù)制的積累。3.1.2純化酵母葡聚糖對雞雞細(xì)胞的抗氧化活性影響孵化后1周的雛雞的天然免疫系統(tǒng)還不健全,容易被腸炎沙門菌感染入侵,并在內(nèi)臟器官繁殖。純化酵母葡聚糖,作為飼料添加劑,可顯著對抗侵入雛雞內(nèi)臟器官的腸炎沙門菌。與采食常規(guī)飼料的雛雞作對比,從采食含有純化酵母葡聚糖飼料的雛雞血液中分離到的白細(xì)胞的活性升高,其吞噬能力、殺菌作用和氧化能力增強。其結(jié)果顯著減少了腸炎沙門菌對雛雞內(nèi)臟器官的損傷。3.1.3酵母葡聚糖李軍等研究表明,在斷奶仔豬日糧中添加50mg/kg酵母葡聚糖,可以提高斷奶仔豬的日增重。在斷奶仔豬日糧中添加啤酒酵母葡聚糖可以提高仔豬的日采食量,從而增加仔豬的日增重。3.1.4利用特別配方美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所的一位研究員EicherS成功研制一種小牛飼料添加劑的特別配方,該添加劑可以使小牛在應(yīng)激狀態(tài)下抵抗感染,這個配方包括從酵母細(xì)胞壁中提取的β-1,3-D-葡聚糖。試驗表明,飼喂這種特別飼料配方的小牛,不但可以抵抗在運輸過程中的一些應(yīng)激,還可以降低細(xì)菌和病毒的感染。3.2加強研究,為酵母葡聚糖的添加提供智力支持酵母葡聚糖克服了以往所有抗生素、益生素、酶制劑等的不足。具有用量少、純天然、無殘留且穩(wěn)定性強,能提高動物機體的免疫能力,促進動物生長等優(yōu)點,在動物營養(yǎng)上具有廣闊的應(yīng)用前景。但要為酵母葡聚糖在飼料添加劑中的應(yīng)用開辟一個更為廣闊的空間,還應(yīng)加強以下幾個方面的研究,研究酵母葡聚糖在不同種類動物中的最佳添加量及添加方式;降低酵母葡聚糖生產(chǎn)成本的新工藝、新方法;加強對酵母葡聚糖副作用及其控制措施的研究。有人提出將酵母葡聚糖作為免疫增強劑添加到疫苗中,在給動物注射疫苗的同時,不僅使動物自身產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,而且還可以促進動物免疫系統(tǒng)的發(fā)育,增強細(xì)胞免疫和體液免疫的能力,通過內(nèi)源和外源共同作用,提高動物抵抗外來病原微生物的能力。將酵母葡聚糖添加到疫苗中比作為飼料添加劑具有更大的優(yōu)勢。首先,作為飼料添加劑,動物在采食的過程中會造成一定的浪費,并且酵母葡聚糖中的有效成分會在動物體內(nèi)被消化系統(tǒng)消化掉;其次,與疫苗同時注入動物體內(nèi),操作較方便。4生物活性酵母葡聚糖的免疫作用機制我國是啤酒生產(chǎn)大國,廢酵母泥是啤酒生產(chǎn)中的重要副產(chǎn)物?；谄【平湍钢衅暇厶呛扛叩奶攸c,開發(fā)利用啤酒酵母葡聚糖可以為啤酒廢酵母的綜合利用開辟新途徑。β-1,3-D-葡聚糖是一種比較好的免疫增強劑,目前此類免疫增強劑已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于多種動物由于感染病原菌所在成的疾病的預(yù)防和治療中,并起到了很好的效果,但是,我們?nèi)匀恍枰獙ζ涿庖咦饔脵C制進行深入