岩藻糖胶-从海洋到医药的宝贵资源

摘要

岩藻聚糖是褐藻科(褐海藻)合成的最相关的多糖之一。以往的研究表明岩藻糖苷具有广泛的生物活性，如抗肿瘤、抗炎、抗血栓或免疫调节。

为了获得这种在几种海藻中呈现不同构象的生物分子，岩藻糖聚糖的提取和纯化方法是目前的挑战。本综述的主要目的是概述岩藻糖胶的药物应用研究，并支持这种生物分子在科学和工业上的探索潜力。

关键字

海藻，生物多样性，生物分子，生物活性化合物，药物应用

图形抽象

简介

目前，从天然资源中发现具有生物活性的新生物分子越来越受到科学界的关注，但在工业开发之前，促进生态可持续性是非常重要的。

海洋资源，如海藻，作为这些生物活性化合物的来源，由于海藻的快速生长速度，产生的无数化学物质及其广泛应用，正引起人们的兴趣。

海藻合成的化合物的高度可变性是它们在自然栖息地暴露在不利条件下的结果。

大型藻类按其分类学可分为绿藻门、红藻门和褐藻门(褐藻纲)。褐藻是褐藻多糖的重要来源，如褐藻糖胶、海藻酸盐、纤维素、海藻素和甘露醇[3]。因此，这种生物分子的组成和数量根据物种而变化，并可以季节性波动[4]。

从化学角度看，岩藻糖苷是一种复杂的多糖[5,6]，其具有免疫调节、抗炎、抗肿瘤和抗氧化等生物活性[7-9]。

这篇简短的综述的主要目标是提供岩藻糖苷表征及其药物应用的总体概述，包括最新的发现。

摘要研究描述

海藻合成多种不同构象的多糖作为其细胞壁的主要成分[4,10]。特别是褐藻纲，能合成岩藻糖胶。

岩藻糖胶是一种硫酸化多糖，其特点是呈现出富含焦点的骨架，并由不同种类的其他糖组成(例如:甘露糖、半乳糖、葡萄糖、木糖)(图1)[11,12]。对岩藻糖胶化学结构的初步研究表明，它主要是(1→2)键连接的4- o -硫酸岩藻糖残基。然而，与4-硫酸基的3-联焦点后来被描述为存在于焦点残基周围。进一步确定每2-3个焦点残基[13]包含分支。

图1所示。岩藻糖胶化学单位的理想结构

然而，岩藻糖胶是一种异构的碳水化合物，由半乳糖、甘露糖、木糖、糖醛酸、硫酸基和乙酰基[1]组成。

由于碳水化合物单位(L-fucopyranose和非焦点)和非碳水化合物基团(主要是硫酸盐和乙酰基)的含量不同，海藻衍生的岩藻糖苷是异源的。因此，对其骨干结构的准确分析和小结构单元位置的精确确定是一个挑战。硫酸基的位置对硫酸多糖的生物活性有重要影响。确定硫酸盐位置的方法包括红外光谱法、脱硫法、硫酸盐酯对碱的稳定性和甲基化分析。

因此，岩藻糖胶骨架和分支的研究是[6]结构分析的主要目标。

岩藻糖胶是一种次生代谢产物，其结构上的差异使海藻物种[14]得以区分。

例如，结构差异影响岩藻糖胶的生物活性，如岩藻糖胶乙酰化度[14,15]、糖醛酸和葡萄糖醛酸浓度[3]。

单糖的主链组成和其他结构特征(如分支)也与[16]有关。岩藻糖胶可通过多种方法提取纯化，影响其生物活性[11,17]。此外，在岩藻糖胶提取过程中，还可发生海藻素、藻酸、蛋白质、萜类化合物和多酚等化合物的共提取[18-21]。因此，正确选择藻类种类是获得高纯度岩藻糖胶的决定性因素[22,23]。

岩藻糖胶的物理化学性质是一种理想的乳化剂，因为岩藻糖胶倾向于形成粘性凝胶而不凝胶化。因此，岩藻糖胶已被证实具有高于羧甲基纤维素材料，特别是碳氢化合物的乳化指数。此外，岩藻糖胶形成和稳定乳剂的能力是特定于某些疏水化合物[24]。

低分子量多糖如岩藻糖聚糖具有较高的溶解度，这有助于其渗透到细胞[25]。

岩藻糖胶的动态粘弹性随温度的升高呈线性下降。岩藻糖胶可以在剪切力和角力作用下在水溶液中流动，包括在高浓度(1.5%)时，这表明岩藻糖胶具有粘附和连接材料表面的性能。在大pH范围内的高动态粘弹性值表明岩藻糖胶分子在盐类、酸性和碱性条件下都是稳定的[26]。

这表明岩藻糖胶聚合物适合用于食品市场、化妆品和其他几个行业的稳定剂、增稠剂和保水剂的商业用途，例如，用于稳定蛋白质水包油乳液[24,26]。

岩藻糖苷的抗粘连特性正被用于口腔卫生的升级和龋齿的预防[27]。

在日本，岩藻糖胶作为饮料和片剂的成分被商业化，作为一种营养补充剂，正在工业规模生产[26]。

药物的应用

从历史上看，尤其是在亚洲国家，海藻有一种传统用途，作为治疗肿瘤、神经退行性疾病、泌尿系统问题或胃肠问题的草药[2,28]。含有岩藻糖苷的棕色海藻在东亚被广泛用作日常饮食的一部分，特别是在日本、中国和韩国[29]。尽管在传统的中国和日本民间药物中使用，但直到最近几年，它们才作为营养补充剂和医药产品被商业化。它们也开始被更多地研究，它们的化合物被分离出来。

近年来，褐藻糖胶已被广泛应用于化妆品、膳食补充剂、动物饲料补充剂[8]等行业。然而，岩藻糖胶对陆地和水生动物的影响还没有被广泛研究。在这些研究中，大多数应用的是岩藻糖聚糖粗提物，其中可能包括具有生物活性的非岩藻糖聚糖成分(如多酚和层聚糖)，这可能会干扰生物活性性质的评估[5,7,8,29,31]。表1显示了几项研究，指出不同的海藻是粗生物活性岩藻糖胶的来源，并表明提取的平均收率约为1-20%[7]。因此，可能有必要考虑岩藻糖胶不同的提取和纯化方法在其效率和产量上的差异。

表1。褐藻(褐藻科)中提取活性岩藻糖胶的干质量

物种	DW产量(%)	生物活性	浓度	模型	Ref。
Cladosiphon sp。	20.	抗炎; 抗癌	2%高分子量岩藻糖胶;每天6克，持续13个月	大鼠; 人类	(7、47、48)
Macrocystis pyrifera	7.59	免疫调节	50毫升含有1.5克岩藻糖胶的饮料，每天两次，持续6个月	人类	(32, 39岁,49)
Ecklonia放射虫纲	3 - 5.4	的留言	的留言	的留言	[32]
Seirococcus axillaris	1.24	的留言	的留言	的留言	[32]
Saccharina latissima	5.3	抗肿瘤	1 - 1000µg / mL	Raji细胞(Burkitt淋巴瘤;B-lineage)	(19日、22日)
岩藻vesiculosus	2.6	神经保护; 抗凝血;抗肿瘤	12.5 ~ 100µg/mL;c: 0-5µg/ 300µl;100µg/mL	PC-12细胞;正常人血浆;MDA-MB-231细胞	(6、9、22)
墨	2.9	抗肿瘤;抗凝血酶	100µg/mL	mda - mb - 231细胞;人类血小板	(6、22)
岩藻evanescens	4．5	抗氧化剂;抗凝血酶	1 mg/mL;2 mg/mL;250 μg/ml;100 μg/ml	ABTS、TAC DPPH测定;人类血小板	(6, 22岁,50)
岩藻distichus	的留言	抗凝血酶;抗肿瘤	1 - 200µg / mL	RAW 264.7细胞	[38]
岩藻spiralis	的留言	抗真菌抗氧化剂	10至250毫克; 0.75毫克/毫升	c . lagenarium，黄曲霉(真菌); DPPH,捆牢	(51岁,52)
昆布属植物digitata	2．2	抗凝血酶;抗肿瘤	100µg/mL	人类血小板;MDA-MB-231细胞	(6、22)
Dictyosiphon foeniculaceus	2．0	抗凝剂	129.5µg / mL	正常的人体血浆	[22]
Dictyopteris delicatula	的留言	抗凝血，抗氧化剂，抗肿瘤	100毫克/毫升	柠檬酸盐处理过的正常人血浆;HRSA，超氧自由基清除，铁离子螯合;海拉细胞	[53]
Undaria pinnatifida	的留言	神经保护;	12.5 - 100µg/mL	PC-12细胞	[9]
(糖精属)海带	16	抗肿瘤;抗氧化剂;抗凝血酶	0 ~ 2.0 mg/ml;0.5 ~ 8mg /ml, 0.25 ~ 5mg /ml;2500毫克	海拉细胞;DPPH HRSA; 成年马	(29岁,54)
Durvillaea potatorum	6.3	的留言	的留言	的留言	[32]
海藻sp。	19	抗氧化剂	5mg /mL, 0.25 ~ 5mg /mL, 0.25 ~ 5mg /mL	战术，战机，hrsa	[24]
Ascophyllum结节性	20.	抗氧化剂	3毫克/毫升	DPPH	[55]
波利亚那Padina(原Padina commersonii)	8 - 12	抗炎	1 - 200µg / mL	RAW 264.7细胞	[38]

* n。D:没有要申报的

在临床试验(一期)[33]之前，正在开发新的岩藻糖苷基药物产品用于心血管疾病的治疗，并对其人体安全性进行评估。

如今，岩藻糖苷被应用于一些局部治疗和其他可用的膳食补充剂。此外，为了评估相关岩藻糖胶的消耗量并帮助生产，已经开发了新的测量技术。由于需要在食物链中使用抗生素的替代方法，微生物组调节和抗致病作用是fucoidans[9]有希望的应用。

在体外而且在活的有机体内进行了试验，证实岩藻糖苷具有抗肿瘤特性，并在癌症发展中具有抗转移作用[34-39]。然而，由于这些复杂多糖的异质性，收集和加工条件的强烈影响，以及缺乏标准化纯化产品[38]的测试，现有数据的比较是复杂的。然而，免疫调节是岩藻糖胶抗癌功效最有希望的领域之一[39-41]。

岩藻糖苷的生物活性广泛，从抗凝血、抗炎，到抗病毒、保肝、保神经[8,42,43]。

最近的研究证实了岩藻糖胶在组织和骨工程中的潜力。即使在低浓度下，它也能诱导成骨细胞从干细胞分化。例如，岩藻糖胶的再生特性与其L-焦点的含量及其多糖骨架中的硫酸酯基团有关[44-46]。