杜昱光+壳寡糖研究应用进展110924北京

2011.09.24壳寡糖结构组成与活性研究杜昱光中国科学院大连化学物理研究所生物技术部1805组辽宁省碳水化合物研究重点实验室报告内容背景及COS来源不同结构的COS及其衍生物生物活性差异天然寡糖库简介几丁质纤维素糖原生物体结构组成物质淀粉蔗糖肽聚糖透明质酸生物体能量储存物质生物体其他物质的前体细胞识别的信息分子葡萄糖氨基酸核苷酸脂肪酸自然界糖的功能及其多样性几丁质(甲壳素)是从昆虫、虾、蟹的外壳中分离制备的一种聚氨基葡萄糖多糖壳寡糖寡糖素COSCOS原料来源——甲壳素壳寡糖来源与制备壳聚糖1.溶解在弱酸性的水溶液.2.分子量几十万到几百万3.只能吸收1-5%壳寡糖1.完全溶于水2.分子量小于2000以下3.几乎100％被体内吸收壳寡糖来源与制备甲壳素1.几乎不溶解在水、酸、碱、有机溶剂2.分子量几十万到百万以上3.体内很难吸收.脱蛋白、脱钙脱乙酰化生物降解中国科学院大连化学物理研究所壳寡糖文献专利数据库（1967-2011.8）现已收录壳寡糖相关文献3454篇，其中研究论文1829篇，学位论文189篇，会议论文106篇，专利665篇文献专利据库来源：中国博士学位论文全文数据库中国优秀硕士学位论文全文数据库中国期刊全文数据库维普资讯万方数据资源系统中华人民共和国国家知识产权局ISIWebofKnowledgeScienceDirecrtWileyInterScienceSpingerLinkACSpublicationsCAMEDLINENCBI中国科学院大连化学物理研究所1805文献数据库截图壳寡糖众多的生物活性COS壳寡糖系列产品的功能开发海洋功能寡糖产品研发及应用高效的制备工艺微生物筛选与培养微生物收集酶基因克隆基因工程菌培养酶的高效制备工艺多糖裂解酶-虾蟹壳壳聚糖单体分离纯化壳寡糖褐藻酸寡糖褐藻胶海带、海藻建立质量标准功能糖保健食品糖链植物疫苗产品寡糖饲料添加剂0.05.010.015.020.025.00.000.501.001.50Retentiontime(minutes)Response(?A)cos-20.580mg/mlcos-32.51mg/mlcos-44.49mg/mlcos-55.80mg/mlcos-62.21mg/mlLSUnits0.0050.00100.00150.00200.00Minutes2.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.0022.001020HPLC&MSanalysisofCOSLSUnits0.0020.0040.0060.00LSUnits0.00100.00200.00LSUnits0.00200.00LSUnits0.00100.00200.00LSUnits0.0050.00LSUnits0.0050.00100.00Minutes0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.009.5010.00壳寡糖(n=10~20)壳寡糖(n=2-7)壳寡糖单体的分离本课题组在国内首次成功分离得到系列壳寡糖单体系列寡糖标准品的制备图3-1HPLC检测分离后的壳二糖图3-2质谱检测纯化后的壳二糖重组壳聚糖酶降解产物质谱图1805-2酶降解产物质谱图OHOHHHNH2HOHCH2OHHOOHCH2OHHHOHHOHHNH2HOHCH2OHHOHNH2HOHOHCH2OHHHOHHNH2HOnOHOHHHNHHOHCH2OHHOOHCH2OHHHOHHOHHNHHOHCH2OHHOHHNHOHOHCH2OHHHOHHNHHOnCOCH3COCH3COCH3COCH3壳寡糖几丁寡糖几丁寡糖与壳寡糖的制备几丁寡糖、壳寡糖和几丁质的红外谱图D:\红外数据\DATA\2009\周火飞\LQS\20100722\chitin.0chitinD:\红外数据\DATA\2009\周火飞\LQS\20100722\D.0DD:\红外数据\DATA\2009\周火飞\LQS\20100722\B.0BD:\红外数据\DATA\2009\周火飞\LQS\20100722\COS.0COS2010/07/222010/07/222010/07/222010/07/225001000150020002500300035004000Wavenumbercm-1020406080100120140Transmittance[%]红色：chitin;；灰：COS；深蓝和浅蓝为几丁寡糖主要区别：几丁寡糖的谱图与几丁质的谱图基本一致，与COS的主要区别在于1640cm-1峰增强。DP6DP7DP8DP9DP10壳寡糖与几丁寡糖的空间结构DP1DP2DP3DP4DP517报告内容背景及COS来源不同结构的COS及其衍生物生物活性差异天然寡糖库简介不同分子量壳寡糖小肠吸收比较（一）COS的免疫调节作用（巨噬细胞）NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CASGuanJamesWu,GuoJaneTsai.FoodandChemicalToxicology45(2007)250–258细胞质细胞核壳聚糖水解产物（Chitosanhydrolysate）,低分子量壳聚糖20kDa（LMWC）,壳寡糖聚合度1-6（oligomixture）对巨噬细胞的调控结果显示：相比较来看壳寡糖（聚合度1-6）最有效的增加巨噬细胞分泌一氧化氮，激活免疫系统，深入研究表明壳寡糖通过活化核转录因子(NF-kB)从细胞浆进入细胞核，开启转录调控。NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CASB-COS（DP7-16）通过Toll样受体4使小鼠树突状细胞表面MHCⅡ、CD86表达增加，TNF-α表达量升高，并刺激CD4+T细胞增殖。Dang,Y.etal.CarbohydratePolymers,2011,83(3):1075-1081.B-COS（DP7-16）S-COS（DP3-7）COS对树突状细胞的调节作用NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS（二）COS的抗肿瘤作用CaiqinQin.etal.InternationalJournalofBiologicalMacromolecules31(2002)111/117对不同分子量范围的壳寡糖HCOS:3~10kDa;MCOS:1~3kDa;LCOS:1kDa（脱乙酰度：58%）进行研究，发现3种壳寡糖都能抑制小鼠接种的S180肉瘤生长，其中200mg/kg剂量的高聚合度壳寡糖抑制效果更好，可以达到56.9%，而低剂量50mg/kg作用效果各组间相当。NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS(-X-)(-■-)(-◆-)(-▲-)PC3前列腺癌细胞A549肺癌细胞HepG2肝癌细胞JaeKweonParketal.Int.J.Mol.Sci.2011,12,266-277对四种不同分子量的壳寡糖研究：HMWC(大分子量壳聚糖10kDa)，CTS-OS(壳聚糖降解混合产物)，COS（聚合度3-5），HOS（聚合度6-15）发现，对前列腺癌、肺癌、肝癌细胞体外都有很好的抑制增值作用，其中聚合度3-5的对3种肿瘤细胞的CC50浓度最低。壳六糖抑制肿瘤血管的生成NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS本课题组首次从COS混合物中分离出5种单体(壳二糖~壳六糖),研究各单体的抗血管生成作用COSVEGFμPATIMP-1NO抑制血管生成Xiong,C.,etal.CarbohydrateResearch,2009,344(15):1975-1983.Wu,H.,etal.CarbohydratePolymers,2010,82(3):927-932.结果显示壳六糖的抗血管生成效果最好（三）硫酸化壳寡糖抗艾滋病作用NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS抑制艾滋病毒合胞体的形成硫酸化后壳寡糖分子结构艾滋病毒侵染过程抑制艾滋病毒诱导的细胞溶解酶的作用MuratArtan,etal.CarbohydrateResearch345(2010)656–662对四种不同分子量的硫酸化壳寡糖SCOSI(MW1kDa),SCOSII(MW1–3kDa),SCOSIII(MW3–5kDa),SCOSIV(MW5–10kDa)抗艾滋病毒活性研究，SCOSIII活性最好。（四）不同分子量壳寡糖对糖尿病的影响NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS不同分子量壳寡糖对胰岛β细胞的促增殖作用不同分子量壳寡糖对胰岛β细胞胞内ROS清除作用不同分子量的壳寡糖（1kDa,1–3kDa,3–5kDa,5–10kDa）通过促进胰岛β细胞的增殖和缓解细胞内的氧化应激来实现对糖尿病的调理作用，其中3–5kDa效果较好。FatihKaradeniz,etal.CarbohydratePolymers82(2010)143–147壳寡糖对血糖的调控NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS随着壳寡糖分子量的降低，胰岛β细胞的增值率虽然下降，但对细胞的刺激指数却增加，壳寡糖分子量越小对餐后血糖降低越明显，降糖率越高。刘冰等,世界华人消化杂志2009;17(1):36-42NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS（五）不同分子量壳寡糖保肝作用MahindaSenevirathne,etal.CarbohydratePolymers83(2011)995–1000三种分子量范围的COSI(5–10kDa),COSII(1–5kDa)andCOSIII(1kDa)对叔丁基化过氧化氢诱导的肝损伤有保护作用，主要是通过增加过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性，而COSI在此方面作用效果更好些。过氧化氢酶谷胱甘肽过氧化物酶超氧化物歧化酶酒精和CCl4诱导的肝损伤保护作用(1.5KDa)NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS1、COS抑制CCl4诱导的肝损伤：血清转氨酶、肌酐、尿酸水平……2、COS抑制酒精性肝损伤：谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、γ-古氨肽基转移酶(GGT)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)3、COS诱导肝癌细胞凋亡：抑癌基因p53凋亡起始蛋白Fas促凋亡蛋白BaxYan,Y.,etal.HepatologyResearch,2006,35:175-184.刘亮亮,等.中国海洋大学学报,2010,40(7):73-76.Xu,Q.,etal.CarbohydratePolymers,2008,71(4):509-514.Xu,Q.etal.MarineBiotechnology,2009,12(3):292-298.4、COS抑制肝脏氧化性损伤：ConH2O20.10.40.8NaturalproductsandGlyco-biotechnologyresearchGroup(1805)，DICP，CAS（六）壳寡糖抗炎作用EndothelialcellCOSTNF-