南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室黄晓君研究员课题组在Food Bioscience上发文
- 2026-02-14 14:28:25
多糖是铁皮石斛中含量最丰富且研究最广泛的活性成分，具有免疫调节、降血糖、抗氧化和调节肠道炎症等生物活性。然而，多糖的结构与免疫活性之间的关系尚不明确。南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室黄晓君研究员课题组在国际期刊Food Bioscience上发表了题为“Insight into the relationship between structure and immunomodulatory activity of enzymatic degraded Dendrobium officinale polysaccharide fractions”的研究型论文。通过酶控降解铁皮石斛多糖，系统阐释了分子量与其免疫调节活性之间的负相关关系，为进一步研究DOP的构效关系提供了理论基础。
研究背景
在免疫调节方面，铁皮石斛多糖（DOP）已被证实能够有效激活巨噬细胞、促进细胞因子分泌并调节相关信号通路，展现出作为天然免疫增强剂的潜力。然而，其生物活性的发挥高度依赖于复杂的分子结构，包括分子量、单糖组成、糖苷键类型、乙酰化修饰及高级构象等因素。目前，“结构如何决定其免疫活性”这一核心科学问题仍未得到系统阐明。
传统获取不同分子量多糖片段的方法（如酸法降解、超声处理）往往选择性较差，且容易破坏活性官能团，难以用于精确的构效关系研究。相比之下，酶法降解——特别是采用内切-β-1,4-甘露聚糖酶——具有反应条件温和、位点特异性强、能最大程度保留活性骨架结构的显著优势，为制备结构明确、可用于系统性对比的样品提供了理想解决方案。
研究结果
01
酶解降低了DOP分子量但不改变其化学组成与特征官能团
采用内切-β-1,4-甘露聚糖酶对DOP（分子量约为264 kDa）进行不同程度酶解，制备了分子量约为51 kDa的DOP-30与分子量约为28 kDa的DOP-60。
酶解对DOP的蛋白质、糖醛酸含量和单糖组成（甘露糖与葡萄糖）没有显著影响，但随着分子量的降低，中性糖含量增加、粘度降低。同时，三个组分的红外光谱特征高度一致，酶解对DOP的一级结构没有显著影响。
图 铁皮石斛多糖的分子量与傅里叶变换红外光谱分析。
(a) 通过高效凝胶渗透色谱法（HPGPC）测得的铁皮石斛多糖分子量分布色谱图。(b) 铁皮石斛多糖的傅里叶变换红外光谱图。
02
酶解不改变DOP的化学结构与连接模式
酶解不改变DOP的糖苷键类型，主要包含两种糖苷键→4-Manp-(1→和→4-Glcp-(1→，但比例不同。DOP-30与DOP-60含有与天然多糖完全相同的五种特征糖残基，包括乙酰化修饰位点（M2与M3）。同时，降解仅导致重复单元链长缩短与单糖摩尔比（Man/Glc）的随机性波动，而糖残基序列、乙酰化模式及主链构型均得以完整保持。
图 DOP-30的核磁共振谱图：氢谱 (a)、碳谱 (b)、COSY (c)、TOCSY (d)、NOESY (e)、HSQC (f)
图 DOP-60的核磁共振谱图：氢谱 (a)、碳谱 (b)、COSY谱 (c)、TOCSY谱 (d)、NOESY谱 (e)、HSQC谱 (f)
图 DOP-30与DOP-60的推定重复单元结构
03
DOPs对RAW264.7巨噬细胞增殖和吞噬作用的影响
DOPs在20–320 μg/mL浓度范围内对RAW264.7巨噬细胞均无毒性，且能显著促进细胞增殖，呈现剂量依赖性。同时，DOP-30和DOP-60表现出比DOP更强的增殖活性。
DOP-30和DOP-60显著增加了巨噬细胞的吞噬活性，而DOP仅在160 μg/mL时显著增加其吞噬活性。
图 铁皮石斛多糖增强RAW264.7巨噬细胞的活力与吞噬作用。
(a–c) DOP、DOP-30和DOP-60处理对RAW264.7细胞活力的影响。(d–f) DOP、DOP-30和DOP-60处理对RAW264.7细胞吞噬作用的影响。
04
DOPs显著增强RAW264.7巨噬细胞促炎因子分泌
DOPS均能剂量依赖性地显著促进促炎细胞因子（TNF-α, IL-6）及关键效应分子一氧化氮（NO）的分泌，并同时显著抑制抗炎因子IL-4的分泌，表明巨噬细胞极化主要朝向M1表型。其中，低分子量片段DOP-60在诱导IL-6与NO分泌方面表现出最强的活性，显著优于天然DOP。
图 铁皮石斛多糖促进巨噬细胞分泌免疫效应分子。
(a–e) 与铁皮石斛多糖共孵育24小时后，细胞培养上清液中肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、白细胞介素-4、白细胞介素-10及一氧化氮的分泌水平。
05
DOPs促进RAW264.7巨噬细胞向M1表型极化
多糖处理均能上调巨噬细胞表面M1标志物CD86与M2标志物CD206的表达，观察CD86/CD206比率，发现CD86的上调更为显著，表明极化向M1表型倾斜。DOPS均能显著上调M1表型相关mRNA表达，并下调关键M2表型基因Mrc1的表达。
图 铁皮石斛多糖促进巨噬细胞向M1表型转化。
(a–d) 通过流式细胞术分析RAW264.7巨噬细胞表面CD86与CD206的表达，并以柱状图呈现。
(e) 巨噬细胞表面M1标志物(CD86)与M2标志物(CD206)阳性细胞的比例。
(f–i) 巨噬细胞中M1与M2相关mRNA的表达丰度。
06
DOPs显著增强RAW264.7巨噬细胞表面TLR4和MyD88蛋白表达
TLR4是介导多种多糖免疫识别与激活的关键受体，而MyD88是其信号转导的核心分子。研究发现，DOPS均能显著增加TLR4和MyD88蛋白的表达，其中DOP-60表现出最高的TLR4和MyD88表达水平。
图 铁皮石斛多糖促进TLR4和MyD88蛋白的表达。
（a）TLR4与MyD88蛋白表达的Western Blot分析。(b, c) TLR4和MyD88蛋白表达的定量分析结果。
07
铁皮石斛多糖构效关系分析
Spearman相关分析显示，分子量、粘度与大多数免疫激活相关指标之间呈负相关，表明低分子量DOPs可能具有更大的激活巨噬细胞的潜力。乙酰化程度（DS）与大多数免疫激活相关指标呈正相关，证实乙酰基是重要的活性官能团。这些结果表明，在保留乙酰基的前提下，降低分子量是增强铁皮石斛多糖免疫调节活性的有效策略，为其构效关系提供了明确的量化依据。
图 铁皮石斛多糖结构与体外巨噬细胞激活之间的相关性分析
结论与展望
酶解降低了多糖的分子量与溶液粘度，但对其单糖组成、糖苷键类型、特征性乙酰基修饰以及糖残基的序列结构无显著影响。DOPs显著增强了巨噬细胞的增殖和吞噬作用，促进了促炎因子的分泌，抑制了抗炎因子的分泌，促进了巨噬细胞向M1表型分化，并显著增加了TLR4和MyD88蛋白的表达。相关性分析表明，分子量与DOP的免疫调节活性密切相关，低分子量DOP可能有利于增强体外免疫活性。本研究为进一步研究DOP的构效关系提供了理论基础。
（请点击标题查看）
分子对接与分子动力学黄酮类化合物
食品感官科学与分析农产品贮藏与加工
肉与肉制品蛋与蛋制品水产品
奶及奶制品豆及豆制品果蔬及果蔬制品
大米及米制品
炎症性肠病糖尿病肝病神经疾病
（请点击标题查看）
（请点击学者姓名查看）
在线投稿平台链接：https://www.wjx.top/jq/85151447.aspx
标注‘原创’仅代表原创编译，本平台不主张对原文的版权。本平台转载仅仅是出于学术交流和传播信息的需要，并不意味着代表本平台观点或证实其内容的真实性；转载文章版权归原作者所有，作者如果不希望被转载或有侵权行为，请联系本平台删除。由于编译水平有限，推文或简历有不妥之处，深感抱歉，请联系本平台修改或者删除。
