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香菇(Lentinusedodes)属于担子菌纲侧耳科(Pleurotaceae)真菌,是世界名贵食用兼药用菌之一,它含有多种有效药用成分,尤其是含有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和降血糖等生物活性功能的香菇多糖。虽然有众多研究者对从香菇中提取的香菇多糖进行了多方面的研究,但是其抑制肿瘤的机制还不是很清晰。本课题以香菇子实体为原料,研究了提取和纯化香菇多糖的条件;对纯化后得到的香菇多糖级分进行抑制肿瘤的初步筛选;较系统地研究了香菇多糖对恶性肉瘤S180(Sarcomal80,S180)的抑制作用;香菇多糖对人宫颈癌Hela细胞的凋亡作用,并且对其进行了初步的结构分析。主要结果如下:
1香菇多糖的分离和纯化通过文献与预试验,以水提取温度、提取次数、提取时间、料液比(v/w)为因素,先通过单因素实验确定水平,最后通过正交实验分析得到香菇多糖提取的最佳工艺条件为采用于香菇子实体10倍量(v/w)的水在100℃条件下提取5次,每次1小时。香菇粗多糖LS的得率为3.34%。
香菇粗多糖分别经过DEAE-纤维素和DEAE-SephadexA-25柱层析获得四个多糖级分(L-Ⅰ、L-Ⅱ、L-Ⅲ、L-Ⅳ),得率分别为0.25%,0.48%,0.17%和0.35%。经过SephadexG-200检验,香菇多糖L-Ⅰ、L-Ⅱ和L-Ⅳ为单一级分,L-Ⅲ则含有两个亚级分。
2香菇多糖级分抑制肿瘤的筛选香菇粗多糖和纯化后的香菇多糖级分分别与肿瘤细胞S180在CO2培养箱中共同培养后,体外实验显示香菇多糖对S180的抑制作用微弱。在10mg/L浓度下香菇粗多糖与四个多糖级分的抑制率分别为4.06%、4.73%、5.32%、3.81%和4.05%,阳性对照组(化学药物5-Fu)的抑制效果为56.23%。
以荷S180小鼠为动物模型,香菇多糖级分在体内均有一定的抑制肿瘤的作用,在10mg.kg-1.d-1剂量下,香菇粗多糖与四个多糖级分的抑制率分别为19.39%、18.53%、35.45%、26.49%和23.74%。在10mg.kg-1.d-1剂量范围内,香菇多糖四种级分都显示剂量依赖关系。其中,香菇多糖级分L-Ⅱ体内抑制肿瘤的效果最好。另外,在10mg.kg-1.d-1剂量范围内发现香菇粗多糖的抑制效果比香菇多糖L-Ⅰ的抑制效果好而比其他级分抑瘤效果差,在10mg.kg-1.d-1浓度下,含有亚级分的香菇多糖L-Ⅲ比香菇多糖级分L-Ⅰ和L-Ⅳ的抑制效果好,揭示香菇多糖的纯度与体内抑制肿瘤的效果不具有正相关。
3香菇多糖L-Ⅱ对S180细胞的抑制作用3.1香菇多糖L-Ⅱ在体外对肿瘤细胞S180的抑制作用微弱分别用1,5,10mg/L的香菇多糖L-Ⅱ处理S180细胞24小时后MTT法测定,结果显示香菇多糖L-Ⅱ对S180细胞的生长抑制作用不明显,抑制率分别仅仅为3.68%,4.45%和4.91%。与空白对照组相比较,香菇多糖剂量组的细胞膜唾液酸含量都有一定程度的降低,但是没有达到显著差异水平,分别为107.86±15.10mg/g蛋白,103.25±13.83mg/g蛋白,97.42±14.02mg/g蛋白(空白组116.34±15.12mg/g蛋白)。香菇多糖L-Ⅱ能提高实体瘤S180细胞膜流动性,使其趋向正常细胞,说明香菇多糖体外能部分改变S180细胞膜的生化特性。
3.2香菇多糖L-Ⅱ体内对肿瘤细胞具有很强的抑制作用以荷瘤S180小鼠为免疫力低下模型,香菇多糖L-Ⅱ低、中、高剂量组(1,5,10mg/L)的抑瘤率分别为18.46%,25.02%,33.64%,各个剂量组与对照组相比有显著性差异,显示在体内香菇多糖L-Ⅱ具有很好的抑制作用。与对照组相比,香菇多糖能显著增加小鼠胸腺、脾指数,揭示香菇多糖能恢复小鼠免疫器官功能。香菇多糖能显著增加小鼠巨噬细胞的吞噬能力,揭示香菇多糖具有恢复小鼠非特异性免疫的作用。香菇多糖能增加DNFB诱导的迟发性超敏反应,显示多糖能提高小鼠机体T细胞介导的免疫能力。但是香菇多糖不能增强荷瘤小鼠体液免疫功能。
运用ELISA和RT-PCR等方法测定多糖对细胞因子及其基因表达的影响,香菇多糖增加小鼠血清中TNF-α和IFN-γ的含量,但是对IL-2含量没有影响;并且能上调脾淋巴细胞中TNF-α和IFN-γmRNA的表达,揭示香菇多糖抑制肿瘤的机理包括了细胞因子TNF-α和IFN-γ的参与。
香菇多糖能增加巨噬细胞产生NO的量,增加细胞分泌的过氧化氢酶(CAT)的活力,揭示香菇多糖可能通过巨噬细胞释放CAT来清除细胞内的自由基来抑制肿瘤。
以上实验揭示香菇多糖L-Ⅱ是一种通过特异性和非特异性免疫方式,有淋巴细胞和单核巨噬细胞参与的免疫调节剂,并且能诱导细胞因子TNF-α和IFN-γ以及NO参与神经网络调节。
4香菇多糖L-Ⅱ对Hela细胞的凋亡作用以人宫颈癌Hela细胞作为离体实验模型,应用MTT法测定发现四个香菇多糖级分对Hela细胞生长有一定的抑制作用。倒置显微镜和吖啶橙/溴乙锭双染色等实验结果表明香菇多糖对Hela细胞凋亡的发生有诱导作用,提示这可能是香菇多糖体内抑制肿瘤作用的一个机制。单细胞电泳实验及原位末端标记法(TUNEL)检测证明香菇多糖对Hela细胞中DNA有损伤作用,且与处理的浓度存在一定的相关性。流式细胞仪检测发现香菇多糖诱导Hela细胞凋亡的发生机制可能是细胞周期S期受阻所致。
5香菇多糖L-Ⅱ的初步结构分析香菇多糖L-Ⅱ的糖含量为90.14%,蛋白质含量为6.63%。运用液相色谱测得香菇多糖L-Ⅱ重均分子量为2.03×105Da,经过两种方法(GPC和SephadexG200)检验纯度结果显示其纯度高。香菇多糖L-Ⅱ具有D-葡萄吡喃糖构型,运用气相色谱测得单糖组成主要是葡萄糖。香菇多糖L-Ⅱ多糖含有O-糖苷键,且大量是O-Ser连接方式。通过刚果红实验发现香菇多糖具有螺旋结构。揭示香菇多糖L-Ⅱ为具有螺旋结构、含有O-Ser糖苷键的D-吡喃型葡聚糖。