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松花粉、黄芪作为具有杀菌、抗氧化、抗病毒和提高生物机体免疫机能等作用的中药原材料,包含大量的营养成分和生物活性物质,现已广泛应用在治疗多种细菌性疾病,并在研究抑制瘤细胞和人乳头瘤病毒等方面有了突破性进展,对人和动物的健康大有裨益。现今植物多糖的研究越来越受到重视,多糖作为一个新兴的研究对象被国际科学界认为是21世纪的最主要的科学主题之一。相关研究证实,具有生物活性的多糖是植物细胞中的最主要的功能物质,而其生物活性主要表现在:免疫调节、抗肿瘤、降血压、抗氧化、抗辐射、抗菌、保护机体重要免疫器官等,植物多糖作为一种具有免疫调节的活性物质已被人们广泛运用到众多领域中。 常用的植物活性多糖的提取方法如水提法和物理化学法存在耗时长、产量低、有机化学试剂使用多和操作繁琐等问题,使得植物活性多糖的总体产量不高,这极大地影响了植物多糖在畜牧业生产中的大量推广应用。为了解决以上传统提取植物活性多糖过程中的各种问题,我们使用一种产纤维素酶细菌进行多糖植物的发酵,以期获得一种操作简单、无有机化学使用、成本低廉的植物多糖提取方法。 本研究以具有产纤维素酶特性的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)在产酶发酵培养基中产生纤维素酶分别酶解松花粉、黄芪粉和破壁松花粉的植物细胞壁以释放细胞内的活性多糖,用80%乙醇分别提取发酵液中的松花粉多糖(Pinus massoniana pollen polysaccharides,PPPS)、黄芪多糖(Astragalus mongholicus polysaccharides,APS)、破壁松花粉多糖(Broken Pinus massoniana pollen polysaccharides,BPPPS)。将获得的三种多糖植物提取物进行HPLC法鉴定,证明了三种提取物的主要成分是多糖。以浓硫酸-苯酚法测定不同时间点三种多糖植物提取物中的多糖含量,结果表明,PPPS、APS、BPPPS的最高提取量分别为3.08g/100g、5.85g/100g、8.43g/100g;分别是水提法的1.4倍、2.5倍、3倍;是物理化学法的0.7倍、1.3倍、1.8倍。纤维素酶活性的检测结果表明,在不同时间点纤维素酶活性呈现动态变化,且不同组合的纤维素酶活性呈现不同的变化规律。 为检验获得的植物多糖发酵提纯产物的免疫调节作用,我们选取PRRSV GP5亚单位作为免疫原工具进行试验,以初步探索多糖提取物在GP5诱导的细胞免疫、体液免疫等方面具有如何的免疫调节作用。猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)引起的一种以母猪繁殖障碍和新生仔猪呼吸道病变为特征的具有高度接触性和传染性的疾病,目前对预防PRRS的商品化疫苗以弱毒活疫苗为主,但在实际应用中仍存在各种各样的问题。 根据实验室之前构建的PRRSV GP5蛋白表达纯化的方法,将高致病性PRRSV囊膜糖蛋白5(GP5)进行原核表达并纯化的GP5蛋白作为免疫原,不同浓度的PPPS、APS、BPPPS作为免疫佐剂,制成亚单位疫苗。选取44只健康家兔,随机分为11组,分别在试验的第0天和14天进行首次免疫和二次免疫。第1组免疫纯化的GP5蛋白,第2-4组免疫不同浓度的PPPS(100、200、400mg/mL)与GP5蛋白,第5-7组免疫不同浓度的APS(100、200、400mg/mL)与GP5蛋白,第8-10组免疫不同浓度的BPPPS(100、200、400mg/mL)与GP5蛋白,第11组注射灭菌生理盐水(SPSS),2周后加强免疫1次。每周采取每组家兔的外周血,以ELISA法检测血清中的GP5抗体效价,以MTT法检测外周血淋巴细胞转化率,以ELISA试剂盒分别检测外周血中IL-2及IFN-γ细胞因子浓度。试验结果表明,所有疫苗组的以上免疫指标均有所上升,特别是以高浓度多糖为佐剂的疫苗组相较于GP5组和SPSS组有显著提高(P<0.05)。PRRSV GP5蛋白诱导了特异性免疫应答反应,PPPS、APS和BPPPS作为佐剂对GP5蛋白起到了显著的免疫增强作用。 本试验采用产纤维素酶地衣芽孢杆菌发酵三种多糖植物的多糖提取率较水提法和物理化学法均有显著提高,其中最高倍数分别达到3倍和1.8倍。以三种植物多糖提取物作为免疫佐剂作用于PRRSV GP5蛋白亚单位疫苗可显著提高其诱导细胞免疫和体液免疫指标,初步证明了这种方法获得的多糖提取物具有良好的免疫增强作用。本研究为更加高效、低成本的提取植物多糖作了有益探索,使其在畜牧业生产中大量推广使用提供技术贮备。