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FSHW | 潜在的免疫增强物质：罗布麻花多糖

花匠小妙招
2024-10-17 20:20

Introduction

人体与生俱来就拥有一个世界上最好的医生—免疫系统。当免疫系统正常运作时，它扮演一个强大的防线，能有效抵抗大多数的疾病。人体共有三道防线来抵御病原体的攻击。其中由皮肤和黏膜及其分泌物构成第一道防线，体液中的杀菌物质（如溶菌酶）和吞噬细胞构成第二道防线，第三道防线则主要由免疫器官和免疫细胞构成。其中巨噬细胞在人体第二三道防线中均发挥重要作用。当机体免疫力低下时，就需要外来药物刺激先天和后天的免疫应答。自20世纪中期以来，植物多糖通过增强机体免疫力而在多种疾病治疗领域发挥重要作用。因此，植物多糖成为了免疫调节和抗肿瘤治疗等前体药物研发的理想候选者。

植物多糖可通过多种方式调控巨噬细胞免疫作用，主要包括：1）增加吞噬活性；2）促进分泌炎症介质，如NO和PGE2；3）促进分泌细胞因子，如TNF-α、 IL-6 、IL-1β等；4）增加抗原呈递。而巨噬细胞免疫调节作用的激活主要是从细胞表面模式识别受体的激活开始的，其中Toll样受体的研究最为广泛，TLR4受体的激活可以诱导一系列细胞内信号传导级联反应，包括NF-κB信号通路和MAPK信号通路，从而导致相关通路蛋白基因的转录激活和炎症相关细胞因子的产生。

罗布麻（Apocynum venetum L.）是夹竹桃科罗布麻属野生亚灌木。罗布麻花美丽、芳香，花期较长。研究表明罗布麻具有抗高血压、抗氧化、强心、保肝、降脂、抗焦虑和抗抑郁的作用。这些活性多与罗布麻植物中存在的黄酮类化合物有关，而罗布麻中多糖化合物的研究较少。作者课题组前期从罗布麻花中提取分离纯化了2种新的多糖，分别命名为Vp2a-II和Vp3。通过预实验发现这两种多糖具有促进巨噬细胞RAW264.7释放NO的作用，因此本文以罗布麻花多糖Vp2a-II和Vp3为研究对象，探究其对RAW264.7细胞的免疫调节作用。

Result and Discussion

罗布麻花多糖免疫调节作用检测

NO作为免疫系统中最重要的炎症介质之一，可以通过杀灭病原微生物和肿瘤细胞来发挥免疫功能。在正常生理情况下，细胞的iNOS几乎不表达，当巨噬细胞受到细胞因子或LPS的诱导而激活时，细胞内的iNOS表达增加引起NO合成增多。如图1所示，Vp2a-II和Vp3均可通过激活iNOS的表达，促进细胞分泌NO，且Vp3对NO的调节作用强于多糖Vp2a-II。

图1 Vp2a-II和Vp3对NO释放量和iNOS mRNA的表达水平影响

罗布麻花多糖免疫调节机制探究

NF-κB作为巨噬细胞调节免疫应答的一个主要的转录因子，在巨噬细胞中的存在形式主要是p65和p50异源二聚体。在正常细胞中，NF-κB通常与NF-κB抑制剂（IκB）结合存在于细胞质中。当巨噬细胞被激活，不同的上游信号传导途径聚集激活NF-κB抑制剂激酶（IKK）复合物。继而IKK复合物磷酸化I-κB，导致NF-κB从细胞质中释放并转移到细胞核中，激活特定的靶基因。本文通过检测NF-κB p65的表达发现Vp2a-II和Vp3能促进NF-κB从细胞质向细胞核的转移。同时通过NF-κB抑制剂（PDTC）的应用进一步验证了这一结果（如图2）。

图2 Vp2a-II和Vp3对细胞内NF-κB表达的影响

MAPK家族包含3种主要的激酶，包括细胞外信号调节激酶（ERK 1/2）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38 MAPK。AP-1是MAPK的下游转录因子，其主要形式为Fos/Jun杂二聚体，AP-1通过调节相关基因的表达来发挥免疫调节作用。同上运用Western blot法检测Vp2a-II和Vp3对细胞内MAPK表达的影响。发现Vp2a-II和Vp3均能上调RAW264.7细胞MAPK蛋白磷酸化水平，但Vp3对p38蛋白的增强作用不明显。使用MAPK信号通路抑制剂PD98059（ERK抑制剂）、SP600125（SAPK/JNK抑制剂）和SB203580（p38抑制剂）预处理细胞，得到同样结果（如图3）。

图3 应用MAPK抑制剂后Vp2a-II和Vp3对蛋白表达的影响

Conclusion

依据以上研究结果，发现罗布麻花多糖Vp2a-II和Vp3通过对巨噬细胞免疫信号通路的调控而发挥免疫调节作用。罗布麻花多糖Vp2a-II和Vp3通过激活巨噬细胞免疫调节NF-κB和MAPK信号通路，进而促进相关蛋白mRNA的表达，促进促炎性细胞因子和NO的分泌。

第一作者简介

王宏琳，女，中药学硕士，河南大学药学院国家食用菌加工技术研发中心研究生，河南大学优秀研究生，现就职于南阳市中心医院。读研期间在国内外期刊公开发表学术论文4篇。

通信作者简介

康文艺男，现任河南大学教授，博士生导师，国家食用菌加工技术研发专业中心主任。主要从事药食两用资源功效成分及产品开发。主持国家自然科学基金、中国博士后基金、“十三五”国家重点研发计划子课题、国家保健食品原料目录专项、河南省重大公益专项等40项。获得国家市场监管总局科研成果一等奖；中国商业联合会科学技术特等奖、一等奖；河南省科技进步二等奖各一项。在国际高水平期刊发表论文110余篇，授权国家发明专利46项，转让8项，已经上市产品2个。

现兼职全国专业标准化技术委员会委员、中国菌物学会食用菌采后与加工产业分会副会长、中国营养学会营养与保健食品分会常务委员、世界中联中药上市后再评价专业委员会常务理事、国家食品药品监督管理总局特殊食品抽检监测牵头分析专家委员、河南省食用菌精深加工产业技术创新战略联盟理事长，河南省首批生物医药领域技改专家等。为Food Science and Human Wellness、Journal of Future Foods副主编、《中国中药杂志》《中国药学杂志》《食品科学》《天然产物研究与开发》和Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine等杂志编委。

Immunoregulatory polysaccharides from Apocynum venetum L. flowers stimulate phagocytosis and cytokine expression via activating the NF-κB/MAPK signaling pathways in RAW264.7 cells

Honglin Wanga,b,1,Changyang Maa,1, Dongxiao Sun-Waterhousea,c, Jinmei Wanga,*, Geoffrey Ivan Neil Waterhousec,*, Wenyi Kanga,d,*

a National R&D Center for Edible Fungus Processing Technology, Henan University, Kaifeng 475004, China

b Functional Food Engineering Technology Research Center, Kaifeng 475004, China

c School of Chemical Sciences, University of Auckland, Auckland 1142, New Zealand

d Joint International Research Laboratory of Food & Medicine Resource Function, Kaifeng 475004, China

1 The authors contributed equally to this work.

*Corresponding authors.

E-mail address: wangjinmeiscp@126.com

g.waterhouse@auckland.ac.nz

kangweny@hotmail.com

Abstract

Two immunomodulatory polysaccharides (Vp2a-II and Vp3) were isolated and identified from Apocynum venetum L. flowers, and their innate immune-stimulating functions and working mechanisms were evaluated in RAW264.7 cells. Both the level of released nitric oxide (NO) and expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) mRNA were significantly enhanced in the RAW264.7 macrophages cells treated by Vp2a-II and Vp3. Vp2a-II (100–800 µg/mL) and Vp3 (400 µg/mL) could significantly increase the phagocytic activity of RAW264.7 cells and the secretion and mRNA expression of TNF-α and IL-6 in a concentration-dependent manner through affecting mitogen-activated protein kinase (MAPK) activity and nuclear factor κB (NF-κB) nuclear translocation. Vp2a-II might activate the MAPK signaling pathways and induce the nuclear translocation of NF-κB p65, whilst Vp3 likely activated the NF-κB and MAPK signaling pathways without influencing the p38 MAPK route.

Reference:

WANG H L, MA C Y, SUN-WATERHOUSE D X, et al. Immunoregulatory polysaccharides from Apocynum venetum L. flowers stimulate phagocytosis and cytokine expression via activating the NF-κB/MAPK signaling pathways in RAW264.7 cells[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(4): 806-814. DOI:10.1016/j.fshw.2022.03.012.