不同种类海参岩藻聚糖硫酸酯降血糖作用及抗肿瘤活性的比较研究

摘要

海参是一种传统的珍贵滋补品，其体壁中含有多种生物活性物质，包括胶原蛋白、海参皂苷、多糖、多肽等。海参多糖是海参体壁的主要组分之一，包括海参岩藻聚糖硫酸酯(sea cucumber fucan，SC-FUC)和海参硫酸软骨素(sea cucumberfucolysated chondroitin sulfate，SC-CHS)两种组分。其中，SC-FUC是一类主要由岩藻糖及硫酸酯基团组成的多糖类物质，通常结构较为简单，而且硫酸酯化形式规律。论文采用冰岛刺参、北极刺参和海地瓜为原料，分离纯化出三种SC-FUC，利用高效液相色谱法和离子色谱法对单糖组成、分子量和硫酸根含量进行测定；通过建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型，比较研究了冰岛刺参、北极刺参和海地瓜SC-FUC降血糖作用及其机制；另外，本实验通过Lewis肺癌自发肺转移和B16黑色素瘤人工肺转移模型，探讨了三种海参SC-FUC抑制肿瘤生长和转移的作用及其机制。主要研究结果如下：
　　 SC-FUC主要由岩藻糖组成，其中冰岛刺参、北极刺参和海地瓜SC-FUC单糖组成的摩尔比分别是GaIN：Fuc：Gal：GlcN：0.1:1:0.3:0.17、0.26:1：0.15:0.21和0.02:1:0.04:0.02，硫酸基含量分别约为29.31％、23.42％和26.79％。通过高脂高糖饮食诱导建立Ⅱ型糖尿病小鼠模型，发现三种SC-FUC能显著降低糖尿病小鼠空腹血糖、胰岛素水平，改善糖耐受损，具有降血糖和改善胰岛素抵抗的作用。同时，三种SC-FUC能有效抑制体重增加和脂肪蓄积，显著减少血清和肝脏脂质的积累，具有降血脂作用。RT-PCR法探讨其机制，结果表明，三种SC-FUC能提高肝脏和肌肉组织中IR、IRS、PI3K、AKT2 mRNA的表达，抑制GSK3β mRNA的表达，提高了肝、肌糖原的合成；能显著上调肌肉和脂肪组织中GLUT4 mRNA的表达，提高了葡萄糖的转运能力。提示SC-FUC可以通过增强PI3K/AKT信号转导通路来达到提高葡萄糖代谢的作用，其中冰岛刺参SC-FUC和海地瓜SC-FUC的结果较好，推测与其高硫酸化程度及分子量相关。
　　 通过建立小鼠Lewis肺癌自发肺转移模型，研究三种SC-FUC抑制肿瘤生长和转移的作用。结果表明，三种SC-FUC均能显著抑制荷瘤小鼠肿瘤的生长，显著减少肺表面转移灶结节数(P<0.01)；显著下调荷瘤小鼠肿瘤组织中HIF-1α、b-FGF、VEGFmRNA的表达，降低Hpa和MMP-2/9 mRNA的表达(P<0.05)，提高TIMP1/2mRNA的表达。提示SC-FUC能显著抑制肿瘤细胞在小鼠体内的生长和转移，通过下调转移相关基因的表达，达到抑制肿瘤血管新生和侵袭能力的作用。其中，冰岛刺参SC-FUC和海地瓜SC-FUC的作用最好，可能与其分子量及高硫酸化程度相关。
　　 通过建立小鼠B16人工肺转移模型，研究SC-FUC抑制B16实验性肺转移的作用。结果发现，三种SC-FUC均能够显著降低小鼠的肺转移灶数量，并且改善了血清中肿瘤恶化的生化指标，减轻了肺脏的纤维化。提示SC-FUC可能通过影响B16细胞的活力，降低其粘附和侵袭能力来达到抑制肺转移的作用，对SC-FUC抑制肿瘤肺转移机制进行了补充。
　　 综上所述，本文系统地研究了海参岩藻聚糖硫酸酯调节Ⅱ型糖尿病中糖代谢的作用，并具有抑制肿瘤生长和转移的作用，同时对其机制进行了初步探讨，为阐明海参岩藻聚糖硫酸酯的构效关系提供实验依据，为低值海参的高值化利用提供参考数据，为研究新糖尿病功效因子提供了新的思路。