几丁质、壳聚糖及其降解产物对巨噬细胞的作用
几丁质、 壳聚糖及其降解产物对巨噬细胞的作用
作者：麻攀, 谭成玉, 白雪芳, 杜昱光
【摘要】 巨噬细胞是最重要的免疫细胞之一, 它既是免疫细胞, 又是辅佐免疫应答细胞, 它参与所有免疫效应细胞的产生、 动员、 活化和调节。本文中介绍了几丁质、 壳聚糖及其降解产物等对巨噬细胞的作用, 以及它们的应用。
【关键词】 几丁质; 壳聚糖; 壳寡糖; 巨噬细胞; 细胞因子; 一氧化氮
几丁质是N 乙酰葡糖胺（NAGA）经β 1, 4糖苷键连接的线性同源多聚体, 它广泛存在于昆虫、 甲壳类动物外壳及真菌、 酵母细胞壁及一些藻类中。壳聚糖是几丁质部分脱乙酰产物。很多实验证明几丁质和壳聚糖在提高免疫力、 抗肿瘤、 防治病原微生物等方面都有较明显作用, 现在人们又逐渐开始对其降解物几丁寡糖、 壳寡糖产生了兴趣。通过辐射法、 化学法或酶降解法等各种措施将几丁聚糖和壳聚糖水解即可得到几丁寡糖和壳寡糖。巨噬细胞广泛分布于机体的每个器官中, 在先天性免疫和获得性免疫都扮演着重要角。它可以直接杀伤病原体; 同时, 它还具有免疫调节功能, 与其他免疫细胞一起维持机体平衡与稳定, 是机体内最重要的免疫细胞之一。这里就对几丁质、 壳聚糖及其降解产物对巨噬细胞的作用作以综述。
1 对巨噬细胞产生NO的影响
Porporatto等［1］研究了壳聚糖对静息的和炎症激活的巨噬细胞中的精氨酸代谢途径的效应。他们认为在静息的巨噬细胞中, 低相对分子质量（Mr）的壳聚糖可适当激活并诱导的一氧化氮合成酶以及精氨酸代谢途径; 在炎症激活的巨噬细胞中, 通过壳聚糖的处理, 精氨酸酶活性显著提高。用壳聚糖刺激的巨噬细胞的上清液能显著提高小鼠细胞系C6的增殖。从而说明了壳聚糖的愈伤活性可能是依赖于在伤处的炎症环境中增强的精氨酸酶活性。Jeong等［2］对高Mr水溶性壳聚糖WSC（water soluble chitosan, Mr平均在300 000, 去乙酰化程度在90%以上）在RAW264.7巨噬细胞一氧化氮的产生方面做了研究, 认为尽管以前证明了水不溶性的壳聚糖单独在体外对巨噬细胞一氧化氮产生有刺激作用, 然而, WSC单独却没有此作用。当WSC与重组的干扰素γ（rIFN γ）联合作用时, 则对一氧化氮的合成有明显的协作诱导效应, 并且有剂量依赖关系。用rIFN γ处理后24 h再加入WSC对刺激一氧化氮合成效果最好。他们还指出, rIFN γ和WSC的协作主要是依赖于WSC诱导产生的TNF α和NF κB的激活。Hwang等［3］探讨了几丁质及其衍生物对激活的RAW264.7巨噬细胞一氧化氮的产生的作用。他们发现几丁质及其衍生物对于激活的RAW264.7巨噬细胞一氧化氮的产生有明显的抑制作用。6 N 乙酰壳六糖和五 N 乙酰壳五糖也能抑制NO的产生, 但没有几丁质及其衍生
物那么明显。而N 乙酰壳四糖、 三糖、 二糖以及几丁质的单体, N 乙酰葡糖胺和葡糖胺对于激活的巨噬细胞一氧化氮产生却没有明显的作用。表明了几丁质物质在愈伤方面的作用可能与抑制了激活的巨噬细胞产生一氧化氮有关。Yu等［4］在研究中指出, 壳寡糖能明显提高巨噬细胞诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）活性, 并诱导一氧化氮和TNF α的产生。另外, 他们发现壳寡糖能提高核提取物中NF κB的蛋白水平。当用特异性抑制剂阻断NF κB时则会造成NO和TNF α的减少。从而推测NF κB在壳寡糖诱导巨噬细胞产生NO和TNF α起到重要作用。Wu等［5］从壳聚糖的水解物中分离得到一种Mr 20 000的低分子量壳聚糖和壳寡糖混合物。然后进一步探讨了该壳聚糖水解物、 低分子量壳聚糖和壳寡糖混合物对RAW264.7巨噬细胞产生NO、 NF κB的激活以及诱导型的一氧化氮合成酶的基因表达的影响。发现这3种物质单独都不会影响RAW264.7巨噬细胞产生NO, 而当壳聚糖水解物/壳寡糖混合物与IFN γ联合作用时则会明显诱导NO的生成, 并呈现剂量依赖关系。而低Mr壳聚糖和IFN γ联合作用却抑制了NO的产生。他们认为壳聚糖水解物与壳寡糖混合物是促进了NF κB迁入核内加强了其与DNA的结合活性, 从而促进了iNOS基因的表达而增强了NO的生成。Seo等［6］研究了水溶性壳聚糖低聚物（WSCO）对小鼠腹腔巨噬细胞NO合成以及巨噬细胞介导的对小鼠Meth 什么是丁克一族A纤维肉瘤细胞的细胞毒性的作用。WSCO本身对NO合成和杀伤肿瘤细胞没有作用, 但当用WSCO
和IFN γ共同处理巨噬细胞时, 它们可以协同作用而提高一氧化氮的合成并促进对肿瘤细胞的杀伤。而这种协同作用主要是依赖于WSCO促进了肿瘤坏死因子 α的分泌。
2 对巨噬细胞产生的细胞因子的影响
柯海萍等［7］将壳寡糖作用于体外培养的小鼠巨噬细胞, 运用RT PCR和ELISA技术, 发现壳寡糖能促进IL 18基因的转录及翻译。Feng等［8］在研究中发现, 壳寡糖能刺激体外培养的巨噬细胞释放TNF α和IL 1β。Han等［9］通过RT PCR测定TNF α的转录水平来检测指出甘露糖受体可能是介导巨噬细胞吸收壳寡糖的受体。吴海明等［10］在实验中提出壳寡糖能促进巨噬细胞因子IL 1β、 TNF α和IL 18基因的表达, 而这些细胞因子又可以反馈激活巨噬细胞和NK细胞, 形成网络状的反馈调节关系, 从而极大地增强机体的免疫功能和抗肿瘤能力。Chou等［11］探究了壳聚糖对脂多糖处理的RAW264.7巨噬细胞的环氧化酶途径以及细胞因子的产生的作用。他们指出壳聚糖明显抑制了PGE2的过量产生以及COX 2蛋白的表达和活性, 同时一些促炎症因子, 如TNF α和IL 1β的形成也被抑制, 但却加强了抗炎症因子IL 10的形成。因此, 壳聚糖促进了伤口的愈合。Bianco等［12］指出从真菌细胞中提取的壳聚糖能够激活巨噬细胞且加强花生四烯酸的迁移, 并呈剂量和时间依赖关系。Fatiha等［13］认为壳
聚糖可以作为一种基因输送物质, 他们对壳聚糖 DNA纳米分子与THP 1巨噬细胞的相互作用进行了探讨。在高量的纳米分子存在下仍然检测不到有TNF α、 IL 1β、 IL 6和IL 10的分泌, 但在处理24 h和48 h后在细胞上清液中金属蛋白酶 9（MMP 9）的分泌却明显提高了。因此, 他们认为, 壳聚糖 DNA纳米分子与THP 1巨噬细胞相互作用不能诱导促炎症因子的释放。活性MMP 9在巨噬细胞中的出现可能是与纳米分子的吞噬作用和降解而不是炎症反应有关。 3 对巨噬细胞糖受体的研究
Wu等［5］通过用抗 CD14, 抗TLR4和抗CR3抗体处理RAW264.7巨噬细胞发现可以明显阻断壳聚糖水解物/壳寡糖混合物与IFN γ联合作用对一氧化氮的促生成作用。提示壳寡糖混合物壳聚糖水解物中主要的功能组分, 与IFN γ协同刺激诱导NF κB激活以及NO产生的作用是通过与RAW264.7巨噬细胞上CD14, TLR4和CR3受体结合而介导的。Feng等［8］通过激光共聚焦显示, 甘露糖能抑制巨噬细胞通过特异性受体介导的壳寡糖的内吞, 而脂多糖和β 葡聚糖则无此现象。他们还指出甘露糖 BSA, 海藻糖 BSA, 和N 乙酰葡糖胺 BSA是因为与壳寡糖竞争巨噬细胞上的带有甘露糖特异性的凝集素受体而抑制巨噬细胞对其的内吞。

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