全 文 ：405　
崔叶洁 ,胡　滨＊
(四川农业大学食品学院 ,四川雅安 625014)
摘　要:螺旋藻多糖是从螺旋藻中分离提取的一种生物活性物质 ,具有很好的临床应用价值 。对近几年螺旋藻多糖的
生物活性 、结构修饰改性研究作以综述 ,并展望其发展前景 。
关键词:螺旋藻多糖 ,生理功能 ,改性
Studyonphysiologicalfunctionsandstructuremodification
inpolysacchridesofspirulinaplatensis
CUIYe-jie, HUBin＊
(CollegeofFood, SichuanAgriculturalUniversity, Ya an625014 , China)
Abstract:Thepolysacchridesofspirulinaplatensis(PSP)wasisolatedfromSpirlina.Ithadagoodclinicalvalue.In
thispaper, thebiologicalactivityandmodifiedstructureofPSPwerereviewed.Andthedevelopmentprospectsof
PSPwasalsoilustrated.
Keywords:polysacchrideofspirulinaplatensis;physiologicalfunction;modification
中图分类号:TS201.2　　　　文献标识码:A　　　　文 章 编 号:1002-0306(2010)04-0405-03
收稿日期:2009-04-08　＊通讯联系人
作者简介:崔叶洁(1988-),女 ,从事食品营养与安全方面的研究。
　　螺旋藻(Spirulinaplatensis)属蓝藻门 、蓝藻纲 、颤
藻科 、螺(节)旋藻属 ,原产于中非的乍得和中美洲的
墨西哥 。螺旋藻富含多种营养物质 ,如藻蓝蛋白 、藻
多糖 、β-胡萝卜素 、γ-亚麻酸及各种维生素和矿物
质 ,已有工厂化制剂生产 ,螺旋藻因而被联合国粮农
组织推荐为 “21世纪最理想的食品 ”,世界卫生组织
则称其为 “ 21世纪人类最佳的保健品 ”。螺旋藻多
糖(Polysacchridesofspirulinaplatensis, PSP)为螺旋藻
中分离得到的一种水溶性生物活性物质 ,普遍认为
是一种高分子酸性杂多糖 [ 1] ,它有着许多独特的生理
功能和疗效 ,如具有调节机体免疫 、抗氧化 、抗辐射 、
抗病毒 、降血糖 、修复 DNA损伤等一系列作用 ,且无
副作用 ,这些生物活性物质对人体可发挥重要医疗
保健作用 ,也因此使其成为目前螺旋藻的研究热点
之一。
1　螺旋藻多糖的结构
螺旋藻多糖的结构组成复杂 ,部分多糖(除天然
多糖)与蛋白质(螺旋藻中蛋白质约占 50%～70%)结
合形成糖蛋白 ,由于分离方法未统一 ,不同研究者用
不同的方法得出的结构组成有所差异 ,一般采用的
分离方法有薄层层析 、气相色谱 、高效液相色谱等 ,
测定表明螺旋藻多糖分子有支链结构 ,分子之间大
部分以 α-糖苷键相连 [2 ] ,但张芳等 [ 3]发现某些分子
间具有 β-糖苷键 ,主链部分以 1※3键连接为主 。其
组成主要有 D-甘露糖 、D-葡萄糖 、D-半乳糖 、D-木
糖 、L-鼠李糖 、葡萄糖醛酸等 ,种类繁多 ,还有一些未
知组成成分存在 。有报道认为 [ 4 ] , PSP生物活性与其
三维空间构象等有较大关联 。
2　螺旋藻的生理功能
2.1　免疫调节作用
据报道螺旋藻多糖能通过增强免疫细胞的活
性 ,促进抗体的形成和细胞因子的分泌而达到增强
机体免疫力的作用。陈文青等 [ 5 ]以健康的雄性昆明
种小鼠腹腔注射环磷酰胺来制备免疫低下的小鼠模
型 ,发现螺旋藻多糖能明显增强环磷酰胺处理的小
鼠淋巴细胞对 ConA诱导的转化能力 ,促进小鼠淋巴
细胞增殖 ,并通过诱生 IFN-γ而发挥免疫调节作用 。
研究也证明 ,螺旋藻多糖通过口服或注射 ,小鼠
腹腔巨噬细胞的吞噬率可提高 33%～ 52%,吞噬指数
提高 0.9～ 1.8倍 , T淋巴细胞数提高 46.8%～87.7%,使
小鼠的血清溶血素提高 39.5%～ 98.0%,脾脏白髓淋
巴细胞排列密集 , 红髓内巨噬细胞明显增多 , ANAE
阳性淋巴细胞增加 7.3%～12.8%,可见螺旋藻多糖可
以显著改善与提高人的机体非特异性的细胞免疫与
特异性的体液免疫功能 。
2.2　抗辐射 、抗突变作用
郭春生等 [ 6]实验表明 ,高剂量螺旋藻多糖与银杏
叶有效成分复合应用于小鼠抗辐射有协同增效作
用 ,其效果强于单独使用 ,可明显延长经 60Coγ射线
406　
全身照射小鼠的存活时间。另外陈志伟等 [ 7]研究发
现中剂量螺旋藻多糖与银杏叶有效成分复合使用 ,
对抑制小鼠 S180肉瘤也能产生协同增效作用 ,且未观
察到对小鼠造成免疫损伤。梁明至等 [ 8 ]观察钝顶螺
旋藻多糖 (Spirulinaphatensispolysaccharide, SPP)对
辐射损伤小鼠造血功能的影响时发现 SPP能促进造
血细胞的增殖与分化 ,对辐射损伤有明显保护和促
进造血恢复的作用 。吴显劲等 [ 9]研究了钝顶螺旋藻
多糖对辐射损伤小鼠细胞增殖的影响 ,得出的结论
与梁明至等一致 ,均为 SPP对辐射损伤细胞有保护
作用 ,并认为 SPP的抗辐射免疫功能损伤的一个机
制是 SPP提高了免疫细胞对辐射的抗性。这肯定了
螺旋藻多糖具有抗辐射损伤和改善放 、化疗引起的
副反应作用 ,对肿瘤患者具有很好的保健疗效 。
2.3　抗氧化 、抗衰老作用
随着氧自由基(Oxygenfreeradical, OFR)及其介
导的脂质过氧化反应在疾病中的作用研究日趋深
入 ,自由基与冠心病 、动脉粥样硬化发生发展相关的
事实正在不断增加 ,自由基引发的氧化损伤也越来
越受到重视 。螺旋藻多糖能有效清除 · OH、· O-2 ,
对脂质过氧化及 DNA氧化损伤有显著抑制作用 [ 10 ] ,
可减少组织脂褐质的形成而达到减缓机体衰老的作
用 。实验表明 ,螺旋藻多糖对大鼠化学性肝线粒体
氧化损伤具有明显的保护作用 [11] ,并且能极显著地
提高细胞超氧化物歧化酶 (SOD)的活力 ,促进人体
外周血中 NR细胞的活性 。
2.4　抗病毒作用
螺旋藻多糖的抗病毒机理尚不明确 ,一般认为
是多糖与不同于病毒受体的位点相结合 ,从而改变
膜的通透性 。朱萧等 [ 12]研究了钝顶螺旋藻多糖抗单
纯疱疹病毒 2型(HSV-2)的作用及可能机制 ,发现
PSP可抑制病毒吸附和感染细胞内病毒的复制 ,且呈
良好的剂量和时效关系 ,表明 PSP在体外有显著的
抗 HSV-2病毒的作用 ,这可能对研发抗 HSV病毒制
剂有帮助。另外于红等 [ 13 ]通过在体外进行钝顶螺旋
藻多糖抗科萨奇病毒 B3(Coxsackievirus, CVB3)活性
的研究 ,观察到 PSP可干扰病毒对宿主细胞的吸附 ,
认为 PSP抗病毒的作用在于抑制病毒吸附及感染细
胞内病毒的生物合成 。
2.5　抗癌 、抗肿瘤作用
贾晓栋等 [ 14]用 PSP作用于体外培养的肝癌细胞
株 BEL7404,并观察 24h后细胞增殖情况 , MTT法检
测表明 PSP能阻止细胞由增殖周期的 G1期进入 S
期 ,而在细胞增殖周期中 ,由 G1 期进入 S期的过程
最为重要 ,因而 PSP可有效地抑制肝癌细胞增殖 ,这
提示了阻滞细胞周期 、抑制细胞增殖可能是螺旋藻
多糖治疗肝癌的一个机制 。
朱劲华等 [ 15]研究了极大螺旋藻胞内多糖 (IPS
Ⅰ , IPSⅡ )对在体外培养条件下对肿瘤细胞系
(SMMC7721, A549, Hela及 U251)的生长和凋亡的
影响 ,研究发现用半抑制浓度的 IPS处理肿瘤细胞可
对其产生一定的抑制作用 , 其中 IPSⅡ能诱导
SMMC7721细胞凋亡。但 PSP抗肿瘤效果不如其改
性结构明显 。盐泽螺旋藻为螺旋藻的一种 ,目前对
其研究不多 ,于光等 [16]通过体外细胞实验发现盐泽
螺旋藻多糖(SP)可以选择性地抑制肿瘤细胞 U251、
7402、Hela的生长 ,并认为 SP可能通过促进肿瘤细
胞的凋亡来抑制肿瘤细胞的生长 ,但具体的抑制机
理还有待研究 。
2.6　降血糖等作用
贾少婷等 [ 17 ]以螺旋藻多糖 100、 200mg/kg分别
对小鼠连续灌胃 10d发现 PSP能显著抗葡萄糖及肾
上腺素而致的小鼠血糖升高 ,表明 PSP具有一定的
降血糖活性 ,这可为开发降血糖新药提供新方向 ,但
还缺乏系统的研究 。黄智璇等 [ 18 ]研究了螺旋藻粗提
多糖与鼠尾藻粗提多糖联合使用(1∶1)对四氧嘧啶
糖尿病大鼠血管的保护作用 ,给药 6周后测定发现
PSP能明显降低大鼠的血糖 ,且能显著降低 NE的收
缩反应 ,改善糖尿病大鼠血管内皮依赖的舒缩反应
功能 。
还有实验证实 PSP能明显减轻胃溃疡指数的升
高 ,提高血清 NO的含量和血浆 PGE的含量 ,说明
PSP有抗胃溃疡的作用 [ 19] 。
3　螺旋藻多糖结构修饰与改性
虽然 PSP具有很高的临床应用价值 ,但在某些
方面单纯使用效果并不好 ,有实验证明 PSP只有在
高浓度时才对 KB、SGC-7901和 K562细胞表现出一
定的细胞毒作用 ,对 Hela、SMMC-7721和正常细胞
HuVEC几乎无细胞毒作用 [ 20] 。因此 ,研究其修饰与
改性结构将扩大 PSP的应用范围 。
3.1　硒化螺旋藻多糖
硒是对人体具有重要生理功能的微量元素 ,大
多数有机硒化合物均具有一定的药理作用 ,硒多糖
兼有多糖与硒功能 ,表现出更强的活性 ,硒多糖一般
具有调节免疫力 、抗病毒抗肿瘤 、抗氧化及降血糖等
生理功能 ,硒多糖由于其毒性低 ,活性强 、利于机体
吸收等特点已成为国内外研究热点 [ 21] 。
硒与 PSP通过共价结合可形成硒化螺旋藻多糖
(Celeniumpolysaccharide, SePS),胡群宝 [ 22]研究发现
硒多糖能明显抑制体外培养的胃腺癌 9701细胞的
分裂 ,认为硒多糖可能通过抑制细胞周期素依耐性
蛋白激酶(CDKs),诱发肿瘤细胞凋亡 ,发挥抗肿瘤
的作用。 SePS抑制小鼠 S180肉瘤细胞的能力比 PSP
显著提高 。胡群宝等 [ 23]还就螺旋藻硒多糖对小鼠免
疫功能是否有影响进行了研究 ,结果表明 ,硒多糖和
多糖(PS)都能显著提高 CY处理后的胸腺指数和脾
指 , SePS对肿瘤细胞的抑制率均大于相同剂量下的
多糖 ,目前对硒化多糖的结构组成还有待研究 ,这将
对了解硒化多糖的作用方式有极大帮助。聂木海
等 [24]通过实验探讨了硒多糖对镉中毒大鼠肾脏的保
护作用 ,发现硒多糖能有效提高大鼠机体的抗氧化
能力 ,拮抗大鼠因镉中毒而致肾脏组织发生的病理
变化 ,维持其正常生理功能。
3.2　硫酸酯化螺旋藻多糖
硫酸酯化多糖(多糖硫酸酯)指的是含有硫酸基
团的天然或其半合成的酸性多糖 ,多种实验表明多
407　
糖经硫酸酯化后会发生生物活性的改变 ,如水溶性
增加 ,抗肿瘤 、提高免疫力等效果大大增强 。
盛玉青等 [ 25]通过对螺旋藻多糖(PSP)与硫酸酯
化螺旋藻多糖(SPSP)的抗肿瘤及免疫活性作对照实
验发现 , PSP对肿瘤细胞株无细胞毒作用(高浓度有
显著作用),而 SPSP对其具有显著的细胞毒作用 ,相
同剂量下 , SPSP对小鼠 S180肉瘤的抑制效果及对小鼠
脾淋巴细胞增殖的促进效果均高于 PSP,说明在改性
后的 SPSP比 PSP具有更强的生物活性。
实验证实 SPSP体外对肿瘤细胞表现有一定的
细胞毒作用 ,体内对小鼠 S180肉瘤和 Heps肝癌具有
显著的抑制作用 , SPSP还能提高正常小鼠的碳粒廓
清速率和血清溶血素水平 [ 26 ] 。另外 SPSP对肿瘤和
正常细胞毒作用有一定的选择性 ,在一定浓度范围
内对正常细胞基本无毒 。SPSP还可抑制逆转录酶
(RT)的活性 ,阻断 HIV病毒的繁殖 [27] ,与 PSP一样
可作为抗 HIV感染新药的研究方向。毒理学实验也
证明 SPSP与 PSP一样均为低毒物质 ,使得 SPSP可
能具有良好的应用前景。
4　展望
目前对于螺旋藻多糖的结构组成仍然存在争
议 ,因为多糖类物质分离纯化较困难 ,而各种检测方
法的灵敏度不同 ,可能得出不同的组成结构 ,关于多
糖改性后的结构(如硒多糖 、硫酸酯化多糖等)也需
要进一步的研究 。螺旋藻多糖的生理功能还有待进
一步了解 ,某些作用机制还不是很清楚 ,如多糖抗肿
瘤作用的机理 、抗病毒机理 。今后的研究工作还将
集中在对多糖改性方面上 ,以提高其活性及作用效
果 。另外应加强多糖化学活性 、使用范围方面的研
究 ,开发出具有良好保健功能的食品 、药品 ,扩大其
应用范围。
螺旋藻多糖作为一种天然保健品 ,无任何毒副
作用 ,可以长期服用 。现在国内已有企业生产螺旋
藻深加工产品螺旋藻多糖 ,其中康派奇螺旋藻多糖
已在国际市场享有盛誉 ,但市面上的产品仍以螺旋
藻类加工产品为主。 PSP的应用报道较少 ,主要是因
为对其结构 、作用机理 、使用范围等还未了解透彻 ,
研究还不充分。螺旋藻多糖在药理上的功用大大强
于螺旋藻 ,相信 PSP会随着研究的不断深入而拥有
广阔的发展应用方向 ,也会为人类带来健康的明天 。
参考文献
[ 1] 孙 鹏 , 胡君艳 ,李瑞强 .螺旋藻多糖的结构及生物学活性
研究 [ J] .中国生化药物杂志 , 2005, 26(3):185-187.
[ 2] 涂 芳 , 杨 芳 ,郑文杰 .螺旋藻多糖的研究进展 [ J] .天然产
物研究与开发 , 2005, 17(1):115-118.
[ 3] 张 芳 , 王 旻 ,尹洪萍 .螺旋藻多糖的性质结构研究 [ J] .药
物生物技术 , 2004, 11(6):389-391.
[ 4] ToshiyukiK, aikoO, SatomiS.Sodium pirulanaspotent
inhibitorofarterialsmoothmuslecelproliferationinvitro[ J] .Life
Sciences, 2004, (74):2431-2439.
[ 5] 陈文青 , 吕世静 ,何德 .螺旋藻多糖对免疫低下小鼠淋巴
细胞增殖及促进 IFN-γ的诱生作用 [ J] .时珍国医国药 , 2008,
19(4):941-942.
[ 6] 郭春生 ,孙晓红 ,葛蔚 , 等.高剂量复合螺旋藻射保护作用
研究 [ J] .时珍国医国药 , 2008, 19(8):1913-1914.
[ 7] 陈志伟 ,唐 超 , 葛 蔚 ,等 .中剂量复合螺旋藻多糖对小鼠
S180肉瘤的抑制作用 [ J] .辽宁医学杂志 , 2008, 22(1):3-6.
[ 8] 梁明至 ,冉新泽 ,郭朝华 , 等.顿顶螺旋藻多糖对辐射所致
小鼠造血功能抑制的对抗影响 [ J] .重庆医学 , 2003, 32(3):
293-295.
[ 9] 吴显劲 ,黄斌 ,孟庆勇 .顿顶螺旋藻多糖对辐射损伤小鼠
细胞增殖的影响 [ J] .山东医药 , 2005, 45(35):8-9.
[ 10] 李 羚 ,高云涛 , 戴云 .螺旋藻及螺旋藻多糖体外清除活
性氧及抗氧化作用研究 [ J] .化学与生物工程 , 2007, 24(3):
55-58.
[ 11] 庞 辉 ,汤桂芳 , 玉艳红 .螺旋藻多糖对大鼠肝脏线粒体
氧化损伤的保护作 用 [ J] .广 东医学 , 2006, 27(12):
1786-1787.
[ 12] 朱萧 .钝顶螺旋藻多糖抗单纯疱疹病毒 2型的作用 [ J] .
中山大学学报 , 2008, 29(1):72-76.
[ 13] 于 红 , 吕锐 , 张文卿.螺旋藻多糖抗科萨奇 B3病毒的体
外实验研究 [ J] .天然产物研究与开发 , 2006, 18:756-759.
[ 14] 贾晓栋 .螺旋藻多糖对肝癌细胞 BEL7404增殖的影响
[ J] .广西医学 , 2008, 30(8):1122-1124.
[ 15] 朱劲华 , 张威 ,王敏 .极大螺旋藻胞内多糖对体外肿瘤细
胞抑制作用的实验研究 [ J] .海洋科学 , 2007, 31(1):1-4.
[ 16] 于 光 , 马宇翔 , 张成武 , 等 .盐泽螺旋藻多糖 SP抑制肿
瘤细胞的研究 [ J] .药物生物技术 , 2005, 12(4):255-257.
[ 17] 贾少婷 , 殷文政 .天然螺旋藻多糖的提取纯化及降血糖
活性实验研究 [ J] .农产品加工 , 2007(1):46-50.
[ 18] 黄智璇 , 梅雪婷 ,许东晖 , 等 .螺旋藻多糖和鼠尾藻多糖
对四氧嘧啶致糖尿病大鼠血管的保护作用 [ J] .中国中药杂
志 , 2005, 30(3):211-215.
[ 19] 庞 辉 ,汤桂芳 , 玉艳红 .螺旋藻多糖的抗溃疡作用及机
制 [ J] .广西医学 , 2006, 28(11):1772-1773.
[ 20] 盛玉青 .螺旋藻多糖硫酸酯的制备及其抗肿瘤和免疫活
性的初步研究 [ D] .南京中医药大学:中药学 , 2006:33-34.
[ 21] 王艳预 , 吴海歌 ,高大彬 , 等 .硒多糖的研究进展 [ J] .化
学与生物工程 , 2008, 25(2):7-9.
[ 22] 胡群宝 .富硒螺旋藻多糖的抗癌活性及其机理的研究
[ D] .广州:华南师范大学 , 2001:66-80.
[ 23] 胡群宝 , 郭宝江 .螺旋藻硒多糖对小鼠免疫功能的影响
[ J] .中国海洋药物 , 2001, 20(5):18-20.
[ 24] 聂木海 , 张全新 ,柳洋 ,等 .硒多糖对镉中毒大鼠肾保护
作用的研究 [ J] .使用预防医学 , 2005, 12(6):1311-1312.
[ 25] 盛玉青 , 尹鸿萍 ,李海涛 , 等 .螺旋藻多糖硫酸酯化修饰
前后抗肿瘤及免疫活性的研究 [ J] .药物生物技术 , 2006, 13
(2):107-111.
[ 26] 盛玉青 , 尹鸿萍 .螺旋藻多糖硫酸酯抗肿瘤及免疫活性
的研究 [ J] .中国医院药学杂志 , 2008, 28(9):724-726.
[ 27] DavidJS, VictorSK.Anti-Hivactivityofextractsand
compoundsfromalgaeandcyan-Obacteia[ J] .Ecotoxicologyand
EnvironmentalSafety, 2000, 45:208-227.