低温等离子体改性金钗石斛多糖及提高其免疫活性的机制研究

The polysaccharide from Dendrobium nobile Lindl. has great bio-activity，and it’s application value is very large. But its abilities of uniting with the receptor and adhering on the surface of the target organ have been limited for the large molecular weight and poor solubility, which greatly reduces its bio-activity. We found that non-thermal plasma treatment can improve the structural properties of polysaccharide and increase its solubility and its immunological activity. However, at present, it is not clear that the mechanism of the changes of physical properties and immune activity of the modified polysaccharide. In this study, we will detect the variations of physical properties and structural of the polysaccharide which is treated by non-thermal plasma. And the regular pattern of structural variations on the condition of non-thermal plasma treatment will be analyzed. On these bases, RAW264.7 is chosen as the cell model to filtrate the receptor that uniting with the polysaccharide. The binding capacity of polysaccharide and receptor and the ability of promoting cytokines secretion are investigated, and the factors affecting the immunological activity of polysaccharide are discussed, including rheological property, primary structure, space-conformation and solution behavior. The mechanism of promoting the immunological activity of polysaccharide from Dendrobium nobile Lindl. on the condition of non-thermal plasma treatment is analyzed. The results will provide theoretical basis for the application of modified polysaccharides.

金钗石斛多糖具有显著的生物活性，应用价值非常大。但它分子量大，溶解性差，从而限制其与受体的结合能力及在靶器官表面的附着能力，大大降低了其生物活性及应用价值。我们的前期研究发现低温等离子体处理金钗石斛多糖可改变其结构和溶解性能，并提高免疫活性。但改性后的金钗石斛多糖其物理性质和免疫活性发生变化的机制尚不明确。本项目采用低温等离子体处理金钗石斛多糖，检测多糖的物理特性及结构变化，分析等离子体处理条件影响多糖结构变化的规律。在此基础上，我们以RAW264.7为细胞模型，筛选与多糖结合的受体，考察多糖与受体的结合能力及促进细胞因子分泌的能力，从流变性、一级结构、空间构象和溶液行为等方面探讨影响多糖免疫活性的因素，解析等离子体处理提高金钗石斛多糖免疫活性的机制。研究结果将为多糖类化合物的应用提供理论基础。

金钗石斛多糖具有显著的免疫调节活性，但它分子量大，溶解性差，从而限制了与受体的结合能力及在靶器官表面的附着能力，大大降低了其生物活性及应用价值。. 本项目采用低温等离子体处理金钗石斛多糖，当处理时间为30s，电离气体为氩气，输出电流为8mA时，处理距离为3mm时金钗石斛多糖的亲水性最强。红外结果提示经低温等离子体处理后金钗石斛多糖样品中连接上了大量的-OH。这可能是由于经等离子体处理后的化合物接触空气后，高分子材料表面的化学组成发生相应变化，在高分子材料表面引入含氧活性基团，并生成大量自由基的原因。而800—1300cm-1处的指纹吸收峰有变化，提示经低温等离子体处理后金钗石斛多糖分子的构象和表面结构有了变化。分子量检测结果显示处理组与对照组分子量没有显著变化，说明等离子体处理并未破坏多糖的长链结构。同时，SEM和TEM扫描显示，多糖的微观形貌发生了变化，表层分子交联度增加，排列更加紧密和有序。 . 本项目以小鼠单核巨噬细胞RAW264.7为细胞模型，通过比较对巨噬细胞吞噬功能、增殖活性的影响，以及对巨噬细胞分泌NO、细胞因子TNF-α、IL-1、IL-6，活性氧等的影响来考查改性多糖对巨噬细胞的活化能力。结果显示低温等离子体处理后的金钗石斛多糖在150 μg/mL浓度下即能显著增强巨噬细胞的吞噬功能。说明经低温等离子体处理后金钗石斛多糖能显著促进巨噬细胞的吞噬功能，且其促进作用与阳性对照相当。细胞增殖试验发现，等离子体处理组并未有效促进巨噬细胞增殖，说明经低温等离子体处理后的金钗石斛多糖没有细胞毒性，且在150 μg/mL时能显著促进巨噬细胞分泌NO、以及细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6。实时荧光PCR发现低温等离子体处理后的金钗石斛多糖能结合TLR4受体，上调巨噬细胞的 TNF-α的表达，这一过程可能是通过 TLR4 受体调控 p38、ERK1/2 和 NF-κB 信号通路实现的。. 本项目的研究结果将有效促进多糖类化合物的应用。