白术多糖调节淋巴细胞免疫功能的构效关系研究

Mastitis is a major disease that seriously endangered the healthy development of dairy industry. Our previous studies showed that subcutaneous injection of polysaccharides fraction from Atractylodis macrocephalae Koidz. (RAMP) in the area of supramammary lymph node offered therapeutic benefits in bovine mastitis, which was preliminarily demonstrated to result from its immune-stimulating effects on lymphocytes and thus enhancing bovine mammary gland immunity. However, the exact mechanism and signaling pathway remained obscure. Therefore, the present project was designed to compare the chemical structures of three RAMPs and their immunostimulatory effects on lymphocytes by means of molecular biology, immunology and biochemistry, in order to elucidate the molecular structure characteristics of immunocompetent RAMP and more concretely discussing its immunomodulatory effect on lymphocytes and the underlying mechanism, including the identification of target receptor and signal transduction pathway. Through the above research, we hope to provide some references for studying the structure-activity relationship of immunocompetent polysaccharides and theoretical foundations for developing therapeutic polysaccharide drugs to control bovine mastitis.

乳房炎是严重危害奶牛养殖业健康发展的重大疾病。我们前期研究表明在奶牛乳房淋巴结部位注射白术多糖成分治疗隐性乳房炎效果显著，并初步证明这可能是由于其对淋巴细胞的免疫刺激作用增强了奶牛的乳腺免疫，但具体的作用机制和信号通路尚不清楚。因此，本项目拟利用分子生物学、免疫学、生物化学等方面的技术，首先通过体外比较三种白术多糖组分的化学结构和淋巴细胞免疫刺激活性，阐明具有免疫活性的白术多糖分子结构特征，并在此基础上深入探讨其对淋巴细胞的免疫调节作用和相关机制，包括其作用的靶受体的鉴定和信号转导通路的研究，以期为免疫活性多糖的构效关系研究提供参考，并为奶牛乳房炎治疗性多糖药物的开发提供理论依据。

奶牛乳腺炎是严重危害养殖业健康发展的全球性难题，前期研究发现在奶牛乳腺淋巴结部位注射白术多糖制剂对隐性乳腺炎具有治疗作用，但相关机制尚不明确。本项目首先比较了三种白术多糖组分的结构特征和对奶牛淋巴细胞的免疫刺激活性，筛选出了白术总多糖进行后续研究。通过对分子量、单糖组成和糖链构成等联合分析推断出白术总多糖的化学结构式为α-D-Glcp-1→(2-β-D-Fruf-1)40→2-β-D-Fruf，进一步研究发现白术总多糖能够加速淋巴细胞细胞周期进程，促进Ca2+内流，上调淋巴细胞CD4+和CD8+亚群比例，提高转录因子STAT1、STAT3、c-JUN和NFAT4的基因表达水平，增强IFN-γ、IL-1α、IL-21、IFN-α、CCL4、CXCL9和CXCL10等细胞因子和趋化因子的分泌。利用野生型和基因敲除小鼠证明白术总多糖激活淋巴细胞与TLR4无关，并进一步揭示白术总多糖对T细胞和B细胞均有活化作用，其功能受体分别为TCR和mIg。通过蛋白免疫印迹和通路抑制剂明确了白术总多糖可通过MAPKs、Jak-STAT、PI3K-Akt和Ca2+信号通路调节淋巴细胞免疫应答。此外，我们还鉴定出在白术总多糖激活淋巴细胞中发挥关键作用的microRNAs，并对其靶基因进行了功能富集分析。本项目研究结果为开发白术总多糖作为奶牛乳腺炎的免疫治疗剂提供重要支撑，对于其它免疫活性多糖的作用机制研究和应用开发具有参考价值。