在农业科学研究和试验发展领域,食品科学与功能成分的开发利用一直是提升农产品附加值、促进人类健康的重要方向。河北农业大学食品科技学院的郭明珠副教授及其研究团队,长期致力于天然产物活性成分的研究,近期在多糖的精制及其在辅助化疗药物减毒增效方面的机制研究取得了系列进展,为农业资源的高值化利用和临床营养支持提供了新的科学视角。
一、 多糖的精制技术研究进展
多糖广泛存在于农产品及食品加工副产物中,如香菇、灵芝、枸杞、山药及各类海藻等。郭明珠团队系统综述了当前多糖精制的主流与前沿技术。传统方法如水提醇沉、酶法辅助提取等不断优化,以提高得率和保持活性。团队重点关注并分析了现代分离纯化技术的应用:
- 膜分离技术:超滤、纳滤等技术能根据分子量进行高效分级,在去除小分子杂质的实现多糖组分的精细分离,操作条件温和,利于保持多糖天然构象。
- 柱色谱技术:结合凝胶层析(如Sephadex、Sepharose系列)、离子交换层析及亲和层析,可逐级纯化得到均一性更高的多糖组分,是解析多糖结构与活性关系的基础。
- 联合精制策略:团队研究指出,采用多种技术联用(如先膜分离富集,再柱层析纯化)是获得高纯度、高活性多糖的有效途径,并强调了过程在线监测与质量控制的重要性。
二、 多糖对环磷酰胺减毒增效的作用机制探析
环磷酰胺(CTX)是广泛使用的烷化剂类抗癌药物,但其在杀伤肿瘤细胞的会引发骨髓抑制、免疫损伤、肝毒性及肠道黏膜炎等严重副作用。郭明珠团队的研究综述深入探讨了从农产品中精制得到的多种多糖(如真菌多糖、植物多糖)如何通过多靶点、多通路发挥减毒增效作用。
- 增效机制:
- 免疫调节与协同抗肿瘤:多糖能激活巨噬细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、T淋巴细胞等免疫细胞,促进细胞因子(如IL-2, TNF-α, IFN-γ)分泌,改善CTX导致的免疫抑制状态,重塑机体抗肿瘤免疫微环境,间接增强对肿瘤细胞的清除能力。
- 诱导肿瘤细胞凋亡与周期阻滞:部分活性多糖可通过线粒体途径或死亡受体途径,下调Bcl-2、上调Bax等蛋白表达,诱导肿瘤细胞凋亡,并与CTX的DNA损伤作用产生协同。
- 减毒机制:
- 抗氧化与抗炎:多糖能显著提升超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶活性,清除CTX代谢产生的过量活性氧(ROS),减轻氧化应激对正常组织的损伤,并抑制NF-κB等炎症通路过度激活。
- 保护造血功能:通过刺激造血生长因子(如GM-CSF)的表达,促进造血干/祖细胞增殖与分化,缓解CTX所致的白细胞、血小板减少等骨髓抑制症状。
- 肠道屏障保护:多糖作为益生元,能促进肠道有益菌增殖,维持菌群平衡;同时可能通过增强紧密连接蛋白表达,修复CTX损伤的肠黏膜机械屏障,减少细菌易位。
- 肝保护作用:通过抑制肝细胞凋亡、减轻炎症和脂肪变性,对CTX引起的肝损伤起到保护效果。
三、 与展望
郭明珠副教授团队的工作系统梳理了从农业生物资源中获取活性多糖的精制技术路径,并深入阐释了其作为CTX化疗辅助剂的科学内涵。这不仅为开发基于农产品的功能性食品、特殊医学用途配方食品提供了理论依据,也拓展了农业科学在“药食同源”和营养干预领域的应用边界。未来研究将更侧重于:
- 构效关系明确化:将精制得到的均一多糖组分与其具体生物活性进行精准关联。
- 机制研究深入化:利用组学技术及分子对接等手段,揭示多糖与特定靶点相互作用的细节。
- 产品开发实用化:推动高效、低成本、规模化多糖精制工艺的建立,并开展规范的临床前及临床研究,最终实现科研成果向大健康产品的有效转化。
该系列研究进展充分体现了农业科学研究从基础生产延伸到精深加工与健康功效挖掘的全产业链价值提升模式,对促进农业资源综合利用和国民健康具有重要意义。