壳寡糖作为免疫佐剂的作用机制

抗原贮存作用

壳寡糖或其衍生物与疫苗抗原结合对抗原有保护性作用，保护抗原免受机体内各种酶降解，有利于抗原被抗原提呈细胞(APCs)靶向摄取，从而达到长效缓释的目的。

靶向作用

壳寡糖或其衍生物疫苗递送系统通过激发APCs摄取和递送抗原，可有利于抗原靶向于免疫细胞，增强了吞噬作用。

 免疫调节作用

诱导抗原提呈细胞分泌细胞因子，促使Th前体细胞向Th1或Th2不同亚型分化，提高了由单个抗原诱导的免疫反应类型。

抗原提呈作用

保持抗原构象的完整性，并将其呈递给合适的免疫效应因子。壳寡糖与抗原结合可提高抗原在体内的作用和延长抗原屏蔽时间。

诱导CD+8 CTL应答

壳寡糖通过与细胞膜融合或保护抗原肽，可促进抗原肽掺入主要组织相容性复合物(MHC) 类分子并维持二者的结合，并通过诱导IFN-γ和IFN-α来提高肽MHC类分子的表达。

壳寡糖作为免疫佐剂的优越性

黏膜吸附性

壳寡糖分子中的羟基、氨基可与黏液中带负电荷的糖蛋白形成氢键而产生黏附作用，这样可以延缓疫苗抗原的清除，保证疫苗抗原有更多的时间与黏膜接触，使抗原易穿过黏膜屏障与黏膜下的淋巴组织发生作用。

免疫刺激活性

壳寡糖可有效促进局部(特别是黏膜局部)免疫反应，增强抗原递送系统的功能，具有免疫佐剂和免疫调节效应。研究发现，壳寡糖能够提高巨噬细胞、多形核状细胞的活性和积聚能力，抵制病原微生物的侵入，诱导细胞因子的产生，增强迟发型变态反应(DTH) 和CTL。

促渗作用

壳寡糖可增强渗透和吸收，并能够保护疫苗抗原避免破坏；同时，壳寡糖也可使膜上皮细胞紧密结合蛋白的结构发生改变，从而导致跨膜通道开放，提高黏膜通透性，促进肽类等水溶性大分子的跨黏膜吸收。

缓释和控释作用

壳寡糖纳米粒递送系统是一种新型的缓控释系统，由于其粒径小，疫苗抗原包封于壳寡糖或其衍生物的纳米粒后，其释放主要决定于壳寡糖的生物降解和溶蚀，从而能持续缓慢释放，可有效延长疫苗作用时间，避免突释效应，维持有效的产物浓度，减少疫苗接种次数，减轻或避免毒副反应，形成高的局部浓度，从而可提高疫苗免疫效果。

特异靶向性

肿瘤细胞比正常细胞表面带有更多的负电荷，壳寡糖所带的正电荷对肿瘤细胞表面具有选择性吸附和电中和作用。因此，壳寡糖具有直接抑制肿瘤细胞增殖的作用，并可通过活化免疫系统与抗肿瘤疫苗发挥协同作用。壳寡糖能携带疫苗抗原高选择地靶向于作用对象以增强疗效，减少不良反应，其作用对象可以是靶器官、靶细胞及细胞内靶结构等。

壳寡糖对骨关节的营养

    从骨关节的发生来看，防治关键是修复受损的软骨细胞，增强软骨的新生和修复能力，改善软骨的弹性、抗压性和耐磨性。实验发现，壳寡糖对骨关节有一定营养和修复作用。

    壳寡糖是由氨基葡萄糖分子链接构成，进入人体后可部分降解为D－氨基葡萄糖。氨基葡萄糖是结缔组织与软骨细胞的主要成分之一，对修复受损的软骨细胞糖链结构可以提供营养，促进软骨细胞的增殖，加快细胞外基质的合成，有利于维护骨关节功能。另一方面，壳寡糖能提高成骨细胞中碱性磷酸酶的活性，诱导产生一种特殊抗原，促进组织型血纤维蛋白溶酶原转化和催化表达，促进成骨细胞的生长，抑制破骨多核细胞的活性，减少骨量的流失。

壳寡糖对骨创伤的修复

        随着生物科学技术的进步和对壳寡糖研究的深入，壳寡糖在促进骨折愈合方面的作用也被发现。美国学者在《生物物质科学》杂志发表的《通过cDNA和RT-PCR技术基因研究壳寡糖的早期分析表达研究》报道，壳寡糖可以显著提高成骨细胞碱性磷酸酶的活性。通过对其基因表达的进一步研究发现，壳寡糖还诱导CD56抗原和组织型血纤维蛋白溶酶原催化的表达。这两类物质的活性与成骨细胞的增殖和分化有关，可以解读壳寡糖调节成骨细胞生长、保护骨关节作用的部分机理。

        激活成骨细胞对加快骨折愈合有利。成骨细胞是制造新生骨质的源泉，其数量和活性增加可以促进骨折提前愈合。据张伟、沈若武等发表在《齐鲁医学杂志》的《壳寡糖对骨折成骨细胞内骨形态发生蛋白(BMP)的影响》报道，实验条件下，壳寡糖激活骨折成骨细胞内BMP的表达，加速骨折愈合。BMP由成骨细胞分泌，是转化生长因子家族中的一组多功能细胞因子，其主要生物学作用是诱导未分化的间质细胞、骨髓基质细胞、骨膜细胞分化增殖为成骨细胞及软骨细胞，在骨折愈合中具有重要作用。

        沈若武、王守彪等在《解剖学杂志》发表的《壳寡糖对骨折愈合的影响》一文从另一方面证实了壳寡糖对骨折愈合的促进作用。他们在实验中发现，壳寡糖进入人体后能够促进“胶原质形成的转化生长因子β－1”的表达。这种转化生长因子在组织损伤的修复和更新中具有多种生物学效应，骨和血小板中该因子的含量最为丰富，可以促进胶原质的形成，对骨折愈合有益。

壳聚糖诱导植物抗病机理

研究发现壳聚糖具有抗真菌活性，壳聚糖的衍生物如壳寡糖也有很强的抑制作用。

①诱导植物抗性蛋白的产生，壳聚糖及其衍生物可诱导植物产生抵御病原物质的抗性蛋白—致病相关蛋白PR(pathogenesis -relatedproteins)；

②诱导木质素形成，木质素是植物维管组织次生细胞壁的主要组分，它本身抗微生物的降解。研究证实，甲壳素和壳聚糖及其衍生物可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化，形成一个物理屏障，从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散，增强植物的抗病力。Barber等(1988)用甲壳素的低聚体处理小麦伤口结果表明，单体和二聚体几乎没有诱导木质化功能，而四、五、六聚体则有明显地诱导木质素形成的作用；

③改变植物的酚类代谢，研究发现在植物的病菌侵染点处，酚类(单宁、绿原酸等)物质大量积累。酚类是杀菌性物质，又是木质素形成的前体，所以植物体内酚类增多，不但自身可以抗病，而且还可促使病原侵染处木质化，因而使植物抗病能力增强。Ralph等(1992)证实，壳聚糖诱导的大豆细胞中酚类组成会迅速变化，如苯丙烷、香豆酸和绿原酸等都明显增加；

④诱使植物产生愈创葡聚糖(callcse)、增强植物细胞壁，愈创葡聚糖是一种富含l,3-葡萄糖的多聚糖，植物受到病原侵害时，常在细胞间沉积愈创葡聚糖，从而将受菌感染的部位与正常的细胞分割开，与木质化一样，形成物理屏障。另外，壳聚糖还可以使植物的细胞壁发生改变。

Nielsen等(1994)用壳聚糖处理番茄，当镰刀菌入侵时，番茄细胞壁显著加厚，胞间被填塞，在病菌侵入处形成大量乳头状突起(papillae)，病原菌被包埋在致密的颗粒状物质中，不能进一步扩散，而且颗粒状物质中似乎还有杀菌物质产生，这样使植物对病原菌产生了有效的抗性。

褐藻胶&褐藻寡糖

    我国人民食用海带的历史长达1000年以上，在我国古代，海带主要是以药用出现。晋代名医葛洪的《肘后方》中就记载了治疗疫病的“海藻酒方”，那时所谓的疫病，即现在的甲状腺肿；缪希雍的《本草经疏》也论述海带：“咸能软坚，其性润下。寒能除热散结，故主十二种水肿、瘿瘤聚结气、瘘疮”；东垣云：海带能“下气”，“久服瘦人”，古代医学研究表明海带具有瘦身美体等功效。

    近代医学家通过药理究证实，海带中的褐藻酸钠盐，有预防白血病与骨痛病的作用，对动脉出血症也有止血效能，口服可减少放射性元素铭在肠道内的吸收。 

    20世纪90年代，日本政府制定了“特殊健康用途的食品（FOSHU）”法则，低分子量褐藻酸钠作为肠道调节剂和控制胆固醇进入FOSHU目录，日本大正制药株式会社等大型食品企业推出了一系列低分子量褐藻酸钠功能性饮料产品，该饮料可以减轻人的饥饿感，起到减肥功效。

    继20世纪初，德国化学家、“糖化学之父”费歇尔和英国化学家霍沃斯瓦尔特对糖化学的研究获得诺贝尔化学奖、开启糖化学研究领域的启蒙大门后，我国在海洋糖化学研究领域中又有新的突破，中国著名海洋学家、中国海洋大学原校长、工程院院士管华诗教授对海洋糖化学倾心研究二十多年，采用世界领先的生物降解和分离纯化技术从天然褐藻（海带）中萃取出其精华成分－褐藻寡糖，此项顶级技术发明壮举荣获几十项国家和国际发明专利，在中国乃至世界都引起极大轰动，开启了世界糖化学研究领域的新篇章，于2009年获得“国家科学技术发明一等奖”。此后，世界各地学者和行业内专家掀起了一股研究褐藻寡糖的风潮。

    褐藻胶一种直链多糖，是海带、马尾藻等褐藻细胞壁的主要成分，干重15-25%的成分为褐藻胶。褐藻胶的结构为β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)通过糖苷键连接而成。

    海带中部的褐藻胶含量高于基部和尖部,边缘部分褐藻胶含量高于中间部分。而海带的M/G值的大小顺序为基部中部尖部,海带中部的M/G值大于边缘的。褐藻胶的M/G值的不同对其凝胶特性有较大的影响,M/G值越大,褐藻胶凝胶的凝胶强度越小,而其持水力越强。

    据1996统计，全世界的褐藻胶总年产量30000吨，价值约2.5亿美元。在研究早期因为褐藻胶有一定的粘度，它被广泛的应用于食品、纺织、生物、医药、发酵等工业。由于褐藻胶分子比较大，粘度较高，某种程度上限制了该产品的应用。随着医学和分子生物学的发展，糖类药物已被广泛的认知，褐藻胶的应用已经开拓了新的领域。使用生物酶技术成功得到了褐藻胶的降解产品-----褐藻胶寡糖。经过改造后褐藻胶寡糖不仅水溶性好，更是衍生了更多的生物学功能，是未来食品、医药、农业、饲料行业的首选活性原料。

褐藻寡糖的促生长作用

    Kawada等研究了褐藻胶酶解寡糖对角质细胞生长的影响，发现寡糖可以显著提高角质细胞的生长率，具有G末端的寡糖作用更显著。2001年，宫小黎等报道了褐藻胶降解产物寡聚甘露糖和铁生成的络合物寡聚甘露糖醛酸铁对外周血细胞和骨髓有核细胞的积极影响。寡聚甘露糖醛酸铁能够明显升高骨髓有核细胞、外周血红细胞核白细胞的数量，可以作为肿瘤化疗的辅助用药，对肿瘤化疗的临床治疗效果具有重要意义。 褐藻胶寡糖对植物的促生长作用的研究。2000年，Guyen等 报道利用 γ-射线照射褐藻胶后得到降解组分，相对分子量小于10 kDa的褐藻胶降解混合产物显示出对水稻和花生的促生长作用，适当控制混合浓度可提高作用强度。wasaki等对酶解褐藻胶寡糖促莴苣根生长活性研究表明，2-8糖的混合物在浓度200-3000 ug/mL的范围内莴苣根生长长度为空白组的2倍。

    除了其促生长之外，褐藻胶寡糖在植物体内也是重要的信号分子，可促进植物的生长，而且可提高植物对病虫害的抵抗力。褐藻胶寡糖的促生长作用研究为其在医药方面乃至植物培育等方面的应用开辟了新途径。