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多糖研究21世纪中药研究的热点领域

2018-10-29 11:45:49

多糖研究——21世纪中药研究的热点领域

中药作为人类维护健康体系的一个重要组成部分,大多数是天然药物,符合“返璞归真”、“回归自然”的潮流,与生物-心理-社会医学模式相适应,但中药的成分复杂,限制了中药研究的快速发展。随着对多糖生物功能认识的深入,多糖生物学研究成了国际争夺生物化学研究领域的制高点,以多糖为重点的糖工程研究可能是继蛋白质工程、基因工程后生物化学和分子生物学领域中的科学前沿。因此,作为中药主要有效成分之一的多糖研究,可能为中药研究带来一个全新的时代———多糖生命科学时代。 多糖生物功能的研究现状与瓶颈 多糖是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物,是中药主要活性成分之一。多糖生物学功能的认识经历了一个反复的复杂辨证认识过程,多糖是所有生命有机体的重要组成部分,在生物体内不仅是作为能量资源和构成材料,而且存在于一切细胞膜结构中,参与细胞各种生命现象的代谢活动,也是生物体内除核酸和蛋白质以外的又一类重要的生物分子。中药多糖有很强的生物活性,可调控细胞分裂和分化,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等药理作用,因此中药多糖研究又成为生物化学领域中研究的热点之一。 2007年热卖制药原料、中间体、设备产品盘点及2008年市场预测 点击此处查看全部图片 目前,多糖研究的层次与水平,还远远落后于蛋白质和核酸,主要集中体现在多糖结构与功能的关系、体内代谢过程与作用机制尚未阐明。限制中药多糖研究的主要“瓶颈”问题是中药多糖制剂不够精确化、标准化,化学结构与构效关系不明确,水溶性一般较差,从而导致质量难以控制、药性重复性差以及难以在分子水平阐明药理作用和作用机制。因此,我国应利用丰富的天然中药多糖资源,借助现代科技加强多糖生物学的基础研究,加快多糖工程的开发应用,以优先投入的战略攻克多糖研究关键技术,从而推动多糖的中药现代化研究,争夺生物化学研究领域的新空间。 借助现代科技深入研究中药多糖结构与构效的关系 中药多糖化学结构是生物活性的基础,其结构比蛋白质和核酸的结构更加复杂,可分为一级、二级、三级、四级结构,因此具有装载丰富生物信息的能力。中药多糖是有特定空间结构的复杂聚合物,包括糖基的组成、糖基排列顺序、相邻糖基的连接方式、异头碳构型以及糖链有无分支、分支的位置及长短等,多糖骨架链间是以氢键结合的各种聚合体,糖单位的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间以非共价键相互作用,多聚链间也是以非共价键结合形成的聚集体。从化学角度来看,中药多糖的结构复杂性无疑给寡糖链的结构测定和化学合成带来了很多困难。因此,应借助现代科技深入研究中药多糖的序列结构,开展多糖分子修饰研究,分子修饰可改变多糖的结构和部分理化性质,从而影响中药多糖生物活性,为中药多糖类新药开发和构效关系研究提供新方法和新手段。 中药多糖的不同组分因其分子量大小、分布、单糖组成、糖苷链连接方式、分支度、溶解度、黏度等理化性能的不同而具有不同的生物活性,将中药多糖以适当的方法分为不同分子量大小的若干均一组分,对每一组分进行药效实验,便形成组-效关系的研究。中药多糖的构效和组效关系的研究,对阐明中药多糖类药物的作用机制具有重要的理论意义,并可进一步指导中药多糖类新药的开发。 探索中药多糖的生物活性片段 中药多糖生物学功能与结构密切相关,所以中药多糖的结构研究可能直接影响生命科学中前沿科学的发展,中药多糖结构的测定也就成了研究的热点。中药多糖主链和支链的性质以及高级结构是影响生物学活性的主要因素,主链的糖单元组成、糖苷键类型直接决定中药多糖的活性,支链的类型、聚合度、在多糖链上的分布及其取代度决定中药多糖活性的强弱,而且中药多糖分子的高级结构如链的柔韧性和空间构像比一级结构对中药多糖活性的影响更大,可见中药多糖的分子修饰和结构改造对提高其生物活性具有重要意义。中药多糖在生物体内的活性体现在与受体相互识别、相互作用的过程中,由于中药多糖是具有复杂空间结构的大分子,可能像蛋白质和酶一样存在一个或几个寡糖片段的活性中心与受体相互作用。因此,研究中药多糖的活性片段及活性片段与多糖之间的关系,不仅有利于研究中药多糖的结构,且对揭示中药多糖的构效关系具有重要意义,对阐明中药多糖在机体内的吸收分布、代谢途径等动态变化及作用机制有重要意义。 加强中药多糖的质量控制研究 目前关于中药多糖的制备、结构、合成、药理学、临床学等方面已有大量研究,其多方面的生物活性已经得到开发和应用,但由于分离到的中药多糖,大多数都是一些未经优化的杂多糖制剂,加之生长环境、提取分离技术的不同而造成多糖结构及活性的差异,不利于发挥中药多糖的功效,给进一步研究带来了困难,使在分子水平上阐明其药理作用和作用机制受到很大限制。 杂多糖成分复杂,有些中药多糖与色素、蛋白质结合改变了其构象变化和生物活性,若脱去色素和蛋白质则影响中药多糖的生物活性,而且不同来源的中药多糖作用不一,配伍后同样存在协同作用,可见中药多糖的质量控制是多糖药物研究开发的一个重要环节。虽然有不少的中药多糖已应用于临床,但由于其化学结构不明确,质量很难控制,造成药效重复性较差,不符合国际规范,因而也难以在医药领域占主要地位。所以,中药多糖的分离纯化和结构分析,是对中药多糖进行研究和开发的基础,应利用我国现有的化学、物理学和生物学等分析技术对中药多糖的分子结构进行深入研究,在此基础上探讨中药多糖的构效关系、量效关系及中药多糖的免疫作用机理,加强中药多糖的分析制备、纯化结构、活性鉴定、质量标准、给药途径等技术问题的研究,为中药多糖的合成、药理学及临床学的研究奠定坚实的理论基础,以不断扩大中药多糖在临床领域的应用。

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