董明明,丁 祥,2,宋 波,蔣 琳,劉 影,侯怡鈴,*
(1.西華師范大學生命科學學院,西南野生動植物資源保護教育部重點實驗室,四川南充637009;2.西華師范大學環(huán)境科學與工程學院,四川南充637009)
枝瑚菌(Ramaria flaccida(Fr.)Quél.)是一種常見的真菌科類。子實體小,分枝多且稠密,柄短,通常從柄基部分枝,菌肉柔軟,擔子細長呈棍棒狀[1]。主要分布于安徽、西藏、貴州、云南、四川等地,多生于闊葉林或針葉林地上,一般成叢生生長,產(chǎn)量較高,但其子實體現(xiàn)多為野生采摘,未見有人工栽培的報道。有研究表明,該菌液體發(fā)酵菌絲體與子實體的化學組成極為相似,且菌絲產(chǎn)量可達到9.45 g/L[2-4]。此外,據(jù)報道,該科各屬含有很多別具風味的食用菌,部分枝瑚菌對于艾氏癌(EC)和小白鼠肉瘤(S-180)有很強抑制作用,是我國野生食用真菌資源中極為寶貴的組成部分,所以該類真菌具有較大研究價值[5]。
食用菌多糖是食用菌子實體或菌絲中存在的一類活性多糖,是食藥用真菌中能夠起到保健和醫(yī)療的重要成份[6]。研究表明,食用菌多糖具有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、抗衰老、調(diào)節(jié)免疫機能、提高心肌保護、降血脂等生物活性,并且對人體毒副作用相對較小,受到越來越多人的關注[7-11]。
目前,對于枝瑚菌的研究主要在其成分含量測定以及抗氧化上,對枝瑚菌多糖的免疫調(diào)節(jié)活性方面還沒有報道[12]。本文采用熱水浸提法、Sevage法和乙醇醇沉得到粗多糖,再經(jīng)DEAE-52纖維素層析法純化枝瑚菌多糖。在提取分離到純化的枝瑚菌多糖基礎上,采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR),體外細胞培養(yǎng)法對其結構和免疫調(diào)節(jié)活性兩個方面進行了研究。通過此研究有助于開發(fā)利用枝瑚菌多糖資源,并且為進一步研究其免疫調(diào)節(jié)機制以及藥用價值方面提供理論參考。
枝瑚菌子實體(Ramaria flaccida(Fr.)Quél) 四川省阿壩藏族羌族自治州小金縣,在西華師范大學丁祥教授鑒定后,放于烘箱中(65℃)烘干過夜,待其子實體樣本完全干燥后,4℃保存于西華師范大學生命科學學院,西南野生動植物資源保護教育部重點實驗室;DEAE-52纖維素柱 生興生物技術(南京)有限公司;透析袋 Sephadex G-200(Mw≥7 kDa) Biosharp公司;NaOH、NaCl和苯酚 生工科技(四川)有限公司;無水乙醇、濃硫酸、濃鹽酸 上緯精細化工(上海)有限公司,以上試劑均為分析純;小鼠巨噬細胞(RAW264.7)、T淋巴細胞、B淋巴細胞 金凱生物技術(成都)有限公司;Roswell Park Memorial Institute-1640培養(yǎng)基、雙抗、胎牛血清 Thermo Fisher Scientific公司(美國);脂多糖(LPS) Sigma公司(美國);細胞計數(shù)試劑盒(CCK-8試劑盒) 博升生物科技(上海)有限公司;中性紅試劑 生工生物工程(上海)股份有限公司;一氧化氮檢測試劑盒 碧云天生物技術公司;小鼠TNF α、IL-2、IL-6、IL-10 ELISA 免疫試劑盒 博士德生物工程(武漢)有限公司。
TU-1901/1900系列傅立葉紅外光譜儀 北京晶品賽思科技有限公司;BPN-80CH(UV)CO2細胞培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司;SE-CJ-1F型-超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術有限公司;318Mc型-酶標儀 上海三科儀器有限公司。
1.2.1 枝瑚菌多糖的分離提取 精確稱取枝瑚菌子實體500 g,將其剪成小段放于烘箱中,65℃烘干過夜,第2 d取出子實體用粉碎機粉碎,將子實體粉末和蒸餾水以1∶30(g/mL)的比例在95℃的恒溫水浴鍋中水浴攪拌3 h,后將混合液10000 r/min離心15 min,收集上清液并且用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)濃縮至200 mL[13-14]。然后用 Sevage 法除去濃縮液中的蛋白質(zhì),然后加入三倍體積的無水乙醇并攪拌,出現(xiàn)絮狀沉淀物,收集沉淀并放入烘箱(65℃)干燥處理,得到枝瑚菌粗多糖[15]。將粗多糖加蒸餾水溶解,最終溶解的體積為200 mL。取3 mL加入到DEAE-52纖維素柱中,以5 mL/min的流速通過,然后用150 mL蒸餾水過柱,收集洗脫液[16]。用硫酸-苯酚法測定洗脫液多糖[17]。將洗脫液濃縮至5 mL,用透析袋透析,持續(xù)3 d,早晚換蒸餾水,除去小分子化合物,凍干[18]。得到純化的枝瑚菌多糖,命名為RF-S。
1.2.2 傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)測定RF-S的結構 取2 mg RF-S與200 mg干燥的KBr研磨混勻后壓片,用 FT-IR 在 4000~400 cm-1區(qū)間內(nèi)掃描[19]。
1.2.3 RF-S對巨噬細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞的增殖作用 采用細胞計數(shù)試劑盒(CCK-8法)測定RF-S對巨噬細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞的增殖影響[20-21]。將 PBS 緩沖液(NaCl 8 g+KCl 0.2 g+Na2HPO41.44 g+KH2PO40.24 g+H20 1000 mL)(p H=7)加入96孔板四周,其余每孔分別加入100μL的1×105CFU/mL濃度的細胞懸浮液,置于37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。空白對照組的每孔分別加入培養(yǎng)液(RPMI-1640培養(yǎng)基90%+胎牛血清10%+雙抗1%);陽性對照組的每孔分別加入100μL脂多糖(LPS)溶液,終濃度為5μg/mL;RF-S藥物組的每孔分別加入100μL RF-S溶液(質(zhì)量終濃度為 0.625、1.25、2.5、5 μg/mL),繼續(xù)培養(yǎng) 24 h。然后每孔加入5μL CCK-8溶液孵育3 h,測定450 nm下吸光值,記錄結果,并拍照。其增值率(%)=[OD(實驗組)-OD(空白對照組)]/OD(空白對照組)×100。注:實驗組即為陽性對照組和四個RF-S藥物組。
1.2.4 RF-S對巨噬細胞吞噬中性紅能力的影響 用中性紅法檢測RF-S對巨噬細胞吞噬能力的影響[22-23]。將 PBS緩沖液加入 96孔板四周,其余每孔分別加入100μL的1×105CFU/mL濃度的細胞懸浮液,置于37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h??瞻讓φ战M:每孔分別加入100μL培養(yǎng)液;陽性對照組:每孔分別加入100μL LPS溶液,終濃度為5μg/mL;RF-S藥物組:每孔分別加入100μL RF-S溶液(質(zhì)量終濃度為0.625、1.25、2.5、5 μg/mL),繼續(xù)培養(yǎng)24 h 吸出上清液丟棄,再每孔分別加入100μL 0.075%中性紅溶液,吞噬1~2 h后,吸出中性紅溶液。用PBS洗3次,最后每孔分別加入100μL的細胞裂解液(乙醇∶乙酸 =1∶1,v∶v)裂解 2 h,用酶標儀檢測波長 540 nm處的OD值。
1.2.5 RF-S對巨噬細胞吞噬熒光微球能力的影響 與中性紅的吞噬實驗類似,加藥繼續(xù)培養(yǎng)后,吸出上清液,再每孔加入100μL預處理過的熒光微球(微球濃度為1 ×107/mL),吞噬1~2 h,吸出上清[24]。PBS洗3次,再加入100μL/孔細胞裂解液(乙醇∶乙酸 =1∶1,v∶v)裂解2 h,用酶標儀檢測波長505 nm 處的OD值。
1.2.6 RF-S對巨噬細胞釋放NO能力的影響 將PBS緩沖液加入96孔板四周,其余每孔分別加入100μL的濃度為1×105CFU/mL的巨噬細胞稀釋液,37℃培養(yǎng)24 h。空白對照和實驗組各依次分別加入:100μL細胞培養(yǎng)液、終濃度為5μg/mL的LPS溶液(陽性對照)以及不同濃度的RF-S(終濃度為1.25、2.5、5 μg/mL),5%CO2,37 ℃ 繼續(xù)培養(yǎng) 24 h。收集上清液,按照一氧化氮檢測試劑盒說明書操作,酶標儀檢測波長540 nm處的OD值,用亞硝酸鈉標準曲線計算培養(yǎng)上清液中 NO 含量(μmol/mL)[25-26]。
1.2.7 RF-S 對巨噬細胞的釋放 IL-2、IL-6、IL-10和TNFα能力的影響 將PBS緩沖液加入96孔板四周,其余每孔分別加入100μL的濃度為1×105CFU/mL的巨噬細胞稀釋液,37℃培養(yǎng)24 h。空白對照和實驗組各依次分別加入:100μL細胞培養(yǎng)液、終濃度為5μg/mL的LPS溶液(陽性對照)以及終濃度為5 μg/mL 的RF-S,5%CO2,37 ℃繼續(xù)培養(yǎng)24 h。收集藥物組(LPS、RF-S)和空白對照組的上清液,按照ELISA免疫試劑盒中說明書進行操作,用酶標儀測量波長 450 nm 處的 OD 值[27-28]。
所有數(shù)據(jù)均采用平均值±標準差表示,采用SPSS 18.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及分析,用t-test檢驗差異的顯著性,與對照組對比,差異顯著用*表示(p<0.05),差異極顯著用**表示(p<0.01),差異不顯著(p>0.05)。
徐紅霞等[29]所研究的野生枝瑚菌多糖主要由甘露糖和葡萄糖兩種單糖組成,但對枝瑚菌多糖中單糖的成環(huán)形式等精細結構未作報道。本實驗采用傅里葉紅外光技術(FT-IR)測定RF-S結構,在如圖1所示RF-S的紅外光譜中,3427.72 cm-1為糖類分子內(nèi)或分子間氫鍵O-H的伸縮振動峰,說明存在分子間和分子內(nèi)氫鍵;2929.28 cm-1的吸收峰是C-H的伸縮振動引起的;在1637.22 cm-1為C=O,C=C振動峰;1401.89和1334.61 cm-1處的吸收峰,表明存在C-H的彎曲振動;1259.84 cm-1處的吸收峰是環(huán)上碳-氧(C-O)吸收峰。在 1200~1000 cm-1范圍內(nèi),1102.39、1079.46 和1045.50 cm-1為C-O-H 伸縮振動和吡喃環(huán)中醚鍵C-O-C伸縮振動。在884.99 cm-1的吸收峰是該多糖吡喃環(huán)的β-型異頭C-H變角振動引起的。619.36 cm-1被認為是由C-H搖擺振動峰引起的。由此可初步證明此物質(zhì)為多糖結構,特征峰明顯,無其他結構特征峰,應為多糖純品,且其多糖中的單糖是以吡喃糖苷的形式存在[30]。
圖1 RF-S的紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectrum of RF-S
多糖抗腫瘤性與多糖的抗氧化性和能提高機體免疫能力密切相關[31]。李華等[32]研究已表明,RF-S具有良好的抗氧化性。本實驗運用細胞學技術,從體外水平,以巨噬細胞和淋巴細胞為靶細胞研究了RF-S的免疫調(diào)節(jié)活性。T淋巴細胞增殖效果如圖2所示,在0.625~5μg/mL濃度下,其增殖率與藥物的濃度劑量呈正相關關系。當多糖濃度在0.625μg/mL時,T淋巴細胞增殖率達20.32%(與空白對照組相比,差異極顯著(p<0.01)),當濃度為 1.25、2.5μg/mL時,增殖率分別為54.91%、57.01%(與空白對照組相比,差異極顯著(p<0.01)),超過了5μg/mL LPS的增殖效果。當RF-S濃度為5μg/mL時,T淋巴細胞增殖率達到了62.66%(與空白對照組相比,差異極顯著(p<0.01))。T淋巴細胞的增殖形態(tài)如圖3所示,隨著RF-S濃度逐漸增加,細胞分裂加快,細胞數(shù)增多。
圖2 RF-S對T淋巴細胞的增殖作用Fig.2 The effect of RF-S on the proliferation of T lymphocytes注:**表示與空白對照組相比,差異極顯著(p<0.01);*表示與空白對照組相比,差異顯著(p<0.05),圖4、圖6、圖 8~圖 11 同。
圖3 RF-S對T淋巴細胞增殖形態(tài)的影響Fig.3 The cell morphology effect of RF-Son the proliferation of T cell注:(a)為空白對照組,(b)為LPS組(5μg/mL);(c)~(f)為RF-S實驗組,質(zhì)量濃度分別為0.625、1.25、2.5、5 μg/mL。圖5~圖7 同。
B淋巴細胞增殖效果如圖4所示,與空白對照組相比,RF-S藥物組與LPS組能極顯著地促進B淋巴細胞增殖(p<0.01),并呈一定的劑量關系。當RF-S濃度在5μg/mL時,其增殖率達到最大,為67.05%(與空白對照組相比,差異極顯著(p<0.01))。圖5顯示,與空白對照組相比,RF-S藥物組的B淋巴細胞成團明顯增大,數(shù)量明顯增加,當濃度在5μg/mL時,細胞成團最大,數(shù)量最多。
圖4 RF-S對B淋巴細胞的增殖作用Fig.4 The effect of RF-S on the proliferation of B lymphocytes
圖5 RF-S對B淋巴細胞增殖形態(tài)的影響Fig.5 The cell morphology effect of RF-Son the proliferation of B cell
巨噬細胞增殖效果如圖6所示,當加藥(RF-S和LPS)刺激時,巨噬細胞的增值率極顯著高于未加藥的空白對照組(p<0.01),而且巨噬細胞數(shù)量的增加與RF-S的濃度呈劑量依賴關系。但RF-S在濃度為0.625~2.5μg/mL時,增殖效果仍然不及LPS對巨噬細胞的增殖影響強。在5μg/mL的RF-S組中,巨噬細胞的增殖率明顯高于5μg/mL的LPS組。由圖7可看出,在藥物刺激下,巨噬細胞數(shù)量增加十分明顯。
圖6 RF-S對巨噬細胞的增殖作用Fig.6 The effect of RF-S on the proliferation of macrophage
圖7 RF-S對巨噬細胞增殖形態(tài)的影響Fig.7 The cell morphology effect of RF-Son the proliferation of macrophages
巨噬細胞吞噬中性紅能力的結果如圖8所示,在RF-S濃度為1.25μg/mL時,巨噬細胞吞噬中性紅的能力略有提高但未達顯著水平(p>0.05);在LPS(5 μg/mL)以及RF-S(2.5、5 μg/mL)刺激下,巨噬細胞吞噬中性紅的能力極顯著提高(p<0.01),當RF-S在5μg/mL時,藥物組的 OD值最大,略高于LPS組5μg/mL刺激下的OD值,在所有組中對中性紅的吞噬能力最強。
圖8 RF-S對巨噬細胞吞噬中性紅能力的影響Fig.8 Effect of RF-Son the ability of macrophages to swallow neutral red
巨噬細胞吞噬熒光微球能力的結果如圖9所示,RF-S能夠以1.25~5μg/mL劑量的濃度提高巨噬細胞吞噬熒光微球的能力(p<0.01)。巨噬細胞吞噬熒光微球的能力與RF-S的濃度呈正相關。當RF-S在5μg/mL時,藥物組的OD值最大,表明此時巨噬細胞的吞噬能力最強。
圖9 RF-S對巨噬細胞吞噬熒光微球能力的影響Fig.9 Effect of RF-Son the ability of macrophages to phagocytize fluorescent microspheres
巨噬細胞釋放NO能力的結果如圖10所示,當濃度在1.25~2.5μg/mL范圍之間時,RF-S能刺激巨噬細胞產(chǎn)生NO,但未達顯著水平(p>0.05)。而在濃度為5μg/mL時,RF-S可以非常顯著地刺激巨噬細胞產(chǎn)生NO(p<0.01),在三個RF-S藥物試驗組中,NO釋放量最高;但與LPS 5μg/mL試驗組比較,NO釋放量仍很低。
圖10 RF-S對巨噬細胞釋放NO能力的影響Fig.10 The effect of RF-Son the ability of macrophages to release NO
巨噬細胞釋放 IL-2、IL-6、IL-10和 TNF α 能力見圖11,RF-S藥物組與LPS組均能促進巨噬細胞分泌IL-2、IL-6、IL-10 和 TNF α。且5 μg/mL 的 RF-S刺激巨噬細胞分泌IL-2、IL-10和TNFα與空白對照組相比,具有極顯著的增強效果(p<0.01),對刺激巨噬細胞分泌IL-6有顯著增強效果(p<0.05)。
圖11 RF-S對巨噬細胞釋放 IL-2、IL-6、IL-10和 TNF α 能力的影響Fig.11 The effect of RF-Son the ability of macrophages to release IL-2,IL-6,IL-10 and TNF α
本論文采用傅里葉紅外光技術(FT-IR)測定RF-S結構,紅外光譜顯示其有明顯的多糖結構吸收峰,判斷該化合物為糖類化合物,且在884.99 cm-1處存在吸收峰,說明其多糖中的單糖是以吡喃糖苷的形式存在。
在此基礎上本文進一步對RF-S的免疫調(diào)節(jié)活性進行了研究,結果表明,RF-S能極顯著地促進巨噬細胞、T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖(p<0.01),并呈一定的劑量關系。在RF-S濃度為5μg/mL時,巨噬細胞、T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖率分別為123%、62.66%和 67.05%;并且 T淋巴細胞隨著RF-S濃度增加,細胞分裂加快,細胞數(shù)增多;B淋巴細胞成團明顯增大,數(shù)量明顯增加。其次,RF-S能夠極顯著提高巨噬細胞的吞噬能力(p<0.01),當RF-S濃度在5μg/mL時,巨噬細胞的吞噬能力最強。此外,RF-S能極顯著刺激巨噬細胞分泌IL-2、IL-10、TNFα和釋放NO(p<0.01),顯著刺激巨噬細胞分泌 IL-6(p<0.05)。
綜上所述,在體外實驗中發(fā)現(xiàn),RF-S發(fā)揮抗腫瘤作用與調(diào)節(jié)巨噬細胞和淋巴細胞免疫功能有關。本論文對枝瑚菌多糖結構和免疫調(diào)節(jié)活性研究的理論研究具有指導意義,對枝瑚菌資源的高值化利用和相關產(chǎn)品開發(fā)具有很大價值,但其涉及的有關信號轉(zhuǎn)導通路與其分子機制還需進一步驗證。