植物多糖对动物免疫功能的调控作用及其机制

1.1

黄芪多糖

黄芪作为豆科多年生草本植物的一种，主要分布于中温带及温带地区，其药用历史悠久，是众所周知的补益类中草药材之一。APS为黄芪中的主要有效天然成分，其化学结构主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖及葡萄糖组成。目前，已有大量有关APS在猪、禽方面的研究报道。Jin等研究表明对哺乳仔猪注射复方APS和硫酸化淫羊藿多糖补充剂增强了其外周血淋巴细胞和体液免疫活性，提高特异性抗体的表达，改善了小肠肠道形态发育。同时，研究发现上述作用机制与TLR4-核因子κB（NF-κB）信号通路及干扰素调节因子3（IRF3）激活密切相关。Zhang等研究表明在肉鸡饮水中加入1g/LAPS饮水剂可显著提高其IgA和sIg-A的含量，进而增强体液免疫功能。类似地，Shan等也表明了口服APS可有效的增强肉鸡的免疫力。Wang等研究发现饲粮中补充800mg/kgAPS可增强仔猪生长性能，LPS引起的肝功能障碍，降低免疫应激。

在反刍动物方面，Huang等给产后奶牛饲喂含有20%APS的颗粒饲料675g/d，发现其血清中的IgM和IgA显著升高。此外，APS抑制了诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的mRNA表达，阻断了NF-κB下游信号通路的传导，进而抑制了白细胞介素6（IL-6）和C反应蛋白的分泌。上述结果揭示了APS在提高奶牛免疫力和抗炎方面的积极作用。Hao等研究表明APS可以有效增强机体的细胞免疫和体液免疫功能，从而提高羔羊的存活率。

1.2

苍术多糖

苍术属于菊科植物，在中国主要分布于江苏、浙江等地区。自古以来，苍术干燥的根茎在传统医疗体系中得到广泛应用。ATRP作为苍术中的重要提取物之一，具有致密、多孔及团聚形貌的特征，但不具有三螺旋构象，在抗癌，降血糖，等方面发挥重要作用。此外，得益于其独特的分子结构和药理特性，ATRP还可作为免疫增强剂以及疫苗佐剂在增强免疫力和缓解应激等方面展现出优良效果。Xu等研究发现ATRP可诱导牛乳腺上淋巴结淋巴细胞增殖，提高免疫器官指数，刺激免疫细胞因子的分泌。在家禽方面，饲料和饮水中添加0.5%ATRP可显著提高蛋鸡的饲料转换率和蛋重，同时提高其抗病力，降低发病率和死亡率。Chen等研究表明LPS能够显著提高鹅血清中的ALT和AST水平，补充400mg/kgATRP（纯度95%）可以降低血清AST和ALT水平，进而在一定程度上缓解LPS诱导的肝脏损伤。

1.3

甘草多糖

甘草属于豆科植物，是一种拥有悠久使用历史的传统中药材。国内种植的甘草品种主要为乌尔拉甘草、光果甘草以及胀果甘草。GPS作为一种从甘草中提取的酸性吡喃多糖，其内部有小气泡状孔洞，是一种由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成的杂多糖。

目前，GPS的相关研究主要集中在猪、家禽方面，对于反刍动物方面研究较少。Wu等用GPS灌胃感染新城疫病毒的鸡，结果表明GPS增加了血清中IgG和IgA的水平，同时促进T淋巴细胞的活化以及细胞因子IL-2、IL-4、IL-17和γ干扰素（IFN-γ）的表达和分泌，并且呈剂量依赖性增加效应。Zhang等研究发现在肉鸡日粮中添加GPS能够提高其巨噬细胞的吞噬指数，改善盲肠的菌群环境，从而提高肉鸡的免疫力，其中GPS的添加量为1%时效果最好。Zhang等也证实了GPS可以促进鹌鹑肠道有益菌的生长，抑制有害菌的生长，对肠道健康产生积极影响。此外，GPS能够缓解LPS诱导的急性结肠炎炎症，降低血清和结肠组织中炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6的上升，并显著降低了结肠组织中丙二醛（malondialdehyde）的含量。在猪方面，Li等研究表明日粮中添加500、1000和2000mg/kg的GPS可以增加断奶仔猪白细胞和中性粒细胞数目，提高IgA和IgG的水平，降低脾脏中IL-6基因的表达，改善其免疫力，减少断奶应激，其中以1000mg/kg添加剂量效果最佳。

1.4

其他植物多糖

除上述植物多糖外，有关其他种类植物多糖对动物免疫调节的作用也有相关报道。Xu等的研究结果表明，岩藻多糖通过调节Nrf2信号通路，增强大鼠肝脏和脾脏组织中抗氧化酶基因表达，调节抗氧化酶活性，从而缓解大鼠的体内的氧化损伤，减轻氧化应激反应。Ghosh等研究发现PGP具有免疫调节作用，但其调节机制尚不清楚，并且PGP提纯难度和成本较高，且不易保存，有待进一步研究取证。

2 药用植物多糖对动物免疫功能的调控机制

植物多糖作用于机体的免疫调节通路，主要分为胞外信号通路和胞内信号通路两条途径。在胞外信号通路中，多种模式识别受体位于细胞表面，能够识别并结合植物多糖，随后通过不同的信号传导通路将外部信号传递到细胞内部，从而诱导免疫基因的表达。常见的受体包括TLR样受体和补体受体。胞内信号通路主要涉及两条调控机体免疫功能的信号传导通路（见图1）：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和NF-κB信号通路。

TLR4主要在髓样分化蛋白2（MD2）的协助下，识别刺激信号（植物多糖、LPS等），下游激活骨髓细胞分化原初反应蛋白（MyD88）依赖性和非依赖性两条途径。具体上，TLR4受到信号刺激后，招募Toll-白细胞介素1受体结构域接头蛋白（TRIF）/易位相关膜蛋白（TRAM）和接头蛋白Toll/白介素-1受体适配蛋白（TIRAP）/MyD88复合物。在MyD88依赖性通路中，TIRAP/MyD88复合物激活白介素-1受体相关激酶4（IRAK-4）、IRAK-1和肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）。磷酸化的IRAK-1与TRAF6解离，并与转化生长因子β活化激酶1（TAK1）、TAK1结合蛋白1（TAB1）和TAB2形成复合物，激活TAK1。激活的TAK1进一步磷酸化IκB激酶（IKK）复合物IKKα、IKKβ和核因子κB基本调节因子（NEMO）/IKKγ，导致核因子κB抑制蛋白α（IκBα）的磷酸化和降解，从而释放NF-κB并促进其核转位。在MyD88非依赖性通路中，TANK结合的激酶1（tankbindingkinase1，TBK1）与TRIF和受体相互作用蛋白1（RIP1）形成复合物，引发IκBα降解。此外，MAP激酶激酶3（MKK3）与MKK6通过磷酸化激活p38MAPK，p38MAPK通过活化激活蛋白1（AP-1），调控促炎细胞的表达，并通过与NF-κB产生协同作用，增强促炎细胞因子的产生，提高炎症反应。Zeng等的研究显示，牛蒡多糖通过调控TLR4/NF-κB信号通路发挥其抗炎作用。Pu等的体外研究表明，龙葵多糖能够促进巨噬细胞中NO、TNF-α和IL-6的分泌，并增强了MAPK信号通路中关键基因和蛋白的表达，表明TLR4-MAPK信号通路可能是龙葵多糖介导免疫调节作用的机制之一。