張 圓,孫玉娣,劉 璇,石蓓佳,陸益紅**
(1.江蘇省食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院生物技術(shù)藥品檢驗(yàn)一室,江蘇 南京 210019;2.中國藥科大學(xué)藥學(xué)院,江蘇 南京 210000)
云芝(Trametes versicolor) 又名彩絨革蓋菌、雜色云芝、彩紋云芝、黃云芝、灰芝、瓦菌、千層蘑、云蘑等,隸屬真菌門(Eumycota) 擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina) 多孔菌科(Polyporaceae) 栓菌屬(Trametes)[1]。具有增強(qiáng)免疫、抑制腫瘤等功效[2]。對云芝化學(xué)成分的研究主要集中在云芝子實(shí)體中提取的子實(shí)體多糖(糖肽)、從液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)的菌絲體中提取的胞內(nèi)糖肽和從液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)的發(fā)酵液中提取的胞外糖肽[3]。通過分析云芝糖肽的理化性質(zhì)、一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分(單糖組成、多糖含量、氨基酸含量、肽含量、核苷和核堿組成、指紋圖譜)、二級結(jié)構(gòu)(糖苷鍵分析、糖肽鍵的研究)、立體結(jié)構(gòu)(分子量、糖肽蛋白結(jié)合態(tài))的研究以及相關(guān)化學(xué)計(jì)量學(xué)等方面近年的相關(guān)文獻(xiàn),對云芝糖肽的化學(xué)成分和研究方法進(jìn)行綜述,為其更廣泛的應(yīng)用提供參考和依據(jù)。
PSP(polysaccharopeptide) 和 PSK(polysaccharide-krestin)是由云芝的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)的菌絲體中提取的2種商品化糖肽類物質(zhì)[2]。PSP是上海師范大學(xué)楊慶堯教授于1983年,由菌株Cov-1發(fā)酵64 h的菌絲體中通過水提醇沉的方式提取出來[4];PSK是日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司于1966年,由菌株CM-101發(fā)酵10 d的菌絲體中通過水提鹽(硫酸銨)析的方式提取出來[4],二者均具有提高機(jī)體免疫功能和抑制腫瘤的活性。
PSK含有氧47.5%、碳40.5%、氫6.2%、氮5.2%[2],含碳水化合物34%~35%、蛋白質(zhì)28%~35%、灰分6%~7%和水分7%,其余是還原糖和氨基酸[2]。PSP含有可溶性碳水化合物46%、蛋白質(zhì)31%、不可燃物質(zhì)15%[4]。PSP和PSK易溶于水,不溶于甲醇、吡啶、氯仿、苯和正己烷[2],二者無固定的熔點(diǎn),加熱至120℃以上后會(huì)焦化[4]。
應(yīng)用于云芝糖肽單糖組成的分析方法主要有衍生化氣相色譜法、柱前衍生化-高效液相色譜法/液質(zhì)聯(lián)用法,高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法(HPLCELSD)、高效液相色譜-示差折光法(HPLC-RI)、薄層色譜法(TLC) 等方法[5-8]。目前柱前衍生化-高效液相色譜法是在多糖分析中最常用的手段,反應(yīng)操作簡便可控,無干擾峰,重現(xiàn)性好,利于定量分析,且衍生產(chǎn)物在質(zhì)譜檢測器中響應(yīng)較高且穩(wěn)定,提高了檢測的靈敏度和專屬性[5]。
李娟等[5]將糖肽經(jīng)三氟乙酸酸解后,用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP) 柱前衍生,建立云芝糖肽單糖對照HPLC特征圖譜,測得含有甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖 (82.4∶6.3∶193.3∶100.0∶5.3∶4.0∶42.9) 7種單糖;并從單糖相似度、單糖組成摩爾比方面進(jìn)行研究,結(jié)果表明,云芝糖肽與云芝胞內(nèi)糖肽有明顯差異,云芝胞內(nèi)糖肽的葡萄糖含量遠(yuǎn)大于云芝糖肽。鄒巧根等[6]采用氫氧化鈉水解、硼氫化鈉還原、還原產(chǎn)物與吡啶-醋酐(1∶1) 發(fā)生衍生化反應(yīng),得到糖醇乙酰酯衍生物,并進(jìn)行氣相色譜分析,檢測得到云芝糖肽(PSP) 中含有6種單糖:葡萄糖、半乳糖、甘露糖、巖藻糖、木糖、鼠李糖(0.544∶0.188 ∶0.180 ∶0.062 ∶0.018 ∶0.009)。張喆等[7]采用HPLC-ELSD和TLC法對云芝糖肽的單糖組成進(jìn)行測定,結(jié)果表明云芝糖肽由葡萄糖、甘露糖、半乳糖和木糖 (1.000∶0.074∶0.067∶0.017 8) 組成,未檢出巖藻糖。Lin等[8]采用ddH2O為流動(dòng)相,利用HPLC-RI法對云芝菌提取的糖肽粗品進(jìn)行了單糖組成研究,葡萄糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖的比例為 49.21∶17.06∶1.33∶32.40。
目前,云芝糖肽的國家標(biāo)準(zhǔn)采用無水葡萄糖為對照品,用硫酸-苯酚比色法測定總糖[9]。該方法專屬性不強(qiáng),尤其樣品中單糖或小分子寡糖會(huì)影響多糖含量測定,使測定結(jié)果偏高[10]。
由于比色法測定多糖含量易造成結(jié)果偏差,李京等[10]采用高效陰離子交換-脈沖安培法測定云芝對照品胞內(nèi)糖肽中的游離糖含量,從而排除比色法總糖測定中游離糖的干擾,結(jié)果未檢出游離糖。陳露等[11]采用DNS法,測得云芝胞內(nèi)糖肽中還原糖的總量,結(jié)果高壓均質(zhì)法提取得到的產(chǎn)物還原糖含量為0.4%,而熱水提取法未檢出。
PSP和PSK均含有18種氨基酸,目前一般采用水解后OPA/AQC衍生化-HPLC測定和氨基酸分析儀2種方法進(jìn)行氨基酸組成分析[5,12]。
李娟等[5]將云芝糖肽經(jīng)140℃,4 mol·L-1鹽酸溶液酸解2 h后,進(jìn)行在線OPA衍生化,HPLCUV檢測后測得云芝胞內(nèi)糖肽中含有16種氨基酸,天冬氨酸∶谷氨酸∶絲氨酸∶組氨酸∶甘氨酸∶蘇氨酸∶精氨酸∶丙氨酸∶酪氨酸∶胱氨酸∶纈氨酸∶甲硫氨酸∶苯丙氨酸∶異亮氨酸∶亮氨酸∶鹽酸賴氨酸(物質(zhì)的量之比) 為 204.6∶145.6∶137.2∶28.6∶218.7∶63.8∶78.0∶100.0∶12.7∶5.3∶29.2∶5.7∶10.1∶15.0∶35.4∶116.2。Jeong等[12]采用氨基酸分析儀對云芝中的糖肽提取物CV-S2進(jìn)行氨基酸分析,測得11種氨基酸,不同云芝糖肽柱層析分離產(chǎn)物的肽含量在4.1%~18.5%不等。
目前,云芝糖肽的國家標(biāo)準(zhǔn)采用牛血清白蛋白為對照品,用福林酚法測定肽[9],標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定云芝糖肽蛋白質(zhì)含量以牛血清白蛋白計(jì),不得少于11.5%。但該方法的缺點(diǎn)是還原性物質(zhì)(如葡萄糖、寡糖等)易干擾測定[13]。有文獻(xiàn)采用考馬斯亮藍(lán)法進(jìn)行肽含量測定,測得云芝糖肽蛋白含量在約6%[6]??捡R斯亮藍(lán)試劑與蛋白質(zhì)中的堿性氨基酸(特別是精氨酸)和芳香族氨基酸殘基相結(jié)合,由于云芝糖肽主要含酸性和中性氨基酸(占比70%),可能造成蛋白含量偏低[13]。為更準(zhǔn)確地反應(yīng)糖肽中的肽含量,可考慮采用測定各氨基酸組成的方法,間接測定肽的含量。
云芝糖肽中含有多種核苷和核堿,尤以腺苷具有明顯的藥理作用,如改善心腦血液循環(huán)、防止心律失常、抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放和調(diào)節(jié)腺苷酸環(huán)化酶活性等[5]。
李娟等[5]采用超聲法提取云芝糖肽30 min,HPLC法測定出8種核苷的含量,胞嘧啶∶尿嘧啶∶胞苷∶次黃嘌呤∶尿苷∶腺嘌呤∶鳥苷∶腺苷(物質(zhì)的量之比) 為 147.0∶73.1∶68.0∶100.0∶62.9∶135.4∶42.5∶60.5。楊豐慶等[14]利用毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定靈芝藥材中8種核苷類成分,可為云芝糖肽的核苷成分測定提供技術(shù)參考。
由于云芝糖肽結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分子量較大,需要建立分離效率較高的指紋圖譜,區(qū)分力更強(qiáng)的化學(xué)計(jì)量學(xué)手段,識別共有峰和共有模式,以加強(qiáng)質(zhì)控[15-20]。
袁萍等[15]建立了毛細(xì)管電泳分析云芝糖肽的方法,采用低波長和硼酸鹽緩沖液,檢測出15個(gè)指紋峰,將云芝糖肽與牛血清白蛋白分離。朱麗玢等[16]利用毛細(xì)管區(qū)帶電泳方法將云芝糖肽與市售糖肽類藥物進(jìn)行區(qū)分。
目前用質(zhì)譜法對云芝糖肽進(jìn)行指紋圖譜的分析測定還未報(bào)道,相關(guān)多糖和糖肽的質(zhì)譜研究報(bào)道可以為云芝糖肽的指紋圖譜研究提供有益的參考。
張洪濤等[17]采用快速蛋白液相色譜(fast protein liqiud chromatography,F(xiàn)PLC) 法分離香菇(Lentinus edodes)多糖,對于聚合度高于4的香菇多糖寡糖用電噴霧離子化-碰撞誘導(dǎo)解離質(zhì)譜(electro-spray ionization-collision induced dissociation-mass spectrometer/mass spectrometer, ESI-CID-MS/MS) 法 測定其分子量,并對其多糖水解機(jī)制進(jìn)行解析。王志軍等[18]利用TMS衍生化技術(shù),建立了靈芝GC-MS指紋圖譜,檢出有機(jī)酸、多醇、氨基酸、腺苷、單糖、雙糖、糖醇、甾醇等多種物質(zhì)。張順偉等[19]將此信息進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析,進(jìn)行模式識別。楊秋霞等[20]運(yùn)用傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法(FTICR-MS)對赤靈芝的化學(xué)成分進(jìn)行鑒定,采用ESI負(fù)離子模式,建立指紋圖譜分析方法,發(fā)現(xiàn)萜烯醛、糖、三萜醇、有機(jī)酸和三萜酸類成分。這些對于真菌類藥物化學(xué)成分的研究,可為云芝糖肽的化學(xué)組成的進(jìn)一步探索提供技術(shù)支持。
β-1,3/1,6-葡聚糖可通過與免疫系統(tǒng)信號蛋白進(jìn)行識別進(jìn)而激活免疫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)功能,故對糖肽進(jìn)行糖苷鍵分析具有重要意義[17]。PSP和PSK的多糖部分含α-1,4和β-1,3糖苷鍵[2]。
目前對于糖苷鍵的研究,主要分為化學(xué)方法(高碘酸氧化、Smith 降解、甲基化分析等)[6,8,12]和儀器分析(飛行時(shí)間質(zhì)譜)[17,21-22]兩類。
鄒巧根等[6]將云芝糖肽高碘酸氧化產(chǎn)物還原后酸水解,再鑒定水解產(chǎn)物,根據(jù)高碘酸的消耗量和甲酸的釋放量,從而推知云芝糖肽中可能含有1→4、1→6糖苷鍵,無1→3糖苷鍵。
鄒巧根等[6]對氫譜和碳譜(1HNMR和13CNMR)進(jìn)行分析,表明云芝糖肽中含有α-糖苷鍵和β-糖苷鍵。Lin等[8]利用傅里葉變換紅外光譜(FTIR) 的特征波數(shù),提示PSP中含有β(1→3) 糖苷鍵。Jeong等[12]運(yùn)用甲基化-GLC-MS技術(shù),對云芝提取物進(jìn)行糖苷鍵分析,測得1→4、1→6糖苷鍵和1→3糖苷鍵。
Rau等[22]將云芝糖肽經(jīng)0.5 mol·L-1的TFA水解后,利用微流四級桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(μQTOF/MS)技術(shù)測定,表明云芝胞外多糖中1→4糖苷鍵或1→6糖苷鍵的存在。高效液相色譜-電噴霧離子化-四級桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(high performance liquid chromatography-electro-spray ionization-collision-Q-time-offlight mass spectrometer,HPLC-ESI-QTOF)[17]和基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption ionization,MALDI-TOF)[21]技術(shù)也成熟應(yīng)用于糖苷鍵的研究。
目前,蛋白質(zhì)糖基化分析分為化學(xué)方法和質(zhì)譜方法[6,23-25]?;瘜W(xué)方法是指利用PNGaseF酶(N-糖肽)或β消除反應(yīng)(O-糖肽)等方法將蛋白質(zhì)和糖鏈解離后分別鑒定[24]。利用質(zhì)譜方法進(jìn)行完整糖肽分析可以更好地還原生物樣品的真實(shí)狀態(tài)。
鄒巧根等[6]對β-消除反應(yīng)前后氨基酸分析結(jié)果顯示,絲氨酸和蘇氨酸的相對含量無明顯變化,說明云芝糖肽糖肽鍵的連接方式不是O-連接[23]。
完整糖肽質(zhì)譜解析近年來多用于進(jìn)行糖基化位點(diǎn)的確認(rèn)、肽段序列分析以及糖鏈結(jié)構(gòu)分析、蛋白質(zhì)與糖鏈之間連接方式的分析[24]。其要求對糖肽片段進(jìn)行富集,方法包括親水相互作用色譜(HILIC)、凝集素(lectin) 親和以及硼酸親和[25]。質(zhì)譜檢測器一級和二級質(zhì)量分析器均要有足夠?qū)挼馁|(zhì)量范圍;其次,低質(zhì)量區(qū)的特征碎片離子是糖肽結(jié)構(gòu)研究的重要參照,二級質(zhì)譜質(zhì)量分析器需要覆蓋低質(zhì)量區(qū)的特征碎片離子質(zhì)量數(shù)[24]。
云芝糖肽的重均分子量在100 kDa左右,其分子量分布隨測定條件、發(fā)酵條件、提取工藝等因素而變化,不是一個(gè)絕對值[26]。目前絕大多數(shù)文獻(xiàn)采用分子排阻色潽法-示差折光檢測器(SEC-RI)[26]進(jìn)行相對分子量的測定。該方法的原理為對照品右旋糖酐保留時(shí)間不隨流動(dòng)相鹽濃度改變,但結(jié)合蛋白多糖的構(gòu)型及分子形態(tài)大小受流動(dòng)相中電解質(zhì)(鹽)濃度的影響,故云芝糖肽的保留時(shí)間會(huì)隨之改變。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上測得云芝糖肽主要組分的分子量大于50萬道爾頓。
也有文獻(xiàn)嘗試?yán)肧EC-示差-激光光散射-黏度檢測器(SEC-RI-LLS-DP)[27]測定多糖的重均相對分子質(zhì)量、回旋半徑及含量和多分散系數(shù),或利用分子排阻色譜法-示差-激光光散射檢測器(SEC-RILLS)[28]進(jìn)行絕對分子量的測定,可為云芝糖肽的絕對分子量測定提供參考。
云芝糖肽中,多糖和蛋白質(zhì)共價(jià)緊密結(jié)合,使PSP與云芝子實(shí)體多糖或菌絲體胞外多糖中存在非結(jié)合蛋白質(zhì)/肽的混合體系區(qū)分開來[29]。多種方法可以驗(yàn)證這一結(jié)合態(tài),包括凝膠色譜法、二乙氨基乙基纖維素(DEAE)陰離子交換色譜法以及電泳法[6,9,29]。
楊曉彤等[30]利用凝膠色譜法將糖肽進(jìn)行液相分離,洗脫液用示差檢測器和紫外檢測器串聯(lián)檢測,若示差檢測器(多糖響應(yīng))與紫外檢測器(蛋白質(zhì)響應(yīng))同時(shí)出峰且峰位完全吻合,則認(rèn)為糖肽處于緊密結(jié)合的狀態(tài)。
云芝糖肽國家藥品標(biāo)準(zhǔn) [標(biāo)準(zhǔn)文號WS3-228(Z-047) -2003(Z)]的鑒定項(xiàng)目,主要采用二乙氨基乙基纖維素(DEAE)陰離子交換色譜法,分段收集洗脫液,分別加入茚三酮和苯酚-硫酸溶液進(jìn)行驗(yàn)證,鑒定糖肽聯(lián)結(jié)[9,29]。
鄒巧根等[6]將云芝糖肽經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳后,結(jié)果既呈現(xiàn)出多糖顯色特征又呈現(xiàn)蛋白顯色特征,而作為對照用的標(biāo)準(zhǔn)多糖樣品,只呈現(xiàn)出多糖的顯色特征,說明云芝糖肽中有結(jié)合態(tài)的蛋白。
云芝糖肽作為商品化的免疫增強(qiáng)藥物和抗腫瘤藥物已經(jīng)使用多年,通過對云芝糖肽的理化性質(zhì)、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了綜述,并對分析方法做出總結(jié)。隨著對云芝糖肽的研究的不斷深入,云芝糖肽的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會(huì)被進(jìn)一步揭示,統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對復(fù)雜藥材成分的進(jìn)一步歸納分析,從而提供對其生產(chǎn)加工各環(huán)節(jié)更有益的幫助,并對了解云芝糖肽的藥理作用提供了化學(xué)基礎(chǔ)。云芝糖肽必將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。