硫酸皮肤素

硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸皮肤素(Dermatan sulfate，DS)，又称硫酸肤，又称硫酸肤质。最早于最早于1941年由猪皮中分离得到，呈白色或微黄色粉末，无臭，年由猪皮中分离得到，呈白色或微黄色粉末，无臭，无味，吸水性无味，吸水性强，易溶于水，不溶于乙醇、丙，易溶于水，不溶于乙醇、丙酮和乙和乙醚等有机等有机溶溶剂中，其中，其盐类对热较稳定，受定，受热80亦不分解。亦不分解。硫酸皮肤素硫酸皮肤素约含有含有50个个-70个双糖基本个双糖基本单位，位，经HPLC测得相得相对分子分子质量量为15 000-45 000，平均相，平均相对分子分子质量量为35 700。硫酸皮肤素广泛存于硫酸皮肤素广泛存于动物物组织中，如牛或猪的中，如牛或猪的肠粘膜、肺、胰粘膜、肺、胰腺、腺、动脉、脾、脉、脾、脑、胸腺中，是存在于皮肤中的最重要的、胸腺中，是存在于皮肤中的最重要的GAGs。1 1 Bono D.High-purity dermatan sulphate P.US 5116963,1992-05-26.硫酸皮肤素的硫酸皮肤素的结构构硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate,DS)是由重复的二糖是由重复的二糖单位位组成的成的黏多糖，其二糖由黏多糖，其二糖由2-乙乙酞氨基氨基-4-硫酸硫酸-D-半乳糖和半乳糖和L-艾杜糖艾杜糖醛酸酸组成。成。22姬胜利,杜海燕,迟延青.硫酸皮肤素的生物学功能J.中国生化药物杂志,2005,(01):46-48+51.硫酸皮肤素的硫酸皮肤素的结构构在大多情况下，在大多情况下，DS通通过其其还原末端的木糖与核心蛋白原末端的木糖与核心蛋白质中中Ser-Gly重复序列中的重复序列中的Ser残基共价残基共价连接形成硫酸皮接形成硫酸皮肤素蛋白聚糖肤素蛋白聚糖(DSPGs)。DS链可以具有不同的可以具有不同的结构构组成，如成，如3种不同的糖种不同的糖醛酸酸(GlcA,IdoA,IdoA2S),4种不同的氨基己糖种不同的氨基己糖(GalNAc,GalNAc4S,GalNAc6S,GaINAc4S6S)。硫酸皮肤素的功能硫酸皮肤素的功能人体中有多种含人体中有多种含DS链的蛋白聚糖，如双糖的蛋白聚糖，如双糖链蛋白聚糖蛋白聚糖(biglycan、核心蛋白聚糖、核心蛋白聚糖(decorin)、多能蛋白聚糖、多能蛋白聚糖(versican)和黏和黏结蛋白聚糖蛋白聚糖(synde-can)等。等。DS是众多是众多细胞行胞行为的重要的重要辅助因子。助因子。DS链所具有的复所具有的复杂的的结构序列信息使得构序列信息使得DSPGs不不仅是人体是人体组织的基本的基本结构成分，同构成分，同时也具有也具有许多重要的生理功能，如参与多重要的生理功能，如参与细胞信号胞信号传导、调节细胞黏附、胞黏附、维持或抑制持或抑制细胞生胞生长等。等。DS与心血管疾病与心血管疾病心血管疾病的心血管疾病的产生原因：生原因：血栓病己成血栓病己成为全球性的常全球性的常见病和多病和多发病，而病病，而病变血管血管结构的改构的改变是血栓是血栓形成的前提。它通形成的前提。它通过局部血液流局部血液流变学的学的变化或某些化学或物理的因素，激活或化或某些化学或物理的因素，激活或吸引血液中的血小板和白吸引血液中的血小板和白细胞黏附、聚集在血管病胞黏附、聚集在血管病变处并并释放多种活性物放多种活性物质，从而从而导致血栓形成和致血栓形成和组织损伤。DS与心血管疾病与心血管疾病作用原理：作用原理：DS可以通可以通过与与选择素的素的竞争性争性结合来抑制血小板、白合来抑制血小板、白细胞与内皮胞与内皮细胞胞间的黏附。的黏附。另外，另外，DS聚阴离子特性使其具有聚阴离子特性使其具有强烈的烈的负电荷，而血小板表面荷，而血小板表面也有也有负电荷，因此荷，因此DS通通过竞争性抑制可阻止血小板黏附到正常的内皮争性抑制可阻止血小板黏附到正常的内皮细胞上，胞上，从而防止血栓的形成。从而防止血栓的形成。DS与与肿瘤瘤肿瘤的瘤的产生生 细胞的癌胞的癌变，是生，是生长因子信号系因子信号系统受到干受到干扰或破坏，从而使或破坏，从而使细胞胞的增殖、生的增殖、生长、分裂、分裂、分化从有控制的状分化从有控制的状态转变为失控状失控状态。DS与与肿瘤瘤在癌在癌变组织中，由中，由DS组成的核心蛋白聚糖可抑制并下成的核心蛋白聚糖可抑制并下调癌基因蛋白癌基因蛋白ErbB2的活性，使其酪氨酸残基磷酸化的活性，使其酪氨酸残基磷酸化作用几乎消失。作用几乎消失。核心蛋白聚糖核心蛋白聚糖还可可诱导抑癌基因蛋白抑癌基因蛋白P21的的产生，生，P21是与是与细胞周期有关的周期素依胞周期有关的周期素依赖性蛋白激性蛋白激酶抑制抑制剂，使使细胞增殖所需的蛋白胞增殖所需的蛋白质磷酸化受阻，磷酸化受阻，细胞停留在胞停留在G1期，所有期，所有这些些导致致肿瘤瘤细胞的生胞的生长迟缓甚至停止。甚至停止。酪氨酸磷酸化和多蛋白复合体的形成构成了酪氨酸磷酸化和多蛋白复合体的形成构成了细胞信号胞信号转导的基本机制，几乎所有的多的基本机制，几乎所有的多肽细胞生胞生长因子因子都是通都是通过此途径来激活此途径来激活细胞，刺激胞，刺激细胞生胞生长。DS与与损伤修复修复皮肤皮肤损伤后，后，许多多PGs迅速以某种迅速以某种细胞特定模式胞特定模式诱导产生生:黏黏结蛋白聚糖蛋白聚糖-1在在伤口口处的内皮的内皮细胞上数倍增胞上数倍增长，在，在高增生性的角高增生性的角质细胞上生成增加，而在表皮前沿的角胞上生成增加，而在表皮前沿的角质细胞上生成减少胞上生成减少;黏黏结蛋白聚糖一及核心蛋白聚糖在整个蛋白聚糖一及核心蛋白聚糖在整个真皮真皮层生成生成显著增加。著增加。对伤口部位的口部位的这些可溶性些可溶性PGs进行分析行分析发现其主要的其主要的GAG是是DS。DS与与损伤修复修复在在电子子显微微镜下下观察受察受伤皮肤核心蛋白聚糖分子在愈皮肤核心蛋白聚糖分子在愈合合过程中大小程中大小变化情况。化情况。发现核心蛋白聚糖可通核心蛋白聚糖可通过改改变其糖胺聚糖其糖胺聚糖DS链的的长短短调节胶原胶原纤维的生成及其的生成及其结构，即在初期构，即在初期DS链伸伸长，以便填充分布在以便填充分布在细小小纤维间的空隙。的空隙。但但这种伸种伸长是是暂时的，随着的，随着DS链长度的恢复，胶原度的恢复，胶原纤维束成熟，束成熟，损伤皮肤修复完成。皮肤修复完成。DS的制的制备与提取与提取传统的硫酸皮肤素制的硫酸皮肤素制备方法以方法以动物皮物皮层或牛肺或牛肺为原料，原料，特特别是水生生物是水生生物(如如鳕鱼、鮟鱇、鮟鱇鱼)的皮的皮层，通，通过酶降降解和酸碱沉淀的方式得到，最后再通解和酸碱沉淀的方式得到，最后再通过离子交离子交换层析析获得高得高纯度的硫酸皮肤素。度的硫酸皮肤素。3目前目前较为成熟的提取方法是从鮟鱇成熟的提取方法是从鮟鱇鱼皮中提取，再通皮中提取，再通过醇沉醇沉冻干后即可得硫酸皮肤素粗品，干后即可得硫酸皮肤素粗品，该法得到的硫法得到的硫酸皮肤素酸皮肤素为粗品灰色粉末状，粗品灰色粉末状，纯度度75%。3马继华.离子交换层析制备高纯度肝素和硫酸皮肤素D.华中科技大学,2013.碱提取法碱提取法碱提取法是基于碱性条件下，即采用不同碱提取法是基于碱性条件下，即采用不同浓度的碱溶液度的碱溶液(如如NaOH,KOH,Na2CO3,K2CO3。等。等)作作为浸提液，蛋白多糖中浸提液，蛋白多糖中连接接黏多糖和蛋白黏多糖和蛋白质的的O-糖苷糖苷键在在强碱作用下会碱作用下会发生生一消去反一消去反应，使糖使糖肽键断裂，黏多糖断裂，黏多糖变成游离状成游离状态从蛋白多糖中从蛋白多糖中释放出来。放出来。碱提取法通常包括两种途径。一种是碱提取法通常包括两种途径。一种是浓碱不加碱不加热法法;另一种是另一种是稀碱加稀碱加热法。法。提取效果，稀碱加提取效果，稀碱加热法提取率比法提取率比浓碱法要高。碱法要高。44向琼.猪肠粘膜硫酸皮肤素提取、纯化及抗凝性研究D.湖南农业大学,2013.碱提取法碱提取法在提取在提取过程中，随着提取液碱程中，随着提取液碱浓度的升高，黏多糖提取率也会随之升高，最度的升高，黏多糖提取率也会随之升高，最后达到平衡。后达到平衡。原因是碱原因是碱浓度一方面可促度一方面可促进组织的降解，另一方面也会促的降解，另一方面也会促进粘多糖的降解速粘多糖的降解速度随之增加。所以提高提取液度随之增加。所以提高提取液NaOH浓度可以度可以缩短提取短提取时间，但是当碱液达，但是当碱液达到一定到一定浓度度时，游离的，游离的单糖分子中糖分子中处于糖于糖链还原端的糖基在原端的糖基在浓碱碱环境下生成境下生成间糖酸和异糖酸而脱落，脱落的糖糖酸和异糖酸而脱落，脱落的糖类物物质发生副反生副反应，导致提取液致提取液颜色色变深深并出并出现异味，故而碱液达到一定异味，故而碱液达到一定浓度后粘多糖的提取率不再增加。度后粘多糖的提取率不再增加。此外，温度此外，温度对提取率也有影响。随着温度升高，提取率会升高，然后达到平提取率也有影响。随着温度升高，提取率会升高，然后达到平衡。衡。这是由于温度升高促是由于温度升高促进了蛋白了蛋白质和黏多糖的溶解，但是也会引起蛋白和黏多糖的溶解，但是也会引起蛋白质和黏多糖的分解并和黏多糖的分解并产生副反生副反应。碱提取法碱提取法多多酶水解体系可广泛水解水解体系可广泛水解组织中的蛋白中的蛋白质，尽可能的提取黏多，尽可能的提取黏多糖。糖。将碱提将碱提酶解解结合起来合起来应用于黏多糖的提取研究。用于黏多糖的提取研究。碱提碱提酶解解联合法既能避免氨基多糖在合法既能避免氨基多糖在强碱高温条件下降解，也碱高温条件下降解，也可使可使酶作用底物被水解充分，使得粘多糖最大程度上被作用底物被水解充分，使得粘多糖最大程度上被释放，放，且整个提取且整个提取过程可以控制在温和的条件下程可以控制在温和的条件下进行，从而保行，从而保证了黏了黏多糖的生理活性。多糖的生理活性。DS的的纯化化 经过碱提取和碱提取和酶解作用的多糖中存在游离蛋白解作用的多糖中存在游离蛋白质，可用，可用savage法、蛋白沉淀法、蛋白沉淀剂三三氯乙酸去除。乙酸去除。savage法的原理是根据蛋白法的原理是根据蛋白质在在氯仿等有机溶仿等有机溶剂中中变性的特点，性的特点，这种方法在避免多糖降解上有种方法在避免多糖降解上有较理想的效果，但效率不高，因理想的效果，但效率不高，因此只适于去除少量蛋白此只适于去除少量蛋白质的情况。的情况。而三而三氯乙酸法操作上乙酸法操作上较savage法而言要法而言要简便，但是有可能引起便，但是有可能引起某些多糖的降解。某些多糖的降解。有机溶有机溶剂法法 有机溶有机溶剂法是不同化学法是不同化学组分的溶解性差异，而将不同多糖相互分的溶解性差异，而将不同多糖相互分离的分离的纯化方法。化方法。酸性黏多糖含有的硫酸基、酸性黏多糖含有的硫酸基、羧基和基和羟基等基等亲水性基水性基团，使其易，使其易溶于水，不溶于乙醇、甲醇、丙醇和丙溶于水，不溶于乙醇、甲醇、丙醇和丙酮等有机溶等有机溶剂。一定条件下，采用乙醇沉淀法可得到一定条件下，采用乙醇沉淀法可得到纯度度为70%-78%的的单一多一多糖制品。同糖制品。同样的，采用甲醇和丙醇也可得到同的，采用甲醇和丙醇也可得到同样的效果。的效果。离子交离子交换色色谱法法 离子交离子交换色色谱法适用于各种酸性、中性黏多糖，早已在粘多糖法适用于各种酸性、中性黏多糖，早已在粘多糖的分的分级分离中广泛采用。分离中广泛采用。其原理是溶液中的硫酸多糖以聚阴离子的形式存在，采用阴离其原理是溶液中的硫酸多糖以聚阴离子的形式存在，采用阴离子交子交换剂对其交其交换吸附作用，再吸附作用，再选择合适的溶液合适的溶液进行洗脱，达行洗脱，达到其到其纯化的目的。化的目的。根据黏多糖中己糖根据黏多糖中己糖醛酸的酸的羧基和硫酸基的取向、基和硫酸基的取向、类型及数量差型及数量差异，异，选用不同离子用不同离子强度的度的NaCl溶液洗脱而分离。溶液洗脱而分离。离子交离子交换色色谱法相法相较于其它于其它许多分离方法的多分离方法的优点在于点在于样品上品上样前不必前不必浓缩。色。色谱柱从溶液中吸附多糖，就起到柱从溶液中吸附多糖，就起到浓缩的作用。的作用。小小结DS具有复具有复杂的生物活性，各种活性之的生物活性，各种活性之间彼此相关彼此相关联，DS的的结构与生物活性构与生物活性之之间存在着必然的存在着必然的联系。系。随着分析方法的不断改随着分析方法的不断改进，对于于DS及及DSPGs精确精确结构的了解将更加深入，构的了解将更加深入，对其其结构与功能的研究将会更加构与功能的研究将会更加彻底，在医学等底，在医学等领域的域的应用将更加广泛。用将更加广泛。