中藥免疫調節劑的研究和開發
關鍵詞：中藥 植物多糖 糖生物學 免疫調節
現代醫學、細胞生物學及分子生物學的發展，使人們認識到免疫系統的紊亂不僅會產生多種疾病，而且與人體衰老及老年人的多發病如腫瘤、高血壓、糖尿病甚至精神病的發生均有密切關系。愛滋病(AIDS)的危害，使人們對免疫缺損的嚴重后果有了更深刻的認識，因此尋找具有良好免疫調節作用的藥物已成為當代新藥的發展方向之一。
80年代以來，科學家們對植物多糖，特別是對中藥中的多糖研究產生了濃厚的興趣，至今已相繼報道了100多種具有免疫調節、抗腫瘤、抗病毒、抗感染、降血糖等多種生理活性的中藥多糖，有的已在臨床用于腫瘤、肝炎、心血管等疾病的輔助治療和康復，其中最重要的藥理作用當推免疫促進作用。已有的大量藥理和臨床應用表明，這些功能確切的多糖，其原生藥大多屬于補益類中藥，如人參多糖、黃芪多糖的原生藥人參、黃芪均是知名的補氣中藥；銀耳、枸杞子均是滋陰中藥，淫羊霍多糖、肉蓯蓉多糖的原生藥淫羊霍、肉蓯蓉是最常用的壯陽藥；當歸多糖、阿膠多糖的原生藥當歸、阿膠是最具傳統的補血中藥等等；還有牛膝多糖(Achyranthan,Abps)，近來的藥理研究和臨床應用均表明其具有顯著的免疫增強作用，它的原生藥牛膝是具有“強筋骨、治腰膝酸麻”功效的傳統中藥，而這些功效無不與免疫功能有關。至今中藥免疫調節劑絕大多數是免疫促進劑，而其有效成分為多糖或糖綴合物(glycoconjugates)，包括糖肽、蛋白多糖等。
1 中藥免疫調節劑的研究水平隨著糖生物學的發展而不斷提高
在生命科學研究領域里，糖生物學一直是該領域的研究前沿和熱點。國外近期的研究表明，參與細胞與細胞、細胞與基質相互作用的主要細胞粘附分子絕大多數是糖綴合物，盡管目前對糖鏈在細胞識別和粘附分子中的作用仍未完全闡明，但生物體內的這些細胞粘附分子的重要性和藥用潛力已展現出巨大的誘人前景。如1990年發現的E-Selectin，即血管內皮細胞-白細胞粘附分子，能識別白細胞表面唾液酸化的四糖分子SLex,當組織受到損傷或感染時，白細胞與內皮細胞粘附，然后沿壁滾動穿過血管壁進入受損組織以殺滅入侵的病原體。再如癌細胞的轉移、病原體的感染等過程也是通過糖蛋白的介導，而糖鏈參與其識別和粘附。國外曾報道通過某些多肽或糖類化合物進行阻斷實驗性肺癌的轉移，取得了一些可喜進展，當然要達到臨床應用尚有較大距離。國內近20年來對大量中草藥來源的多糖及糖綴合物，如黃芪多糖、牛膝多糖、豬苓多糖以及枸杞子糖綴合物等近百種多糖進行了化學和廣泛的活性研究，相繼報道了這些多糖及糖綴合物具有免疫調節、抗腫瘤、降血糖等多方面的藥理作用，有的已在臨床應用，為創制新藥邁出了堅實的一步。如牛膝多糖，它是從中藥牛膝中分離得到的一種小分子量多糖化合物，自1983年以來我們對它進行了系統的藥學、藥理學和毒理學的研究，并進行了臨床預試驗。藥效學的研究表明，牛膝多糖具有顯著的增強機體免疫功能的作用，它能升高血清溶血素和脾臟內抗體形成細胞數，提高血清免疫球蛋白IgG水平；能激活網狀內皮系統的吞噬功能，激活巨噬細胞促進TNF和IL-2的生成；促進淋巴細胞增殖，增強NK細胞和CTL細胞的活性。臨床預試驗結果表明，牛膝多糖在體內具有CSF樣作用，對治療腫瘤患者因化療和放療引起的白細胞下降的有效率可達97%,并同時可恢復免疫系統的損傷。臨床預試驗結果還表明，牛膝多糖對慢性肝炎患者能恢復其肝功能，并能顯著改善患者的體征如胃納、乏力、黃疸等。毒理試驗表明，牛膝多糖幾乎無毒性，最大耐受性試驗一次劑量大于20g/kg(口服有效劑量為0.5g/kg)。大鼠以5g/kg的極限劑量連續灌胃喂養90d，其活動、耗食量、體重、血常規、血液生化、主要臟器重量以及病理切片等除白細胞明顯升高外(升高值均在正常范圍內)均無明顯毒性反應。牛膝多糖的純度可達98%以上，易溶于水，與一些國內外已在臨床使用的多糖類藥物如香菇多糖、云芝糖肽等相比，具有分子量小、無抗原性、水溶性好、人體易吸收、生化提取、質量穩定、人工栽培、資源豐富等優點。其全分子化學結構已被測定，1995年被批準列為國家新藥研究的“1035工程”預選項目。再如枸杞多糖曾有多家單位報道具有免疫活性，有的已制成保健品上市銷售，但從化學角度講，它還是一種粗提取物，內含多種雜質。我們自1987年對枸杞子中的免疫活性有效成分進行了較系統的研究，從生藥枸杞子中先后分離、純化到5個糖肽類化合物，分別命名為LbGP1～LbGP5，這5個糖肽類化合物均易溶于水，具有很強的免疫活性，小鼠口服有效劑量僅1～2mg/kg，而且不同的枸杞糖肽其免疫活性的表現形式也不相同，有的表現為細胞免疫功能強，有的表現為體液免疫功能強，而有的還具有顯著的抗脂質過氧化作用，抑制LDL的氧化。這些糖肽類化合物的結構分析表明，它們的共同特點是多糖含量高，有的可高達90%，我們已測定了其中3個枸杞糖肽化合物的多糖結構。初步的結構與功能關系的研究表明，這些多糖結構有其共性，即均以Ara為末端，但也各具個性，有的主鏈是β1→6連結，有的是β1→4連結，有的還結合色素。藥理研究結果還表明這些糖肽類化合物中不但整體分子具有免疫活性，而且分子中的多糖鏈也具有免疫活性，有的比整體分子的作用還要強，這些研究結果對從分子水平上闡明枸杞子的藥理作用和作用機制是很有意義的。
2 中藥免疫調節劑的作用方式和途徑
通過調節機體的免疫功能來達到防治疾病的目的，這是免疫治療學的基礎。大量研究表明，中藥免疫調節劑對機體的作用，主要通過以下幾個途徑：①激活巨噬細胞和T，B淋巴細胞；②激活網狀內皮系統和補體；③誘生多種細胞因子，如：促進干擾素生成、促進白細胞介素生成、誘生腫瘤壞死因子等。
近期的研究表明，中藥免疫調節劑在體內的作用不僅只與免疫系統的作用有關，而且與神經內分泌系統的作用也密切相關。最近，中國醫科院李電東教授通過對牛膝多糖的免疫調節作用機制的研究，認為牛膝多糖是通過作用于體內神經內分泌免疫網絡而發揮其免疫調節作用的。實驗中發現牛膝多糖在體內能增強LPS誘導MΦ分泌TNF-α的作用，而在體外沒有這種增強效應，同時發現牛膝多糖能促進PMΦ產生NO和提高NO合成酶NOS的活性，NO是第二信使，具有類似神經遞質的信息傳遞功能。美國的3位科學家羅伯特.弗奇戈特、路易斯.伊格納羅和弗里德.默拉德因發現NO是心血管系統中傳播信號的分子，某些細胞可以產生NO，這些NO從這些細胞中穿出后，作用于其他細胞，并能控制其他細胞的行為，而被授于1998年的諾貝爾醫學獎。牛膝多糖的實驗也證實了Besedovskg于1977年提出的神經內分泌免疫調節(neuroendocrine-immuno-modulation,NIM)網絡系統，說明免疫系統與神經內分泌系統在結構與功能上具有密切的關系，在神經內分泌與免疫系統之間有一個由多種神經遞質、激素和免疫活性物質(如細胞因子)構成的完整調節網絡，共同維持機體免疫功能使其處于既靈敏又穩定的平衡狀態(健康狀態)。
3 中藥免疫調節劑的結構與功能及目前研究開發中存在的主要問題
中藥免疫調節劑的結構與功能，主要是多糖的結構與功能關系，至今并不十分清楚，但高級結構對功能的影響比一級結構還重要，這一點已成為科學家們的共識，而決定高級結構的重要因素是多糖分子鏈內和鏈外的氫鍵。經X射線分析，表明香菇多糖及裂褶多糖均具β-三股繩狀螺旋型立體構型。如果在香菇多糖中加入尿素或二甲亞砜，使分子的立體構型發生改變，則其活性也就喪失；另一方面，主鏈結構同是β-1,3,又有β-1,6側鏈的葡聚糖，有些具有強的活性，而有些卻無活性。如香菇多糖以1mg/kg劑量給藥，抗S-180肉瘤活性幾乎為100％，云芝多糖抗腫瘤活性>90%，豬苓多糖抗肺鱗癌活性為80％。而茯苓多糖、昆布多糖化學結構雖然與香菇多糖相似，但它們無抗腫瘤活性。昆布多糖給藥劑量高達25mg/kg(為香菇多糖的25倍)，其抗S-180的活性僅為1.5%；但如果將茯苓多糖中的一些β-1,6支鏈，用類似過碘酸氧化、Smith降解的方法將其切去，結果獲得了具有強烈抗腫瘤活性的多糖，稱為次茯苓多糖；如果再將次茯苓多糖-羧甲基化，其活性就更高。
除了立體構型是決定多糖生物活性的決定因素之外，多糖的分子量、取代基、溶解度、粘度，甚至給藥劑量、給藥途徑等也能影響其生物活性。如相對分子質量為9萬左右的右旋糖酐具有一定的活性，但它的活性隨著大于或小于此相對分子質量而迅速降低。多糖分子中的取代基對多糖的活性影響很大，如牛膝多糖沒有抗病毒活性，經過化學修飾，在多糖分子中引入一定量的硫酸基團，則它就具有較強的抗乙型肝炎病毒HBsAg和HBeAg的活性。多糖的溶解度對活性也有影響，如β(1→3)-D-葡聚糖cardlan不溶于水，如果將它部分羧甲基化后，使其水溶性提高，則它的抗腫瘤活性也明顯提高。多糖的粘度有時會影響實際使用，如裂褶多糖是一個很有應用前景的抗腫瘤藥物，但起初因為粘度太大，無法臨床使用，后來通過部分解聚，使其分子量降低，粘度也隨之減小。但由于其基本重復結構不變，從而仍保持抗腫瘤活性，已提供臨床使用。近來，多糖受體的發現，對闡明其作用機制有重要意義。當多糖與受體作用時，只有分子中的幾個寡聚糖片段與受體結合，因此可以推測，多糖象蛋白質和酶一樣，可能在多糖分子中存在一個或幾個寡糖片段的“活性中心”，如有報道認為分子量為50萬的香菇多糖，其分子中的七糖重復單元是它的“活性中心”，肝素的抗凝血活性僅取決于一個五糖片段，當然這種“活性中心”的假設還有待于更多的實驗驗證。
目前無論是國內還是國外，中藥免疫調節劑的研究領域里存在幾個重要問題有待于深入研究：①目前用于實驗藥理學研究的中藥免疫調節劑，大多數是一些粗制劑，這使得要在分子水平上闡明它們的藥理作用和作用機制受到了很大的限制；②國內雖有不少的中藥免疫調節劑已應用于臨床，但由于其化學結構不明確，質量也很難控制，造成藥效重復性較差，不符合國際規范，因而難以進入國際市場；③作為中藥免疫調節劑的多糖及糖綴合物的結構測定本身因分離、純化及研究技術的限制仍有很多困難，因而諸如寡糖和多糖的立體結構、結構與功能的關系、寡糖是否是多糖發揮藥理作用的最小單位、是否就是多糖的活性片斷等等問題均未得到闡明，因此加強這方面的研究非常必要。選擇作用可靠、化學結構明確的中藥免疫調節劑，在分離、純化及確定其化學結構的基礎上，開展活性及作用機制的研究，不僅能在分子水平上揭示這些天然免疫調節劑的藥理作用、闡明結構與功能的關系有重要意義，而且對創制具有我國特色、并能符合國際規范的新藥有重要的指導意義。
4 中藥免疫調節劑的開發、應用及發展趨勢
近20年來，中藥免疫調節劑因其獨特的功能和低毒性，已在以下幾個方面得到開發和應用。
4.1 抗腫瘤藥 將多糖作為抗腫瘤藥是由于人們對當前癌癥化療藥物不滿意。雖然化學家們合成了無數個對癌細胞有相當強殺傷作用的化合物，但在殺死癌細胞的同時也同樣損傷正常細胞，臨床上表現出很多副作用，特別是化療藥物對患者免疫系統造成損害，因此多糖類免疫調節劑在腫瘤的治療上很有吸引力，尤其是它可與一些抗癌藥如5-FU、環磷酰胺等合用，可恢復由化療所導致的免疫功能低下，增強抗腫瘤的作用。如香菇多糖1986年在日本上市，我國衛生部也于1996年批準生產香菇多糖制劑。目前除香菇多糖外已有不少免疫調節劑作為抗腫瘤免疫治療藥物正式用于臨床，其中有代表性的如裂褶多糖、云芝多糖、豬苓多糖等。據不完全統計，來源于植物的抗癌制劑已占抗癌劑總數的32.5%。
4.2 抗病毒藥 近年來發現硫酸化多糖，如硫酸葡聚糖、角叉菜膠、肝素、硫酸軟骨素等對HIV有抑制作用。其作用機制可能有3種途徑：①硫酸化多糖能抑制逆轉錄酶的活性，而HIV是一種逆轉錄酶病毒；②能抑制靶細胞與病毒的結合；③能增強機體免疫功能，這可能是多糖在整體狀況下抗HIV的重要機制之一。Ito報告，硫酸化葡聚糖可抑制HIV與靶細胞的結合，當多糖濃度為10，5和2.5mg/L時，HIV與MT-4培養細胞的結合有95%以上被抑制。硫酸化多糖抑制HIV的作用，不僅與濃度呈量-效關系，而且與分子中硫酸鹽含量有關，含量愈高，其抗HIV的作用愈強，不含硫酸鹽的葡聚糖對HIV的復制無抑制作用。實驗證明，硫酸鹽陰離子對硫酸化多糖抑制HIV是必需的離子結構。最近Tabba從堇菜屬植物(violayedoensis)和中藥夏枯草中分離出來的硫酸化多糖都具有抗HIV作用，后者對HIV致H9細胞損傷的最小抑制濃度為1.4～2.8mg/L?？茖W家們還進一步發現硫酸化多糖能從多個環節和步驟上干擾HIV對宿主細胞的侵襲，并對HIV有很高的選擇性抑制作用。Veno經體外實驗表明，硫酸化葡聚糖與AZT有協同抗HIV作用。由此推測，若硫酸化葡聚糖(右旋糖酐)與AZT合并用于AIDS患者，可以減少AZT的用藥劑量和降低毒副作用。在美國硫酸化右旋糖酐和多硫酸聚戊糖已進入I期臨床試驗，在德國人工合成的木聚糖(Hoe/Bay946)也已試用于臨床。給30名帶病毒者連續用Hoe/Bay946治療4個月，結果發現此藥可被患者很好的耐受，沒有大的毒副反應，是一個很有前途的藥物。目前現有抗AIDS的藥物，如AZT，ddc和天花粉蛋白等毒性均較大，存在著嚴重的毒副作用。為此，國外近來采用稱謂“雞尾酒”式的復合用藥來提高治療效果和減輕副反應，取得了較好結果，而多糖類的免疫調節劑是很有希望成為這類“雞尾酒”的一種調制劑。
4.3 延緩衰老藥 到目前為止，對衰老發生的機制有眾多的學說，如遺傳學說、自由基學說、交聯學說以及免疫功能下降學說等等。其中持免疫功能學說的科學家認為：免疫功能具有增齡性變化，即年齡增大，其免疫功能下降或紊亂，結果胸腺萎縮，T細胞損耗，從而導致機體衰老，壽命縮短。由于中藥免疫調節劑可以增強老年人的免疫功能，因此很有希望將它們作為延緩衰老藥應用于臨床。近十多年來，化學家們已從扶正固本等補益類中藥中得到了多種多糖類化合物，不但能促進機體的免疫功能，而且證實了有些多糖確實有抗老延壽的作用。如刺五加多糖可延長果蠅平均壽命11.7%～23.0％；藥理證明從枸杞子中提取出來的一種枸杞子多糖復合物，不但具有很強的免疫活性，而且有顯著的抗衰老作用，實驗表明，它可延長家蠶五齡壽命5.14%。
但由于開發新藥的周期長、投資大，因而國內許多公司和廠家首先考慮將中藥免疫調節劑開發為具有多種保健功能的藥品或食品，其名目繁多，僅1998年向衛生部申報的保健食品就有數百種之多，其中大部分含中藥免疫調節劑。今后一個時期內，中藥免疫調節劑的發展，將有以下幾個趨勢：①從單味中藥多糖的研究向中藥復方多糖體系的研究發展；②從單一免疫系統作用的研究向神經內分泌免疫網絡作用的研究發展；③從藥品向食品，從治療向保健發展。
中藥是我國的醫藥寶庫，當前又是我國創制新藥的一個重要源泉，要與國際接軌，進行可持續性發展，中藥現代化是中藥發展的必由之路。而中藥免疫調節劑的研究無論是在藥學還是藥理學方面都已取得明顯的進步，它的深入研究和開發將成為中藥現代化的一個典范。
