唾液酸生物活性及其应用的研究进展

1、中国食物与营养 2011,17(7:64-68Food and Nutrition in China唾液酸生物活性及其应用的研究进展魏冬旭1,2，江连洲1，王 辰1，王中江1(1东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030；2 黑龙江出入境检验检疫局，哈尔滨 150001摘 要：对唾液酸的来源、检测手段、生物活性及其在食品医药领域应用等方面的研究进行了综述，并对其未来的发展方向进行了展望。关键词：唾液酸；生物活性；测定方法；应用进展早在1957年，Blix就从颌下腺粘蛋白中分离出唾液酸（Sialic acid），并建立了唾液酸的命名规则，但在很长时期内人们对其生理功能了解甚少，其化学结构在196

2、0年才被确切地测定出来。随着现代物理学、化学和生命科学技术的飞速发展，唾液酸的生理活性已逐渐被认识，并可能在不久的将来得到应用。本文就近年来唾液酸的生物活性及其应用方面的研究进展进行了较全面的综述。1OH OHOOHAcHNOH附图 唾液酸（SA）的结构OH COOH1 唾液酸的来源唾液酸（Sialic acid，SA）是九碳糖神经氨酸酰化物的总称。唾液酸在自然界分布很广，已经发现许多生物体内存在唾液酸，它通常位于细胞膜最外层的糖类部分和分泌的糖复合物（糖脂、糖蛋白和脂多糖）的关键位置，是糖复合物结构和功能多样化的重要物质基础2,3。随着生物进化程度的升高，唾液酸在生物体内的含量不断增加，进化

3、程度较低的生物，如原生动物、环节动物、节肢动物等均极少有唾液酸的存在。在脊椎动物和哺乳动物体内普遍存在唾液酸，人体中脑的唾液酸含量最高，人脑灰质中的唾液酸含量是肝、肺等内脏器官的15倍4。唾液酸的主要食物来源是母乳，在牛奶、鸡蛋和奶酪中也存在唾液酸。至今自然界中被报道的唾液酸有30多种5，最常见的是N-乙酰基神经氨酸（N-acetylneuraminic acid , NANA），其结构如附图所示。相色谱质谱联用技术等9。这些技术可用于生物样品的分离和测定，还能区分不同类型的唾液酸，为唾液酸在生物学方面的研究提供了更好的手段。2.1 分光光度法唾液酸与一些试剂反应能产生颜色，可用于直接定性检测

4、和定量测定。这些试剂包括硫代巴比妥酸、R-试剂和间苯二酚-过碘酸/盐酸等。游离唾液酸被过碘酸氧化生成-甲酰丙酮酸，后者与2-硫代巴比妥酸反应生成有色物质，在549nm处有最大吸收峰10。由于过碘酸氧化以酮苷形式结合的唾液酸生成结合的醛，后者可与间苯二酚生成很强的颜色，其最大吸收峰在630nm。此外，唾液酸的C8上如有三碳的侧链取代基时则过碘酸不能和该化合物发生反应11。但这些方法的特异性仍不太强，定量时只能测定总唾液酸含量。2.2 薄层分析法展开剂正丙醇饱和氨水水=612.5；显色剂：间苯二酚-盐酸试剂（与唾液酸分析试剂相同）。将点好样品的层析板置于盛有展开剂的层析缸，密闭式展开，溶剂前沿距层

5、析板上端1cm时取出，在室温下挥发干，用喷雾器喷洒显色剂，再在110烘箱显色，待层析板呈现蓝紫色斑点取出。2 唾液酸的测定方法唾液酸的物理分析方法很多，有分光光度法、薄层层析法6、高效液相色谱法7、核磁共振法8和高效液基金项目：国家自然科学基金项目“大豆球蛋白亚基组分和空间构象与表面疏水性构效关系研究”（项目编号：C200101）。作者简介：魏冬旭(1983 ，女，河北昌黎县人，助理工程师，在读博士，研究方向为植物蛋白工程。通信作者：江连洲第7期魏冬旭等：唾液酸生物活性及其应用的研究进展652.3 高效液相色谱法12唾液酸的色谱分析主要包括采用RP-HPLC检测无标记的唾液酸和HPLC荧光检测

6、器检测唾液酸的衍生物。2009年，冯婷玉等建立了燕窝中唾液酸的柱前衍生二极管阵列/荧光检测器（DAD/FLD）串联的反相高效液相色谱检测的方法。该方法以邻苯二氨盐酸盐为衍生化试剂，采用C18柱分离，四氢呋喃溶液-乙腈为流动相等度洗脱，检出限为0.2g/mL(DAD、0.005g/mL(FLD。结果表明，此方法灵敏度高、重复性好、分析速度快，可准确检测燕窝等样品中唾液酸的含量。2008年，冯君等采用RP-HPLC法，以邻苯二胺盐酸盐(OPD为衍生化试剂测定了牛奶中与蛋白质结合的唾液酸含量并初步揭示了其动态变化规律，回收率为90 107，RSD为1.2。2.4 液相色谱-质谱法2008年，栗晖等利

7、用液相色谱-质谱法对奶粉中唾液酸含量进行了测定，以氢氧化四丁基铵水溶液-甲醇为流动相进行梯度洗脱，三重四极杆质谱采用负离子模式，检出限为0.06 mg/L，相对标准偏差小于10。结果表明，此方法准确、简单、灵敏度高，可广泛应用于奶粉、牛奶及母乳中唾液酸的含量测定。速度。这种信息传递及神经冲动的传导必须通过突触来实现，可见稳定的突触连接是记忆力形成的结构基础，而唾液酸正是作用于大脑细胞膜及突触的脑部营养素15。这就意味着SA在神经系统中担负着特殊使命，它可促进神经细胞的分化、发育和神经再生作用，参与突触传递、维持细胞的正常机能，参与记忆学习功能。动物实验研究表明，神经节苷脂水平的降低与早期营养不

8、良和学习能力降低有关，而补充唾液酸可以提高动物的学习行为。从10个星期的胎儿到5岁的儿童，大脑神经节苷脂的浓度大约增加了3倍。虽然所有的哺乳动物包括人类都可以在其组织中利用单糖前体自身合成唾液酸，但婴儿和其它动物的哺乳儿的合成唾液酸的能力却很低。所以，在婴儿期唾液酸被认为是一种有利于大脑发育的不可缺少的营养物。婴幼儿自身合成的唾液酸并不足够，研究发现外源性唾液酸，即通过饮食补充唾液酸可以增加脑部唾液酸含量。足够的唾液酸供应对于低出生体重儿脑功能的正常发育可能尤其重要。在另一项对于母乳喂养儿和人工喂养儿的比较研究中发现，母乳喂养儿唾液中唾液酸含量比人工喂养儿高。婴儿出生后，母乳中的唾液酸对于保证

9、他们的正常发育至关重要。调查显示，分娩后母亲体内唾液酸水平随着时间的推移呈下降趋势。因此，在孕期及孕后持续摄入足量唾液酸，可以帮助维持体内的唾液酸水平。不仅如此，唾液酸的含量还与DHA的含量有着明显的相关性，这表明，它极有可能与婴儿的脑结构和脑功能发育有关，可能两者都对早期脑发育有益。大脑的生长和成熟与唾液酸所参与形成的酸性糖脂与蛋白含量的增加有关，而衰老和先天性发育迟缓综合征与其含量下降有关。通过动物实验发现，在没有唾液酸或唾液酸含量很低的情况下，实验动物的学习及记忆能力均大大下降。3.3 抗病毒、抗肿瘤糖缀合物末端的唾液酸可以有效抑制细胞表面上一些重要的抗原位点和识别标记，从而保护这些糖缀

10、合物不被周围的免疫系统识别和降解。唾液酸不仅具有“诱导”入侵病菌的作用，它还可以阻止病菌入侵。唾液酸同时也是流感病毒的受体，是流感病毒结合在黏液细胞中的结合位点。微生物/恶性细胞已经通过其细胞表面的唾液酸化利用了这一现象，从而受到人和细胞免疫系统的保护。最近，Van ltzslein研究组16研究发现，唾液酸的衍生物4-氨基或4-胍基2-去氧-2,3-去氢唾液酸不仅在体外，而且在体内经鼻粘膜给药也具有较强的抗流感病毒A、B活性。另据报道，SA的9-乙酰化物具有抗流感病毒C活性14，SA的类似物Siastatin B衍生物具有抗人自身免疫缺陷病毒作用，可用于治疗艾滋病。3 唾液酸的生物活性唾液酸

11、的生物学功能是多样性的，基本上可以分为3类：唾液酸本身能被识别的受体作用、细胞之间的信息传递和通过阻止或减弱细胞或分子对其特异性识别部位的接触所起到的掩蔽作用13。3.1 抗识别在分子和细胞之间、细胞和细胞之间及细胞和外界之间，糖链末端的唾液酸既可以作为识别位点，也可以掩蔽识别位点。通过糖苷键连接在糖缀合物末端的SA能有效地阻止细胞表面上一些重要的抗原位点和识别标记14，从而保护这些糖缀合物不被周围的免疫系统识别和降解。新生的细胞中SA的含量要明显高于衰老的细胞。进一步的实验发现，用唾液酸苷酶处理过的细胞注入体内后会在几小时内死亡，而正常的细胞的寿命却为120d，这说明SA参与了细胞生命周期的

12、调控。3.2 提高婴儿记忆力和智力人们的学习和记忆的形成都离不开唾液酸，唾液酸是大脑神经节苷脂和糖蛋白的结构和功能上的重要组成部分。神经节苷脂主要集中在大脑皮层中，同时它也在神经突触的形成和神经中枢传导过程中起着关键的作用。人体内唾液酸在脑中含量最高。记忆力作为神经系统功能表现在对外界刺激的反应程度和神经冲动的传导66中国食物与营养第17卷细胞表面唾液酸含量与细胞恶性程度有关，即细胞膜表面唾液酸含量高的肿瘤细胞，肿瘤转移性也高17。表面被神经节糖苷或SA修饰的脂质体在抗肿瘤化学治疗中有作用，这是因为SA能逃避免疫系统对脂质体的清除，从而延长了脂质体的作用时间。许多文献报道，恶性肿瘤患者、心血管

13、疾病患者以及某些炎症病人体液中SA含量升高，国内学者对人体唾液酸含量持续升高来诊断肿瘤的研究已逐渐确定，认为它可以作为早期肿瘤的筛选指标。3.4 抑制白细胞粘附和消炎组织发炎或受到损伤时，白细胞聚集到发炎组织周围，发挥抗菌消炎作用18。20世纪90年代，美国的科学家发现白细胞的聚集与细胞黏附过程有关，而细胞黏附过程与白细胞表面的一个含SA的四糖(Sialyl Lewis和血管内皮细胞的E-选择素(E-Selectin有关。炎症发生时，内皮细胞受细胞活素(Cytokins刺激产生E-Selectin，它能识别白细胞表面的Sialyl Lewis，并与之结合，使白细胞粘附于血管内皮，进而通过血管内

14、皮到达炎症组织。因而合成一些结构更简单且比Sialyl Lewis更有效的SA衍生物作为抗黏附药以治疗炎症将成为研究的热点。3.5 抗老年痴呆唾液酸在脑中含量很高，脑中大量存在的SA与神经细胞的生长和突起延长有关。一些神经性疾病，如早老性痴呆(Alzheimers病、老年痴呆症以及精神分裂症患者血液或脑中的SA含量下降19。由于唾液酸在细胞表面的位置保护了大分子和细胞免受酶和免疫的攻击并促进了内在免疫，使得细胞作为“自我”而防止免疫系统的激活。经药物治疗康复后，其含量又显正常，由此表明SA能参与神经活动。单唾液酸神经节苷酯对于治疗脑缺血、帕金森症、Alzheimer症和神经创伤也有一定功效。最

15、近，人们试图合成一些SA衍生物，用于某些神经性疾病的治疗。液酸对于学习能力的提高起着重要的作用。Carlson 和House 21给实验鼠口服和腹膜注射唾液酸也得到了相似的结果。但是对于成年鼠其作用很小(脑发育已完成。很多的科学研究都证明，母乳喂养的婴儿能够从母乳中摄取大量的唾液酸，其有可能促进神经节苷脂和在体液、组织和配糖体中的糖蛋白的唾液酸化，同时进一步显示出母乳喂养对婴儿的神经系统和智力的发育要优于奶粉喂养。研究表明，人脑发育的黄金期是在妊娠至2岁。这个阶段是脑细胞数量调整、体积增大、功能完善、神经联结网络形成的关键时期。 因此，聪明的妈妈自然会在孕期就注意摄入足量的唾液酸。而在宝宝诞生

16、后，母乳则是为宝宝补充唾液酸的有效途径，因为每mL母乳中含有约0.31.5mg的唾液酸。然而，新生儿的肝脏发育尚不成熟，加上大脑快速生长发育的需要，可能自身合成的唾液酸很有限，对早产儿尤其如此。研究发现，可以通过饮食补充外源性唾液酸以增加脑部唾液酸含量。这也预示着在婴儿奶粉，特别是针对早产儿的婴儿奶粉中添加唾液酸非常有可能有效地促进他们的神经系统和大脑的发育，同时进一步影响他们在生长发育早期的智力发育。正是认识到了婴儿配方奶粉中含量较低的唾液酸水平是现代婴儿营养学中值得改进的部分，目前有的厂商如美赞臣公司等已经抓住先机，在其配方奶粉中提高了唾液酸含量，使其更接近母乳的黄金标准22。 日本大洋化

17、学公司的蛋黄唾液酸低聚糖是用蛋黄制取的一种功能性碳水化合物,可作为婴儿的食品配料和营养增补剂23。4.2 唾液酸在医药领域中的应用近年来的研究发现，SA及其衍生物在抑制唾液酸酶与抗流感病毒24、抗轮状病毒25、抗腺病毒26、抗呼吸道合胞病毒27、抗副流感病毒28等方面有重要的作用。N-乙酰神经氨酸(唾液酸的一种对病毒从感染的宿主细胞中释放新复制的病毒颗粒具有重要的作用。通过抑制N-乙酰神经氨酸可以干扰和阻止病毒的复制，达到治疗流感的目的。目前，以唾液酸为母体化合物进行NA抑制剂的研究成为抗流感药物研究的热点，已有2种治疗效果较好的药物扎那米韦(zanamivir,商品名Relenza和奥司米韦

18、(oseltamivir,商品名Tamiflu上市，其中zanamivir是以N-乙酰神经氨酸为前体合成的，而oseltamivir则是以莽草酸为原料经过10步反应得到的29。美国某医药公司目前正在研究用唾液酸抗粘附药物来对付幽门螺旋杆菌以治疗胃溃疡和十二指肠溃疡30。英国的某公司临床实验了聚唾液酸化干扰素，发现其效果比PEG化的干扰素的半衰期更长31。最近与印度血清研究所(Serum Institute of India LTD1合作生产聚唾液酸，并4 唾液酸在食品、医药领域中的应用近年来，随着人们对唾液酸生物学功能的了解和认识得越来越多，以唾液酸为先导进行生物活性物质的探索已成为研究的一个

19、新领域，唾液酸及其衍生物在食品、保健品和医药上的应用有着日益广阔的发展前景。4.1 唾液酸在婴幼儿配方乳粉中的应用近20年来，针对在婴幼儿期外界补充唾液酸对智力发展的影响进行了大量的科学研究。在对小猪的实验中，外界补充唾液酸可以明显增加大脑和小脑的神经节苷脂和糖蛋白中唾液酸的含量，其有力地提高它们在迷宫测试(一种智力测试中的得分20。此结果表明，脑唾第7期魏冬旭等：唾液酸生物活性及其应用的研究进展67且获得550万美元的风险资金用于开发治疗糖尿病、肺炎球菌感染和丙肝药物的聚唾液酸控释的药物。13张世民. 复合末端唾液酸功能的双重性能受体作用和掩蔽作用. 生命的化学，1991, 11(5:17-

20、19.14张春，刘艺. 唾液酸的生物学功能及临床意义. 哈尔滨医科大学报，1990, 24(6:500-502.15Muhsin Karim, Bing Wang. Is sialic acid in milk food forthe brain. Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Resources, 2006, 18(1:1-11.16Von hzslein M, Wu WY, Kok GB,et al. Rotional designof potent sialidase-based inhibi

21、tors of in-fluenzavirus replication. Nature, 1993, 383:418.17Lever W G, DischofbergerN, WebsterR. Cracking the fluvirus. ScienceAmerica, 1999, 248(4:28-34.5 展望尽管目前对于唾液酸的研究才刚刚起步，唾液酸对许多人来说还是个陌生的名字，但这个陌生而微妙的物质却是与DHA(二十二碳六烯酸一样，对幼儿的脑部发育起着不可忽视的作用，并且在抗炎、抗病毒、抗衰老性痴呆、抗识别等方面也起着十分重要的作用。随着人们对唾液酸生物学活性和应用的进一步研究和了解

22、，由唾液酸及其衍生物生产的药物或其它产品将应运而生。参考文献1Blix F G, Gottscharlk A, Klenk E. Proposed nomenclaturein the field ofneuraminic and sialic acid. Nature, 1957, 179:1088.2Gwo- Jenn Shen, Arun K Datta, Masayuki Izum, etal.Expression of - 2, 9/- 2, 8 - polysialyltransferase from Escherichia coli K92. J Biol Chem, 1999,

23、 274 (49: 35, 139-146.3R Schauer·Victor Ginsburg s influence on my researchof the role of sialic acids in biological recognition. ABB, 2004, 426: 132-141.4VimrE, Steenbergen S. Biosynthesis of the polysialic acidcapsulein E coliK1. J IndMicrobiol, 1995, 15:352-360.5VarkiA, CummingsR, Esko J, et

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29、24Matrosovich M, Klenk HD. Natural and synthetic SialicAcid containing inhibitors of influenza virus receptor binding. Rev Med Virol, 2003, 13(2:85-97.25Ciarlet M, Ludert E. Initial interaction of Rotavirusstrains with N-Acetylneuraminic (Sialic Acid residues on the cell surface correlates with VP4

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31、therapyfor respiratory syncytical virus infections. Expert Opin Investig Drugs, 2000, 9(2:221-235.中国食物与营养 2011,17(7:68-70Food and Nutrition in China姬松茸多糖对糖尿病大鼠视网膜细胞凋亡的影响杨旭东，张 杰，崔荣军（牡丹江医学院，黑龙江牡丹江 157011）摘 要：目的：探讨姬松茸多糖对糖尿病大鼠视网膜病变的保护作用及其作用机制。方法：将W i s t a r 大鼠随机分为5组，A：正常对照组；B：模型组；C：8姬松茸多糖组；D：4姬松茸多糖组；E：

32、2姬松茸多糖组。8周后，琼脂糖凝胶电泳检测细胞凋亡，RT-PCR观察Bax 基因、Survivin基因的表达。结果：与模型组比较，姬松茸多糖组视网膜细胞凋亡明显减少，Survivin表达上调，Bax表达降低。结论：姬松茸多糖对糖尿病大鼠视网膜组织保护作用的机制可能与抑制视网膜组织细胞凋亡及上调Survivin 基因，降低Bax 基因表达有关。关键词：姬松茸多糖；细胞凋亡；Bax基因；Survivin基因；糖尿病视网膜病变糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy，DR是糖尿病的主要慢性并发症之一，也是常见的视网膜血管病，其发病机制尚不十分明了。细胞凋亡在DR发生发展中的作用已

33、逐渐受到大家的重视。姬松茸（Agaricus含量非常丰富，姬松茸多糖作为其主要有效成分，具有增强机体免疫力、抗肿瘤、抗病毒、降血糖等作用1-2。本实验对姬松茸多糖对糖尿病大鼠视网膜病变的保护作用及其机制进行了初步研究，为临床应用姬松茸多糖治疗糖尿病视网膜病变提供理论及实验依据。blazei Murill），为蘑菇科蘑菇属真菌，其蛋白质和糖类基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（编号：11511427）。作者简介：杨旭东（1974 ），男，河北省秦皇岛人，硕士，研究方向为药物的药理与毒理。28Suzuki t, Ikeda K, Koyama N,et al.Inhibition of humanparainfluenza virus type 1 sialidase by analogs of Neu5Ac2en. Glycoconj J, 2001, 18(4:331-33