IJBM ：香菇多糖-基于原子力显微镜的香菇多糖注射液构象及免疫活性研究

今天小编为大家介绍的是发表于《International journal of Biological Macromolecules》（IJBM），由澳门大学李绍平教授团队完成的研究论文《基于原子力显微镜的香菇多糖注射液构象及免疫活性研究》。该研究首次利用原子力显微镜（AFM）结合自主开发的 MATLAB 程序，精准表征不同厂家香菇多糖注射液的构象特征，明确三螺旋结构与免疫活性的强相关性，为香菇多糖注射液的质量评价提供了新型精准方法。

香菇多糖是从香菇中提取的大分子中性多糖，核心结构为 β-(1,6) 支链 β-(1,3) 葡聚糖，其三螺旋结构和分子量是质量评价的关键指标，且与免疫活性密切相关。原子力显微镜（AFM）具有＜1 nm 的高分辨率，可在非真空条件下实现生物聚合物单分子水平的原位可视化，已用于多糖形态表征，但尚未对香菇多糖的构象细节及质量关联进行深入探讨。本研究通过 AFM 成像与自主开发的分析程序，系统考察国内不同厂家香菇多糖注射液的构象参数（链高、链计数、三螺旋比率等），并关联其免疫活性，建立科学的质量评价体系。

主要内容

1. 香菇多糖的构象表征与阈值确定

自提香菇多糖的 AFM 成像：解旋后的香菇多糖呈 “解开的绳索” 状，链状结构随分子热运动从刚性取向向无序柔性转变（归因于氢键不可逆断裂）。通过 AFM 高度分析，识别出单螺旋、双螺旋、三螺旋三种构象，对应的 95% 置信区间链高分别为（1.243±0.031）nm、（1.564±0.037）nm、（1.746±0.039）nm，确定1.707 nm 为三螺旋链的低限阈值，用于后续质量评价。

构象与结构关联：香菇多糖平均螺距为 19.1 Å，高于分子动力学模拟的初始结构（17.6 Å），推测是水中浸泡后的拉伸效应所致。

2. 不同厂家香菇多糖注射液的 AFM 表征

形态学：所有品牌注射液均呈现明显链状结构（随机柔性线性为主），部分存在球形聚集体（多糖缠结形成）。

核心参数对比：

链计数：KY 品牌链数最少（32±3），与 YN 品牌（60±10）差异极显著；TDX 品牌批次间误差最大，稳定性有待提升。

链条高度：YN 品牌各批次散点离散度小，稳定性最优；拟合曲线显示不同品牌链高分布存在明显差异。

三螺旋比率：JL 品牌三螺旋占比最大，与其他品牌差异显著，推测其免疫活性更优；JL、TY、TDX 品牌链高分布较宽，稳定性需改善。

附着力：JL 品牌黏附力最大（约 800 pN），反映其分子骨架更稳定；其余品牌黏附力均在 400 pN 左右，批次间稳定性较好。

3. 分子量与构象的关联分析

通过HPSEC-MALLS-RID 检测，不同品牌注射液的分子量（Mw）、多分散性（Mw/Mn）、分子大小（Rz）存在差异：

JL、YN、KY 检测到两个分子量峰，TY、TDX 仅检测到一个峰；JL 在两峰中的分子量均小于其他品牌，但三螺旋比率最高。

KY 品牌峰 1 的多分散性接近 1，样品均一性好；JL 品牌峰 2 的多分散性（2.05）最大，分子量分布较宽。

构象相关性：JL 的分子量 - 分子大小拟合曲线斜率（α）接近 1，呈近刚性棒状结构，与 AFM 检测的高三螺旋比率一致；其他品牌 α 约为 0.3，呈近球形构象。

4. 免疫活性及构象 - 活性关联

细胞毒性：所有测试的香菇多糖（自提及注射液）对 RAW264.7 巨噬细胞均无毒性，且可轻微提升细胞存活率。

吞噬活性：含三螺旋结构的香菇多糖吞噬活性显著高于其他构象，且呈剂量依赖性；JL 品牌注射液因高三螺旋比率，表现出更优的免疫活性。

构象 - 活性关联：三螺旋比率、黏附力与吞噬活性呈正相关，其中三螺旋比率的拟合相关系数（R²）接近 1，关联性最强；链计数与吞噬活性呈弱负相关，无直接关联。基于三螺旋比率的拟合方程，可预测不同品牌注射液的吞噬活性顺序（TY＞TDX＞KY），实测值与预测值高度吻合。

图1 uts-LNT的AFM高度图像及其高度散点图 图2 不同品牌香菇多糖注射液的典型AFM高度图像

图2  不同品牌香菇多糖注射液的典型AFM高度图像

【小结】 本研究首次通过 AFM 结合自主开发的 MATLAB 程序，明确了香菇多糖三螺旋结构的链高阈值（＞1.707 nm），建立了包含链计数、链高、三螺旋比率、黏附力等参数的构象表征体系。研究证实，三螺旋比率是影响香菇多糖免疫活性的核心因素，JL 品牌注射液因高三螺旋占比和稳定的分子骨架，表现出最优的免疫活性。该研究不仅为香菇多糖注射液提供了精准的质量评价方法，也为其他链状结构多糖类药物的构象与活性研究提供了参考，自主开发的程序还可拓展用于 DNA、蛋白质等螺旋链结构聚合物的链高计算，具有重要的学术价值与应用前景。