近年来，大量研究表明，从中药中提取的多糖具有良好的免疫刺激活性、生物相容性和生物安全性，具有发展成为疫苗免疫刺激剂或佐剂的潜力。山药多糖是山药的主要生物活性成分之一，具有多种生物活性。据报道，山药中的多糖具有抗便秘、降血脂、免疫调节、抗炎和抗氧化等活性。
近日，国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（Top一区）发表了题为“Chinese yam polysaccharide-loaded aluminium hydroxide nanoparticles used as vaccine adjuvant to induce potent humoral and cellular immune responses”的研究性论文。该研究从河北省道地药材“祁山药”中提取、分离和纯化得到一种水溶性的山药多糖（CYP），分子量为9.931 kDa，主要是由→4)-α-D-Glcp-(1→和少量→4,6)-α-D-Glcp-(1→等相互连接形成主链，支链主要由α-D-Glcp-(1→连接在糖残基→4,6)-α-D-Glcp-(1→的O-6位置构成。体外试验证明，提取的山药多糖具有良好的免疫刺激作用。为了进一步提升山药多糖的免疫增强作用，该论文成功制备了氢氧化铝纳米颗粒，其主要成分是结晶的AlO(OH)，尺寸为纳米级（长度约为120 nm），形状为细棒状。将山药多糖负载于氢氧化铝纳米粒构建了山药多糖-氢氧化铝纳米粒佐剂递送系统（CYP-Al NPs）。这项研究表明，CYP-Al NPs可作为一种有效的疫苗佐剂递送系统，从而大大拓展了铝佐剂的应用潜力。
1.采用水提醇沉法提取CYP，并通过DEAE-纤维素柱和Sephacryl S-400 HR柱进行纯化。然后选用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见光谱、甲基化分析和核磁共振(NMR)光谱等方法分析确定CYP的结构特征。
2.采用共沉淀法制备Al NPs，选用X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪（XPS）、FT-IR光谱，透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等方法对Al NPs和CYP-Al NPs进行表征。
3.将CYP负载到Al NPs形成CYP-AlNPs，通过体内外实验评估CYP-AlNPs作为疫苗佐剂的佐剂活性。
图1. 山药多糖的纯化及结构表征。
甲基化分析进一步用于鉴定CYP的糖苷键。CYP含有5种糖苷键，分别为4-Glc(p)、t-Glc(p)、4,6-Glc (p)、3,4-Gal (p)和6-Glc(p)，摩尔百分比分别为65.88%、21.96%、9.09%、1.68%和1.39%。结果表明，4-Glc(p)糖苷键可能是CYP的主要骨架。相比之下，3,4-Gal (p)和6-Glc (p)糖苷键在CYP中所占的比例非常低。
为了进一步分析CYP的结构，进行了核磁共振波谱分析，推测CYP主要是由→4)-α-D-Glcp-(1→和少量→4,6)-α-D-Glcp-(1→等相互连接形成主链，支链主要由α-D-Glcp-(1→连接在糖残基→4,6)-α-D-Glcp-(1→的O-6位置构成。
图2. CYP的一维核磁共振和二维核磁共振光谱
图3. XRD谱图、高分辨率XPS光谱、FT-IR光谱和TEM图像将模型抗原OVA吸附在Al NPs、CYP-Al NPs和铝凝胶上，并对小鼠进行免疫，进一步考察其在体内的佐剂活性。此外，建立高剂量CYP组(CYP(High)-OVA)进行比较。研究结果发现CYP-Al NPs能够显著增强多糖的免疫活性，作为模式抗原的佐剂，CYP-Al NPs能够促进淋巴结中树突状细胞和生发中心B细胞的活化（图4），诱导高效持久的抗体应答（图5），并促进细胞毒性T淋巴细胞的活化（图6）和Th1型细胞因子IFN-γ的表达（图7）。与商用Alhydrogel佐剂相比，CYP-Al NPs能诱导强烈的Th1偏向免疫反应。
图4.初次免疫后第5天，CYP-Al NPs可促进dLNs中DC和GC B细胞的活化
图5.CYP-Al NPs诱导强烈的体液免疫反应
图6.CYP-Al NPs促进CTL应答
图7. 培养48h后第28天脾脏淋巴细胞分泌IFN-γ和IL-6细胞因子的水平
文章链接：DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.135914
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排版：野凌
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