[科普中國(guó)]-外源凝集素

概述

凝集素中一大類(lèi)動(dòng)植物乃至微生物起源的多價(jià)非免疫蛋白或糖蛋白，一般被認(rèn)作為外源凝集素—Lectins。它是Boyd于1963年提出，后被大家認(rèn)可的。外源凝集素是非免疫起源的熱敏蛋白質(zhì)或糖蛋白，由于其多價(jià)構(gòu)型及對(duì)特定細(xì)胞多糖具結(jié)合親和力，它們選擇凝集某些細(xì)胞(包括脊椎動(dòng)物血球及一些病原微生物)和沉淀某些復(fù)雜碳水化合物，其凝集活動(dòng)常被單糖所抑制，有的卻需某些二糖、三糖或多搪。在動(dòng)物對(duì)外來(lái)人侵活動(dòng)進(jìn)行的識(shí)別、防御、凝集、吞噬、胞囊及其隨后而來(lái)的創(chuàng)傷修復(fù)等作用中，Lectin協(xié)同其他凝集素、調(diào)理素、內(nèi)毒素、胞溶素、溶菌酶、凝固酶、杭菌蛋白等發(fā)揮作用。1

Lectins這樣的凝集素最先發(fā)現(xiàn)于植物中，尤其是豆科植物種子中;其后從植物的根、葉和樹(shù)皮中均有發(fā)現(xiàn)。從許多無(wú)脊椎動(dòng)物、低等脊椎動(dòng)物的體液、血淋巴及動(dòng)植物浸汁、病毒、細(xì)菌等微生物中都發(fā)現(xiàn)了Lectins。根據(jù)性質(zhì)和功能，可定義Lectins是一大類(lèi)對(duì)特定細(xì)胞多糖具結(jié)合親和力的、能選擇凝集脊椎動(dòng)物一些血球和某些微生物細(xì)胞的、多價(jià)構(gòu)型的熱敏蛋白質(zhì)或糖蛋白復(fù)合物。1

1889年Stillmark首次報(bào)告了植物提取液的血凝作用，相繼其他的學(xué)者建立了用Lectin特異性進(jìn)行紅細(xì)胞血液分類(lèi)的方法，由于Lectin的多方面的生物學(xué)性質(zhì)，細(xì)胞生物學(xué)家將Lectins發(fā)展成為研究細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)和功能的一種探針，還可以用于分析糖的a一件異構(gòu)的構(gòu)型和多糖分子中的糖殘基的部位和結(jié)構(gòu).有些Lectin可作為有絲分裂原可誘導(dǎo)靜止期的T或B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生有絲分裂，在免疫學(xué)已廣泛用于研究淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，而有的則可以凝集腫瘤形成細(xì)胞.Lectin還可以用于演示病毒或寄生蟲(chóng)感染后的細(xì)胞在表面結(jié)構(gòu)上所發(fā)生的改變.其實(shí)驗(yàn)方法主要是Lectin螢光或電子顯微鏡探針和凝膠擴(kuò)散試驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)了很多的抗各種Lectins的抗體并攜帶上標(biāo)記物用于Lectin的分析.穩(wěn)定的Lectin已經(jīng)應(yīng)用于親合層析作為一種提純技術(shù)，因?yàn)長(zhǎng)ectin的親合層析有很多獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，首先洗脫可以用相當(dāng)廉價(jià)的單糖，而且洗脫條件溫和，不會(huì)使要分離的糖蛋白變性。有些Lectin是具有細(xì)胞毒性的，可以作為治療藥物.如蓖麻蛋白Lectin和紅豆堿Lectin可以結(jié)合到特異的單克隆擾體上作為免疫毒劑試圖用于癌癥的治療，另外Lectin還可以用作為化療制劑的載體。2

組成外源凝集素由結(jié)合多個(gè)糖分子的蛋白質(zhì)亞基組成，分子量為91000～130000u(道爾頓），為天然的紅細(xì)胞抗原.外源凝集素比較耐熱，80℃數(shù)小時(shí)不能使之失活，但100℃溫度下1h可破壞其活性.外源凝集素對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有較高的毒性.在小鼠的食物中加入0.5%的黑豆凝集素可引起小鼠生長(zhǎng)遲緩.大豆凝集素的毒性相對(duì)較小，但以1%的含量喂飼小鼠也可引起其生長(zhǎng)遲緩.大豆凝集素的LD50約為50mg/kg體重.蓖麻凝集素（Ricin）的毒性非常高，其LD50（腹腔注射）為0.05mg/kg體重.所以用蓖麻作動(dòng)物飼料時(shí)，必需嚴(yán)格加熱，以去除飼料中的蓖麻凝集素.。

毒性機(jī)制外源凝集素產(chǎn)生毒性的機(jī)制尚在爭(zhēng)論中.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物食用生的大豆脫脂粉會(huì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)遲緩，一半原因應(yīng)歸于其中的外源凝集素.研究表明，外源凝集素?cái)z入后與腸道上皮細(xì)胞結(jié)合，減少了腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的吸收，從而造成動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)素缺乏和生長(zhǎng)遲緩.但去除外源凝集素的生大豆粉脫脂粉，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值只有輕微的提高.生大豆粉除外源凝集素外，同時(shí)也含有胰蛋白酶抑制劑，該物質(zhì)抑制胰腺分泌過(guò)量的蛋白酶，阻礙腸道對(duì)蛋白質(zhì)的吸收（見(jiàn)下文）.另外，一些豆類(lèi)儲(chǔ)藏蛋白（如7S菜豆球蛋白）對(duì)消化道蛋白酶的敏感性不高，故豆類(lèi)蛋白及其制成品普遍存在消化率不高的問(wèn)題，這也是引起動(dòng)物生長(zhǎng)遲緩的原因之一.。

Lectin的應(yīng)用1)分離和純化含糖高分子；2)分離和純化細(xì)胞；3)鑒定微生物；4)選擇突變株細(xì)胞；5)研究細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)特征；6)鑒定糖鏈的結(jié)構(gòu)；7)探索免疫反應(yīng)的機(jī)理；8)作為組織化學(xué)和細(xì)胞化學(xué)的試劑；9)作為腫瘤細(xì)胞鑒定試劑和治療劑；l0)臨床上的其他用途。2

應(yīng)用臨床微生物學(xué)的Lcctin檢測(cè)方法1、直接凝集法：可溶性的Lectin結(jié)合在微生物的表面。

2、間接凝集法：用Lectin被動(dòng)致敏乳膠微球。

3、酶聯(lián)Lectin吸附檢測(cè)：Lectin結(jié)合于塑料或Lectin用來(lái)與塑料附著的微體或抗原形成復(fù)合物。

4、WELLA法：改良印跡法使Lectin結(jié)合在凝膠的大分子上。

5、SELLA法：鹽強(qiáng)化酶聯(lián)Lectin吸附檢測(cè)即硫酸鹽促進(jìn)Lectin或蛋白抗原吸附于聚苯乙烯板上。

6、熒光Leetin法：熒光標(biāo)記的Lectin用來(lái)檢測(cè)糖共扼物或微生物。

7、膠體金：Lectin一膠體金混合物檢測(cè)低密度微生物或低濃度的糖共扼物。

8、酶標(biāo)Leerin：將Lectin掛在β-半乳糖昔酶或過(guò)氧化物酶上進(jìn)行酶標(biāo)檢測(cè)。

9、同位素標(biāo)記Leetin：用3H，14C，131I或125I標(biāo)記Lectin進(jìn)行同位素標(biāo)記Lectin檢測(cè)。

10、Lectin與熒光原性或色原性底物結(jié)合：Lectin與細(xì)菌相關(guān)的熒光原/色原性底物結(jié)合，直接簡(jiǎn)便地檢測(cè)這類(lèi)物質(zhì)。2

功能1、有助機(jī)體Ca2+、糖輸運(yùn)、維系共生功能。在機(jī)體的Ca2+和糖輸運(yùn)中起作用。在貝類(lèi)中，為它們同一些植物共生起維系作用。

2、共扼接合功能。與其他糖蛋白或糖發(fā)生共扼接合，就如高等動(dòng)物中抗體與抗原體系中的相互作用。

3、清除雜物功能。在甲殼動(dòng)物變態(tài)期間，參與清除機(jī)體不必要的細(xì)胞，組織片段或殘余物。

4、識(shí)別一防御機(jī)制，參與其他活動(dòng)功能。由于無(wú)脊椎動(dòng)物缺乏脊椎動(dòng)物那樣的抗微生物體系，僅有準(zhǔn)免疫(quasi immunity)活動(dòng)(包括Lectins在內(nèi)的活性物質(zhì)所起的作用)，這方面的例子很多，如弗及尼亞巨蝎血清明顯地凝集霍亂弧菌，Lectin可充作識(shí)別分子(recognition molecules)，識(shí)別自身和非自身物質(zhì)，包括外來(lái)入侵的病原菌，將它們拒之于門(mén)外，在細(xì)胞表面受體上確認(rèn)，區(qū)分它們，進(jìn)行一系列凝集活動(dòng)。另外協(xié)助其他生理活性物質(zhì)，參與止血、凝固、胞囊、吞噬直至創(chuàng)傷修復(fù)等一系列作用，以保障機(jī)體健康，正常生活。3