在动物的生命活动中，免疫系统会不断感知并响应环境威胁、防御病原体，并在整个生命过程中保持组织稳态。然而，当机体处于应激状态下，免疫系统所保持的组织稳态会被影响或破坏，导致免疫紊乱。许多以草药植物提取物为基础的免疫调节剂可以增强动物机体的防御反应，是机体增强对各种疾病抵抗力的有效途径。从植物中提取分离出来的多糖是具有多种生物学功能的生物活性化合物。大量研究表明，植物多糖具有抗肿瘤、抗炎、抗衰老、抗病毒、抗菌等作用，这些作用大多与植物多糖强大的免疫调节活性有关[1-3]。植物多糖无毒副作用、无残留，具有多种生物活性，使其在疾病预防和治疗中的应用成为可能，有望成为潜在的饲用抗生素的替代品。1植物多糖的免疫调节作用免疫系统是一个复杂且协调一致的网络在功能上分为2个不同的子系统：先天性和适应性免疫。这2个子系统以联合的方式进行协作对外源和内源信号建立相应的应答[4-5]。免疫细胞表达模式识别受体（PRRs）可以识别复杂的多糖、糖脂、脂蛋白和核苷酸等[6]。许多对免疫防御很重要的分子可以激活PRRs并通过与PRRs相互作用来激活先天性免疫应答，或者在主要组织相容性复合物II（MHC II）启动适应性免疫应答的情况下，也可以由抗原呈递细胞呈递，导致T和B淋巴细胞活化[7-9]。免疫细胞作为先天性和适应性免疫反应的效应细胞，几乎影响所有生理系统，使免疫系统成为宿主体内稳态的主要调节器[10]。此外，细胞因子是介导细胞之间通讯的蛋白质，是免疫应答必需的蛋白质[11]。细胞因子根据其靶标受体，相关的信号传导途径和生物学功能分为不同的类别，这些类别包括干扰素、白介素、肿瘤坏死因子和转化生长因子[12-14]。研究表明，植物多糖可以通过激活细胞PRRs增加巨噬细胞的活性，促进T、B淋细胞的增殖分化，诱导树突细胞的成熟和细胞因子的产生对免疫系统具有调节作用。1.1植物多糖对巨噬细胞的作用巨噬细胞是重要的免疫细胞，具有多种功能，可作为抗原呈递细胞与T淋巴细胞相互作用，调节适应性免疫应答，或直接通过胞饮作用和吞噬作用识别吞噬病原体与坏死和凋亡的细胞，也可通过产生生物活性分子，如细胞因子和趋化因子调节细胞功能[15]。植物多糖对巨噬细胞的作用已经得到广泛研究。Li等[16]从辣木叶中提取并分离出一种新型多糖（MOP-3），主要由阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖组成，通过RAW 264.7细胞模型试验发现，MOP-3显著提高RAW 264.7巨噬细胞胞饮的容量浓度和胞饮率；同时，MOP-3可激活巨噬细胞产生白细胞介素-6（IL-6）、促进肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等细胞因子，表明MOP-3可刺激RAW 264.7细胞吞噬能力从而激活巨噬细胞产生细胞因子来对抗病原体。究其机理，可能是由于MOP-3多糖中的半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖易被细胞膜受体识别，从而触发巨噬细胞介导的免疫反应。在巨噬细胞发挥识别和吞噬作用的过程中，诱导型一氧化氮合酶（iNOS）会被激活，从而产生一氧化氮（NO）。Ren等[17]在巨噬细胞免疫调节试验中测定大黄多糖对RAW264.7细胞的免疫增强作用，结果表明，大黄多糖可诱导RAW264.7细胞产生NO并促进iNOS生成。另有研究表明，白术多糖能够促进巨噬细胞的活化，包括吞噬活性和内吞活性并显著促进NO、细胞因子IL-6、TNF-α和趋化因子CCL2、CCL5的产生[18]。综上所述，植物多糖是通过增强巨噬细胞的吞噬和分泌活性发挥免疫调节活性。1.2植物多糖对B淋巴细胞的作用B淋巴细胞通过产生抗体清除病原体介导体液免疫[19]。从天然植物中提取的多糖通过促进B淋巴细胞的增殖和抗体的产生发挥免疫调节活性。研究表明，从桑叶中纯化得到的多糖主要是由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖组成的一种杂多糖[20]。通过药理试验发现，桑叶多糖口服给药对新城疫（ND）疫苗免疫的蛋鸡血清ND抗体效价有明显的提高作用，血清中分泌性免疫球蛋白A（sIgA）浓度及空肠黏膜sIgA浓度显著增加。其他植物多糖也有类似作用：苜蓿多糖可以激活B淋巴细胞，促进其增殖，增加抗体IgM的产生，从而增强体液免疫功能[21]。紫草多糖、黄芪多糖、铁皮石斛多糖等均能促进B淋巴细胞的增殖，增强体液免疫[22-24]。复合多糖黄芪多糖+硫酸化淫羊藿多糖可提高环磷酰胺诱导的免疫抑制模型鸡血清抗体滴度以及IgG和IgM水平，并且复合多糖作用效果优于单一多糖，表明复合多糖可以协同抵抗机体的免疫抑制[25]。1.3植物多糖对T淋巴细胞的作用淋巴细胞在适应性免疫中起关键作用，淋巴细胞活化以及分化为免疫细胞产生的细胞因子具有免疫调节特性，影响细胞功能，这些免疫反应可保护机体免受外来抗原的感染[26]。CD4+是辅助性T淋巴细胞（Th），可通过刺激细胞因子的分泌来调节免疫反应，而CD8+是细胞毒性T淋巴细胞（Tc），能够介导免疫反应防御进入细胞内的病原体，这是两种对适应性免疫至关重要的常见T淋巴细胞[27]。利用皮下注射苯并三唑化合物（Bz）诱导制备进行性骨髓衰竭（BMF）小鼠模型，观察淫羊藿多糖对此模型小鼠免疫功能的影响，发现BMF模型小鼠骨髓细胞凋亡百分比显著增加，免疫功能显著降低，而淫羊藿多糖通过下调凋亡蛋白BAX的表达而起到抗凋亡的作用，显著促进小鼠全血细胞和骨髓中有核细胞的增殖，淫羊藿多糖调节试验小鼠外周血中促红细胞生成素（EPO）、IL-11、IL-2水平及T淋巴细胞亚群的百分率，CD3+、CD4+ T细胞计数和CD4+/CD8+比值显著增加，使BMF小鼠免疫功能恢复接近正常[28]。与以上结果相似，桔梗多糖单独或与植物血凝素（PHA）协同作用时，外周血T淋巴细胞增殖显著增加，在48 h和72 h时，CD4+和CD8+细胞比例显著升高，且在大多数时间点，可促进淋巴细胞周期从G0/G1期向S期和G2/M期的进展，加速细胞周期，尤其当桔梗多糖处理72 h时，G0/G1期细胞百分率显著下降，而G2/M期细胞百分率显著上升[29]。因此，植物多糖具有免疫调节活性，通过影响T淋巴细胞的增殖与成熟在细胞免疫反应中起重要作用。1.4植物多糖对树突状细胞的作用树突状细胞（DC）是专业的抗原呈递细胞，通过处理和呈递抗原分泌免疫细胞因子，并刺激T淋巴细胞活化发挥免疫调节作用[30]。DC活化、成熟的特征是细胞表面CD40、CD86等共刺激分子和主要组织相容性复合体（MHC）分子的表达增强，以及特异性细胞因子的产生[31]。此外，DC分泌的细胞因子是先天性免疫和适应性免疫的关键介体，DC为T细胞提供MHC-肽复合物诱导抗原特异性免疫反应，由共刺激分子介导的共刺激信号和由细胞因子介导的极化信号可以增强T淋巴细胞的活化，并促进活化T淋巴细胞向Th细胞亚群的分化[32]。研究发现，不同种类的植物多糖均可诱导DC活化：桔梗多糖可增强CD40、CD80、CD86和MHCII类分子在DC表面的表达，并且促进IL-12、IL-10和干扰素-β的产生，表明桔梗多糖可调节DC的成熟[33]。牛膝多糖可增加CD86、CD40和MHCII的表达，诱导DC成熟并产生IL-12[34]；黄芪、党参复合多糖通过增强细胞因子和趋化因子的产生，促进DC成熟标记物CD40、CD80和CD86的表达，增强小鼠CD4+和CD8+ T细胞增殖，激活特定的免疫功能[35]。因此，植物多糖通过调节DC的成熟，刺激细胞因子的分泌参与免疫调控。2植物多糖发挥免疫调节作用的信号转导机制研究2.1植物多糖调节巨噬细胞免疫活性的信号通路活化的巨噬细胞不仅参与体液和细胞免疫反应，还作为这两种免疫反应的桥梁细胞，因此，刺激巨噬细胞是多糖发挥免疫活性的关键机制之一[36]。植物多糖能够增强巨噬细胞的吞噬和分泌活性，并诱细胞因子的产生，激活先天性及适应性免疫发挥免疫调节活性。植物多糖不能直接进入细胞，对巨噬细胞的激活主要是通过PRRs对多糖的识别来介导的。植物多糖主要通过toll样受体4（TLR4）激活巨噬细胞，导致转录激活和促炎细胞因子的产生。研究发现，石斛多糖DvP-1通过TLR4激活巨噬细胞、诱导p38、ERK、JNK、核因子抑制蛋白IκB-α磷酸化，激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和核转录因子-κB（NF-κB）信号通路，增强TNF-α和IL–6活性；而使用TLR4抑制剂（TAK-242）抑制TLR4活性后，巨噬细胞中没有上述反应[37]。同样，在研究桑黄多糖对巨噬细胞的免疫调节中发现，使用TAK-242抑制TLR4活性后，巨噬细胞髓样分化因子（MyD88）、Toll白介素受体相关调节因子（TRIF）和相关细胞因子的分泌及mRNA表达均受到影响，说明桑黄多糖通过TLR4-MyD88/TRIF信号通路激活巨噬细胞[38]。上述结果表明，多糖介导的巨噬细胞活化需要TLR4。NF-κB是免疫稳态的主要调节剂，通过信号转导方式影响免疫细胞的活化和生物活性分子的产生。研究发现，NF-κB和酪氨酸激酶-信号转导与转录激活子（Jak-STAT）信号通路参与白术总多糖激活巨噬细胞的过程，NF-κB和信号转导与转录激活因子（STATs）是IL-6和TNF-α的上游调节因子，使用白术总多糖处理RAW 264.7细胞后IL-6和TNF-α mRNA表达水平显著上调，当使用抑制剂抑制STAT1和STAT3时，IL-6 mRNA表达显著降低，而当使用抑制剂抑制NF-κB和STAT3时，TNF-α mRNA表达降低，提示白术总多糖可通过STATs和NF-κB信号通路调节IL-6和TNF-α的mRNA表达[18]。大黄多糖能显著提高NF-κB水平，促进iNOS生成，且呈剂量依赖效应。大黄多糖的作用机制是通过刺激NF-κB与抑制性κB（IκB）解离转移到细胞核中与iNOS基因结合，从而促进iNOS表达[17]。此外，不同的受体可能相互协作形成信号簇。研究发现，大麦发酵多糖BF-1能够通过树突细胞相关性C型凝集素-1（dectin-1）、TLR4、清道夫受体（SR）和白细胞分化抗原（CD14）激活的c-Jun氨基末端激酶（JNK）信号通路，导致MAPK、JNK和NF-κB的磷酸化，最终这些信号通路诱导细胞因子基因转录[39]。同时，蔷薇果新型酸性多糖能够增强RAW 264.7细胞的吞噬作用，并通过SR，TLR-2和TLR-4激活MAPK和NF-κB信号通路诱导细胞因子的分泌和mRNA表达[40]。因此，植物多糖可以通过结合巨噬细胞膜受体PRRs激活MAPK以及NF-κB信号通路调节免疫反应。2.2植物多糖调节T/B淋巴细胞免疫活性的信号通路B细胞受体（BCR）是B淋巴细胞表面抗原结合受体，当BCR与抗原结合时刺激B淋巴细胞增殖、分化和特异性抗体的产生[41]。研究发现，白术多糖能够刺激B淋巴细胞的增殖，但抑制B细胞膜免疫受体mIg后B淋巴细胞的增殖下降；同时，抑制特异性T细胞受体（TCR），白术多糖刺激引起的T淋巴细胞增殖也受到抑制；此外，白术多糖显著提高淋巴细胞中丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（Akt）、ERK、JNK、p38、STAT1、STAT3的磷酸化水平和细胞因子的分泌，说明白术多糖通过MAPK、Jak-STAT信号通路对淋巴细胞起到免疫调节作用[42]。活化T淋巴细胞核因子（NFAT）对活化T淋巴细胞、调节细胞周期和细胞凋亡等方面发挥重要作用，NFAT活化高度依赖于Ca2+/钙调神经磷酸酶（CaN）[43]。白术多糖刺激淋巴细胞后，Ca2+ 浓度上升，NFAT4的磷酸化水平显著提高，说明白术多糖通过Ca2+信号通路对淋巴细胞起到免疫调节作用[42]。同时，钙离子是重要的第二信使，能够调节淋巴细胞分裂，促进IL-2分泌[44]。有研究发现，50 μg/mL马齿苋多糖能够增加小鼠淋巴细胞内Ca2+浓度，并且显著增强细胞和体液免疫应答[45]。MAPK信号通路是细胞因子激活的重要途径，将信号从细胞表面传递到细胞核并调节免疫反应[46]。黄芪多糖通过提高小鼠脾细胞JNK、ERK和p38MAPK的磷酸化水平，诱导脾脏T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖，显著提高脾淋巴细胞和脾脏IL-2、NO和干扰素γ（IFN-γ）水平，发挥免疫调节效应[47]。白术多糖可通过TLR4、MyD88和NF-κB信号通路促进脾脏发育、淋巴细胞增殖和IL-2、IL-4、干扰素c（IFN-c）的活性，提高小鼠脾脏免疫应答能力[48]。此外，植物多糖也能通过激活免疫细胞中的多个信号通路来发挥免疫调节作用：白术多糖能促进脾细胞增殖，提高T/B淋巴细胞比值，加速细胞周期进程，增强NK细胞毒性，刺激NO、IgG及多种细胞因子分泌，但使用特定抑制剂分别抑制p38 MAPK、细胞外调节蛋白激酶（ERK）、JNK或NF-κB，IL-6的浓度均不同程度下降，说明白术多糖可能激活通过TLR4-MAPKs-NF-κB信号通路诱导脾细胞免疫[49]。2.3植物多糖调节树突状细胞免疫活性的信号通路植物多糖对DC的激活是由PRRs介导的，包括dectin-1受体和toll样受体。这些受体与植物多糖结合后激活信号转导通路参与免疫调节。成熟的DC可以激活幼稚淋巴细胞，并在诱导适应性免疫应答中起关键作用。植物多糖可以通过TLR2/4激活NF-κB、MAPK等信号通路促进DC的成熟，上调共刺激分子的表达和细胞因子的产生。甘草多糖能够刺激DC的成熟，其作用机制是：多糖DC表面的TLR4结合引起DC胞内MAPKs的磷酸化，使核转录因子NF-κB向核内转移，调控细胞因子的转录和表达，从而发挥对树突状细胞的免疫调控作用[50]。此外，在小鼠DC中，抑制TLR2或TLR4可显著降低枸杞多糖对DC的作用，这表明两者都是枸杞多糖的受体，并且枸杞多糖对未经TLR2和TLR4抑制剂处理的DC的作用效果最好，表明枸杞多糖能够与这些受体相互作用[51]。桔梗多糖、甘草多糖等也被证实通过TLR4激活NF-κB等细胞内信号通路，发挥相应的免疫调节作用[33,50]。此外，植物多糖还能够结合DC表面dectin-1受体在免疫调节过程中发挥作用。Dectin-1是介导免疫细胞识别β-葡聚糖的主要受体，它能诱导胞内信号传导激活细胞反应[52]。用无花果多糖处理骨髓树突状细胞（BMDC）后，脾酪氨酸激酶基因（SyK）的磷酸化水平显著提高，而抑制dectin-1后Syk的磷酸化水平显著下降，这表明无花果多糖通过dectin-1诱导Syk的激活，同时，抑制dectin-1可显著降低无花果多糖激活的CD40、CD80、CD86和MHCII表达，表明至少部分无花果多糖通过dectin-1/Syk途径刺激DC，并促进其成熟[53]。然而，由于植物多糖的种类繁多，对动物免疫调节通路不一，且信号通路间相互作用使得多糖免疫调控非常复杂，因此植物多糖对动物免疫调节的作用机制仍需进一步研究探索。3结论植物多糖作为免疫刺激物已在细胞和动物模型中进行广泛研究，以探讨其免疫调节活性。观察到的主要机制一方面是植物多糖通过与细胞表面多糖受体相互作用触发各种分子信号级联反应并将细胞分化为不同的表型；另一方面是调节细胞因子分泌，细胞因子通过与特异性受体结合而作用于靶细胞，从而触发细胞内的信号转导途径。对植物多糖生物学功能的深入研究将进一步阐明多糖发挥生物活性的潜在机制。已有研究表明，植物多糖对动物生长、免疫和抗氧化功能均具有一定的改善和促进作用。在饲料中全面“禁抗”的背景条件下，将植物多糖作为潜在的饲用抗生素替代品用于动物疾病预防具有重要意义。