[科普中国]-外源凝集素

概述

凝集素中一大类动植物乃至微生物起源的多价非免疫蛋白或糖蛋白，一般被认作为外源凝集素—Lectins。它是Boyd于1963年提出，后被大家认可的。外源凝集素是非免疫起源的热敏蛋白质或糖蛋白，由于其多价构型及对特定细胞多糖具结合亲和力，它们选择凝集某些细胞(包括脊椎动物血球及一些病原微生物)和沉淀某些复杂碳水化合物，其凝集活动常被单糖所抑制，有的却需某些二糖、三糖或多搪。在动物对外来人侵活动进行的识别、防御、凝集、吞噬、胞囊及其随后而来的创伤修复等作用中，Lectin协同其他凝集素、调理素、内毒素、胞溶素、溶菌酶、凝固酶、杭菌蛋白等发挥作用。1

Lectins这样的凝集素最先发现于植物中，尤其是豆科植物种子中;其后从植物的根、叶和树皮中均有发现。从许多无脊椎动物、低等脊椎动物的体液、血淋巴及动植物浸汁、病毒、细菌等微生物中都发现了Lectins。根据性质和功能，可定义Lectins是一大类对特定细胞多糖具结合亲和力的、能选择凝集脊椎动物一些血球和某些微生物细胞的、多价构型的热敏蛋白质或糖蛋白复合物。1

1889年Stillmark首次报告了植物提取液的血凝作用，相继其他的学者建立了用Lectin特异性进行红细胞血液分类的方法，由于Lectin的多方面的生物学性质，细胞生物学家将Lectins发展成为研究细胞表面结构和功能的一种探针，还可以用于分析糖的a一件异构的构型和多糖分子中的糖残基的部位和结构.有些Lectin可作为有丝分裂原可诱导静止期的T或B淋巴细胞产生有丝分裂，在免疫学已广泛用于研究淋巴细胞转化，而有的则可以凝集肿瘤形成细胞.Lectin还可以用于演示病毒或寄生虫感染后的细胞在表面结构上所发生的改变.其实验方法主要是Lectin萤光或电子显微镜探针和凝胶扩散试验，现在已经生产了很多的抗各种Lectins的抗体并携带上标记物用于Lectin的分析.稳定的Lectin已经应用于亲合层析作为一种提纯技术，因为Lectin的亲合层析有很多独到的优点，首先洗脱可以用相当廉价的单糖，而且洗脱条件温和，不会使要分离的糖蛋白变性。有些Lectin是具有细胞毒性的，可以作为治疗药物.如蓖麻蛋白Lectin和红豆碱Lectin可以结合到特异的单克隆扰体上作为免疫毒剂试图用于癌症的治疗，另外Lectin还可以用作为化疗制剂的载体。2

组成外源凝集素由结合多个糖分子的蛋白质亚基组成，分子量为91000～130000u(道尔顿），为天然的红细胞抗原.外源凝集素比较耐热，80℃数小时不能使之失活，但100℃温度下1h可破坏其活性.外源凝集素对实验动物有较高的毒性.在小鼠的食物中加入0.5%的黑豆凝集素可引起小鼠生长迟缓.大豆凝集素的毒性相对较小，但以1%的含量喂饲小鼠也可引起其生长迟缓.大豆凝集素的LD50约为50mg/kg体重.蓖麻凝集素（Ricin）的毒性非常高，其LD50（腹腔注射）为0.05mg/kg体重.所以用蓖麻作动物饲料时，必需严格加热，以去除饲料中的蓖麻凝集素.。

毒性机制外源凝集素产生毒性的机制尚在争论中.实验动物食用生的大豆脱脂粉会导致其生长迟缓，一半原因应归于其中的外源凝集素.研究表明，外源凝集素摄入后与肠道上皮细胞结合，减少了肠道对营养素的吸收，从而造成动物营养素缺乏和生长迟缓.但去除外源凝集素的生大豆粉脱脂粉，其营养价值只有轻微的提高.生大豆粉除外源凝集素外，同时也含有胰蛋白酶抑制剂，该物质抑制胰腺分泌过量的蛋白酶，阻碍肠道对蛋白质的吸收（见下文）.另外，一些豆类储藏蛋白（如7S菜豆球蛋白）对消化道蛋白酶的敏感性不高，故豆类蛋白及其制成品普遍存在消化率不高的问题，这也是引起动物生长迟缓的原因之一.。

Lectin的应用1)分离和纯化含糖高分子；2)分离和纯化细胞；3)鉴定微生物；4)选择突变株细胞；5)研究细胞表面的结构特征；6)鉴定糖链的结构；7)探索免疫反应的机理；8)作为组织化学和细胞化学的试剂；9)作为肿瘤细胞鉴定试剂和治疗剂；l0)临床上的其他用途。2

应用临床微生物学的Lcctin检测方法1、直接凝集法：可溶性的Lectin结合在微生物的表面。

2、间接凝集法：用Lectin被动致敏乳胶微球。

3、酶联Lectin吸附检测：Lectin结合于塑料或Lectin用来与塑料附着的微体或抗原形成复合物。

4、WELLA法：改良印迹法使Lectin结合在凝胶的大分子上。

5、SELLA法：盐强化酶联Lectin吸附检测即硫酸盐促进Lectin或蛋白抗原吸附于聚苯乙烯板上。

6、荧光Leetin法：荧光标记的Lectin用来检测糖共扼物或微生物。

7、胶体金：Lectin一胶体金混合物检测低密度微生物或低浓度的糖共扼物。

8、酶标Leerin：将Lectin挂在β-半乳糖昔酶或过氧化物酶上进行酶标检测。

9、同位素标记Leetin：用3H，14C，131I或125I标记Lectin进行同位素标记Lectin检测。

10、Lectin与荧光原性或色原性底物结合：Lectin与细菌相关的荧光原/色原性底物结合，直接简便地检测这类物质。2

功能1、有助机体Ca2+、糖输运、维系共生功能。在机体的Ca2+和糖输运中起作用。在贝类中，为它们同一些植物共生起维系作用。

2、共扼接合功能。与其他糖蛋白或糖发生共扼接合，就如高等动物中抗体与抗原体系中的相互作用。

3、清除杂物功能。在甲壳动物变态期间，参与清除机体不必要的细胞，组织片段或残余物。

4、识别一防御机制，参与其他活动功能。由于无脊椎动物缺乏脊椎动物那样的抗微生物体系，仅有准免疫(quasi immunity)活动(包括Lectins在内的活性物质所起的作用)，这方面的例子很多，如弗及尼亚巨蝎血清明显地凝集霍乱弧菌，Lectin可充作识别分子(recognition molecules)，识别自身和非自身物质，包括外来入侵的病原菌，将它们拒之于门外，在细胞表面受体上确认，区分它们，进行一系列凝集活动。另外协助其他生理活性物质，参与止血、凝固、胞囊、吞噬直至创伤修复等一系列作用，以保障机体健康，正常生活。3