傷口修復的福音來了:法國餐桌上的蝸牛不但好吃而且“好用”
在法國餐桌上,有一道名菜──法式焗蝸牛,它們肉質鮮嫩,是道地的法餐靈魂。不過,法餐裡用的蝸牛跟我們平常見到的不太一樣哦,它們大部分屬於大蝸牛科(Helicidae),包括蓋罩蝸牛、光亮大蝸牛、巧克力斑蝸牛、散大蝸牛等。
法式焗蝸牛(A)及其常用蝸牛物種(B)。圖片來源:維基共享資源
其中,光亮大蝸牛(Helix lucorum)在我國俗稱為“法國蝸牛”,其原產地為小亞細亞(即今天的土耳其),法國人稱其為“土耳其蝸牛”(法語為Escargot Turc, Escargot 是蝸牛,Turc是土耳其),和非洲大蝸牛這類野外入侵物種不一樣,光亮大蝸牛在我國是養殖品種,年產量最高時可達上千噸,主要用於食品、化妝品原料以及作為寵物,野外的蝸牛通常壽命為2~3 年,在沒有天敵的條件下壽命長達10 年。
「法國蝸牛」不但好吃,而且好用!
美味的「法國蝸牛」有著諸多用處,蝸牛黏液主要含有蛋白質和醣類物質,包括尿囊素、膠原蛋白、彈性蛋白、乙醇酸、抗菌肽及糖胺聚醣,這些成分使蝸牛黏液具有再生和修復功能。例如,全球知名護膚品牌推出了各種利用蝸牛黏液製備的天然護膚品,其主要功能為保濕、美白和肌膚修復等。
除了在美食和醫美產業有用,在藥物化學家眼裡,蝸牛還有另一個寶貴的化學成分:醣胺聚醣多醣分子。前期研究發現,蝸牛黏液可作為生物黏附劑,能有效促進急性和慢性傷口癒合,而醣胺聚醣是其黏液的主要有效成分。
近期,我們團隊(中國科學院昆明植物研究所吳明一團隊)研究發現,光亮大蝸牛的身體和黏液中分別含有約2% 和9% 的醣胺聚醣。透過對多醣成分進行分離純化、結構鑑定,結果顯示這是一種全新的醣類分子,分子的主鏈上連接有獨特的側鏈,這種特殊結構使其具有較強的促傷口癒合活性。
光亮大蝸牛的新型糖胺聚醣分子及其促傷口癒合作用。圖片來源:改編自參考文獻[1]
這種全新的醣類分子是什麼?
從光亮蝸牛中發現一種新型且具有生物活性的多醣分子意味著什麼,要說清楚這個,需要先介紹一下醣類分子。
說起糖,人們往往聯想到甜點,我們生活中接觸比較多的是葡萄糖和蔗糖,它們分別充當能量補充劑和廚房烹飪調味品。在化學家眼中,醣類分子依照單醣單元數量可分為單醣(如葡萄糖)、雙醣、三醣、多醣或聚醣,例如,蔗糖由葡萄糖和果糖組成;麥芽糖由兩個葡萄糖組成,其中含有2~10 個單醣的分子也被稱為“寡糖”,而所謂“多醣”就是由很多單醣組成的生物大分子。
化學家眼中的糖。圖片來源:作者提供
醣類分子的多樣性有多大呢?
我們知道,DNA 訊息是由4 種脫氧核糖核苷酸編碼的,理論上,含有10 個脫氧核糖核酸的DNA 鏈的組合方式有4 10種。蛋白質的組成單元是20 種胺基酸,一個含有10 個胺基酸的蛋白質組合方式有20 10種。
那麼醣類呢,一個含有10 個單醣的多醣,理論上有多少種組合方式呢?
首先要計算單醣的種類,依單醣碳原子的個數,可分為戊糖(如阿拉伯糖、核糖、木糖)和己糖(如葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、岩藻糖) (註:丙糖和丁糖不形成多醣,庚糖較少見)。每個單醣可能有1~3 個不同位置的硫酸根取代;碳2 位可能有氨基或乙醯氨基取代;單醣間的糖苷鍵連接可以是α 或β 構象;每個單醣的位置可以在主鍊或側鏈…
多醣體中,醣胺聚醣(通常含有己醣醛酸和己糖胺)是一個龐大的家族。醣胺聚醣家族分子結構豐富,且具有多樣化的生物活性,是藥物化學家較為關注的一類分子。例如,透明質酸常用於護膚品,起到保濕和填充效果;硫酸軟骨素可用作滴眼液和關節炎保健藥品;肝素和低分子量肝素是臨床常用的抗凝血藥物;香菇多醣作為免疫調節劑,用於臨床的抗癌輔助用藥…
糖胺聚醣的化學結構豐富多樣,該家族中甚至有少數帶有特殊側鏈,例如,前期科學家發現了一種海參來源的糖胺聚醣帶有岩藻糖側鏈,這在多醣是比較罕見的。而這次新研究,則是科學家第一次發現陸生蝸牛來源的醣胺聚醣具有獨特半乳糖側鏈結構。
特殊結構的醣胺聚醣,有什麼用?
科研人員將其發現的新型糖胺聚醣應用於小鼠急性和糖尿病傷口模型,結果發現它可有效促進發炎改善、肉芽組織增生、血管新生和膠原蛋白沉積,從而加速傷口癒合,對比光亮大蝸牛和白玉蝸牛來源的醣胺聚醣,兩者俱有相似的主鏈結構,不同之處在於,前者俱有半乳糖側鏈而後者不帶側鏈,透過對促傷口癒合活性的對比,發現前者的效果優於後者,科學家推測,糖胺聚醣獨特的側鏈結構可能對活性具有增強作用。
兩種蝸牛源的多醣結構對比。圖片來源:作者提供
糖尿病足潰瘍是糖尿病患者最嚴重且發病率高的併發症之一,患者有截肢甚至死亡風險。傳統的治療方法包括局部清潔、使用抗生素和外科手術等,但效果有限且容易復發。近年來,也出現了一些新興策略,如幹細胞治療、光動力療法、新型敷料等。然而,這些療法治療費用高昂,且需多次治療,也可能引起皮膚刺激等問題。因此,尋找安全有效、經濟的新型藥物仍是重要的研究主題。
糖尿病傷口模型及蝸牛糖胺聚醣的促傷口癒合作用。圖片來源:改編自參考文獻[1]
由於糖尿病傷口中存在過度且持續的發炎反應,阻礙了其從發炎階段過渡到增殖階段,從而形成難以癒合的慢性傷口。因此,這種同時具有發炎調節活性的天然糖胺聚醣可能具有潛在的臨床應用價值。
光亮大蝸牛多醣的發現不僅豐富了醣胺聚醣的結構類型,也再次證明了天然產物在現代醫學中的應用潛力。
目前,研究成果以「Structural analysis and accelerating wound healing function of a novel galactosylated glycosaminoglycan from the snail Helix lucorum 」在線發表在Carbohydrate polymers 上,此促傷口癒合的天然糖胺聚醣已申請專利保護。
參考文獻
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企劃製作
出品丨科普中國
作者丨林麗莎李亞王星梓中國科學院昆明植物研究所
監製丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
審校丨徐來林林