低分子量硫酸半乳聚糖及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低分子量硫酸半乳聚糖及其制备方法和应用。本发明专利技术以不同种类的红藻为原料，经过一步提取法、降解、分离纯化，制备得到了不同分子量段的低分子量硫酸半乳聚糖。本发明专利技术所述的低分子量硫酸半乳聚糖能够选择性抑制PTP1B，提高胰岛素抵抗条件下细胞的葡萄糖消耗，提高胰岛素敏感性，调节能量消耗，维持葡萄糖内稳态。有望开发成预防和/或治疗II型糖尿病和肥胖症的药物，或开发成具有降糖、降脂、减肥功能的食品，具有良好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
低分子量硫酸半乳聚糖及其制备方法和应用
本专利技术涉及硫酸半乳寡糖
，具体涉及一种低分子量硫酸半乳聚糖及其制备方法和应用。
技术介绍
糖尿病(DiabetesMellitus,DM)是一类慢性代谢性疾病，在三种主要的糖尿病类型中，Ⅱ型糖尿病病例占大约90％。Ⅱ型糖尿病是一种慢性进行性代谢疾病，其发病与年龄、生活方式、遗传因素、肥胖和病毒感染等多种因素相关，并受多种关键基因的调控，如PPARG、IRS-1、IGF-1和CDKN2B等。Ⅱ型糖尿病的发病机制包括胰岛素抵抗、糖毒性、脂毒性、氧化应激、遗传缺陷和炎症反应等，主要与胰岛素抵抗有关。胰岛素抵抗的发生是由许多原发的、基因因素和继发的、环境因素综合参与的结果，包括胰岛素分泌缺陷和机体对胰岛素敏感性缺陷，即身体不再产生足够的胰岛素或者不能有效使用胰岛素，最终导致高血糖和碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢异常，从而对机体产生一系列不良影响和多种病理生理改变，成为众多疾病的共同发病基础。目前治疗糖尿病的方法主要有胰岛素及类似物治疗、口服药物治疗以及尚在研究阶段的干细胞治疗。最常见的口服药物包括α-葡萄糖苷酶抑制剂、磺脲类、氯茴酸(列奈)类、双胍类和胰岛素增敏剂。其中，α-葡萄糖苷酶抑制剂能通过抑制肠系膜刷状缘α-葡萄糖苷酶抑制多糖或双糖转变为单糖，从而延缓糖类物质吸收，降低餐后血糖。磺脲类药通过与胰岛β细胞膜磺脲受体结合，关闭β细胞ATP依赖钾通道、导致β细胞去极化，促进钙离子内流增加，触发胰岛素分泌，有利于改善胰岛素抵抗，增加组织对胰岛素敏感性。氯茴酸(列奈)类药物是一种新型非磺脲类口服降糖药，主要用于饮食和运动不能控制高血糖的Ⅱ型糖尿病，能够有效控制餐后血糖，可以使患者的进食时间更随意。双胍类药物是超重或肥胖Ⅱ型糖尿病的首选药物，也是治疗Ⅱ型糖尿病的一线药物，能增加机体对外周葡萄糖的利用，磺脲类药物继发失效者加用二甲双胍可明显改善血糖控制及其它代谢失常，可与α-葡萄糖苷酶抑制剂、噻唑烷酮类和胰岛素联合使用。胰岛素增敏剂能改善胰岛素抵抗状态，提高机体对胰岛素的反应性，主要有噻唑烷酮类(TZDs)，也称格列酮类药物。蛋白酪氨酸磷酸化酶1B(PTP1B)是一个细胞内非受体型的蛋白酪氨酸磷酸化酶(PTP)，对胰岛素信号通路和瘦素信号通路具有负向调节作用。通过抑制PTP1B活性，有助于提高外周组织对胰岛素的敏感性，对维持葡萄糖内稳态，能量消耗等生理过程起重要调节作用。因此，它是预防和治疗II型糖尿病和肥胖的潜在、有效的药物新靶点。目前，PTP1B抑制剂的研究备受人们关注，然而尚未有针对该靶点的药物上市，具有很好的临床应用前景。从临床上看，用于糖尿病治疗的药物在有效性和安全性等方面都有局限性，因此，从自然资源中寻找更有效和更安全的药物是我们需要解决的专利技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低分子量硫酸半乳聚糖及其制备方法和应用，从红藻中分离纯化得到了低分子量硫酸半乳聚糖，发现该低分子量硫酸半乳聚糖对PTP1B靶点具有选择性抑制作用，具有降血糖和防治II型糖尿病的作用。本专利技术第一方面提供了低分子量硫酸半乳聚糖，其化学结构由通式(I)表示的结构单元和通式(II)表示的结构单元组成，所述低分子量硫酸半乳聚糖中，通式(I)表示的结构单元的质量百分含量为5％～50％，通式(II)表示的结构单元的质量百分含量为50％～95％；其中，R1＝H或SO3-,R2＝H或SO3-,R3＝H或SO3-；n表示15～100的整数；其中，R1＝H或SO3-,R2＝H或SO3-,R3＝H或SO3-；n表示15～100的整数。在一些优选的实施例中，所述的低分子量硫酸半乳聚糖的分子量为3kDa～20kDa，所述的低分子量硫酸半乳聚糖中硫酸基团的质量百分含量为15％～40％。在一些优选的实施例中，所述低分子量硫酸半乳聚糖的化学结构是由4-硫酸基-β-1,3-D-半乳糖(D-Gal)残基和6-硫酸基-α-1,4-D-半乳糖(L-Gal)残基，3，6内醚-D-Gal残基，2-硫酸基-3，6-内醚-D-Gal残基，2-硫酸基-β-1,3-D-半乳糖(D-Gal)残基和2，6-二硫酸基-D-半乳糖(D-Gal)残基，2-硫酸基-3，6内醚-D-Gal中的一种或几种组成。本专利技术第二方面提供了本专利技术第一方面提供的硫酸半乳寡糖的制备方法，该硫酸半乳寡糖采用下述制备工艺：a)提取：清洗藻类、烘干、切碎，分别用水和重量比为5％～10％的碱水溶液提取0.5～2小时；过滤；残渣按上述过程再提取1～2次；合并滤液，浓缩后进行提纯、离心、干燥、粉碎得粗硫酸半乳聚糖粗品；b)降解：降解所述硫酸半乳聚糖粗品，浓缩，并用有机溶剂沉淀，干燥，得到低分子量硫酸半乳聚糖；c)分离纯化：将所述低分子量硫酸半乳聚糖粗品用水溶解，超滤分级，然后将得到的的低分子量硫酸半乳聚糖用QFF凝胶色谱柱层析纯化和G10凝胶柱层析除盐，冷冻干燥，即得不同组成含量的低分子量硫酸半乳聚糖。在一些优选的实施例中，所述藻类为红藻，为勾沙菜、角叉菜、刺麒麟菜、耳突麒麟菜、小杉藻、亚格菜、沟杉藻中的一种或多种。本专利技术第三方面提供了本专利技术第一方面提供的低分子量硫酸半乳聚糖在制备预防和/或治疗II型糖尿病和肥胖的药物或食品中的应用。本专利技术第四方面提供了一种用于预防和/或治疗II型糖尿病和肥胖的药物或食品，所述组合物含有；1)本专利技术第一方面提供的低分子量硫酸半乳聚糖，和2)药学上可接受的载体。本专利技术还提供了一种受体调节剂，所述受体调节剂中的有效成分为本专利技术第一方面提供的低分子量硫酸半乳聚糖，所述受体调节剂选择性抑制蛋白酪氨酸磷酸化酶1B。在一些优选的实施例中，所述的受体调节剂，1)提高胰岛素抵抗条件下细胞的葡萄糖消耗，提高胰岛素敏感型，或2)调节能量消耗，或3)维持葡萄糖内稳态。在一些优选的实施例中，所述的受体调节剂用于制备：1)预防和/或治疗II型糖尿病的药物，或2)预防和/或治疗肥胖的药物，或3)降糖、降脂、减肥的食品。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术采用一步提取法，从红藻提取物中分离纯化得到了一种硫酸半乳聚糖，并对其进行降解，制备获得系列低分子量硫酸半乳聚糖，对该硫酸半乳聚糖行了药效研究，发现其对PTP1B靶点具有选择性抑制作用，经细胞和动物试验研究发现，其具有良好的降血糖和减肥降脂作用，可以开发成防治II型糖尿病和肥胖症的药物及食品，具有良好的市场前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术实施例低分子量硫酸半乳聚糖(GAS)对HepG2胰岛素抵抗细胞摄取2-NBDG影响结果图；其中，纵坐标为2-NBDG的摄取率，A图表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低分子量硫酸半乳聚糖，其特征在于，其化学结构由通式(I)表示的结构单元和通式(II)表示的结构单元组成，所述低分子量硫酸半乳聚糖中，通式(I)表示的结构单元的质量百分含量为5％～50％，通式(II)表示的结构单元的质量百分含量为50％～95％；/n

【技术特征摘要】
1.低分子量硫酸半乳聚糖，其特征在于，其化学结构由通式(I)表示的结构单元和通式(II)表示的结构单元组成，所述低分子量硫酸半乳聚糖中，通式(I)表示的结构单元的质量百分含量为5％～50％，通式(II)表示的结构单元的质量百分含量为50％～95％；



其中，R1＝H或SO3-,R2＝H或SO3-,R3＝H或SO3-；n表示15～100的整数；



其中，R1＝H或SO3-,R2＝H或SO3-,R3＝H或SO3-；n表示15～100的整数。


2.根据权利要求1所述的低分子量硫酸半乳聚糖，其特征在于，所述的低分子量硫酸半乳聚糖的分子量为3kDa～20kDa，所述的低分子量硫酸半乳聚糖中硫酸基团的质量百分含量为15％～40％。


3.根据权利要求1所述的低分子量硫酸半乳聚糖，其特征在于，所述低分子量硫酸半乳聚糖的化学结构是由4-硫酸基-β-1,3-D-半乳糖(D-Gal)残基和6-硫酸基-α-1,4-D-半乳糖(L-Gal)残基，3，6内醚-D-Gal残基，2-硫酸基-3，6-内醚-D-Gal残基，2-硫酸基-β-1,3-D-半乳糖(D-Gal)残基和2，6-二硫酸基-D-半乳糖(D-Gal)残基，2-硫酸基-3，6内醚-D-Gal中的一种或几种组成。


4.权利要求1-3任一项所述的硫酸半乳寡糖的制备方法，其特征在于，该硫酸半乳寡糖采用下述制备工艺：
a)提取：清洗藻类、烘干、切碎，分别用水和重量比为5％～10％的碱水溶液提取0.5～2小时；过滤；残渣按上述过程再提取1～2次；合并滤液，浓缩后进行提纯、离心、干燥、粉碎得...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡婷，管华诗，辛萌，路晓，李建杰，于广利，赵峡，李春霞，郑梦梦，杨萌琳，
申请(专利权)人：青岛海洋生物医药研究院股份有限公司，青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：发明
国别省市：山东;37