介绍
阿拉伯半乳聚糖（Arabinogalactan，AG）便是天然多糖中极具开发价值的一种，它具有良好的生物相容性、生物可降解性及多样的生物活性。作为一种天然高支化多糖，AG 广泛存在于植物细胞壁中，以西黄松（Larix occidentalis）木质组织为主要商业来源，其不仅被美国食品药品监督管理局批准为膳食纤维来源，还在多种草本植物中被检测到并证实具有免疫刺激活性。
图一 阿拉伯半乳聚糖
类型及组成
根据主链糖苷键连接方式，AG 可分为 I 型和 II 型：I 型 AG 主链为 β-1,4 - 半乳聚糖，II 型 AG 主链为 β-1,3 - 半乳聚糖，而商业应用的西黄松 AG 以 II 型为主，还常作为阿拉伯半乳聚糖蛋白的糖基部分参与细胞多种生理功能。从组成来看，西黄松 AG 主要由半乳糖和阿拉伯糖构成，摩尔比约为 6:1，还含有少量葡萄糖醛酸残基，且糖醛酸的存在会影响其在体积排阻色谱中的行为。AG 的分子结构极具特点，其三分之一的分子由 (1→3)-β-D - 半乳糖吡喃糖单元构成主链，其余部分为通过 (1→6) 糖苷键连接在主链上的侧链，侧链大小从单糖到寡糖不等。天然状态下的 AG 以有序聚集体形式存在，主链形成稳定的三螺旋结构，侧链虽不影响三螺旋的稳定性，却形成了疏松且灵活的支化表面，大量暴露的羟基可通过氢键与相邻螺旋及其他多糖分子相互作用。
阿拉伯半乳聚糖分子量具有多分散性，范围为 3~100kDa，在去离子水中通过凝胶过滤色谱可分离出 AGA 和 AGB 两个组分，二者洗脱体积不同，但在磷酸盐缓冲液等离子强度较高的体系中，又会表现出相同的洗脱行为。蛋白含量低于 0.004%，且与其他天然多糖相比，具有更低的粘度。
粘附机制
阿拉伯半乳聚糖的粘膜粘附性本质是其与粘蛋白的特异性相互作用，通过经典凝胶过滤色谱和前沿凝胶过滤色谱两种方法，以牛颌下腺粘蛋白（BSM）和猪胃粘蛋白（PSM）的相互作用的定性验证与定量分析。粘蛋白是上皮组织表面的高分子量胞外糖蛋白，分子量为 5×10²~2×10⁴kDa，高度糖基化使其具有强亲水性，是维持粘膜表面生理功能的关键物质。
定性验证
以 Sephacryl S300 HR为色谱填料，在4℃、磷酸盐缓冲液体系下开展凝胶过滤色谱实验。BSM 与阿拉伯半乳聚糖单独进样时洗脱体积差异显著，分别为74±1mL和113±1mL；而二者混合进样时，AG 的洗脱峰向高分子量方向显著偏移，体积偏移达 7±2mL，BSM 的洗脱峰则出现明显拖尾，总洗脱体积增加18±7mL，二者洗脱图谱的重叠面积达 16±2%，直接证明了二者存在相互作用。将 BSM 与洗脱体积接近 AG 的细胞色素 C、胰凝乳蛋白酶原混合，二者洗脱图谱无变化；将 AG 与洗脱体积接近 BSM 的 α- 晶体蛋白、甲状腺球蛋白等混合，也未出现峰重叠。同时，AGA 和 AGB 分别与 BSM 混合进样时，洗脱图谱基本重叠，且均出现与总 AG 一致的峰偏移，证明 AG 的两个组分与 BSM 的相互作用效率相近，且该相互作用并非离子强度变化引发的聚电解质效应，而是特异性的分子相互作用。
定量分析
由于阿拉伯半乳聚糖对极性和非极性材料均具有强粘附性，采用前沿凝胶过滤色谱法，以不同浓度的AG溶液为洗脱液对BSM进行洗脱。Sephacryl S300 HR无法分离AG-粘蛋白复合物，以此为基础，通过测定粘蛋白峰组分中AG浓度与基线浓度的差值，可计算出与BSM结合的AG量。基于多位点独立结合模型分析，测得AG-BSM复合物的表观解离常数Kd为 4.8×10⁻⁶±0.75×10⁻⁶M，每个BSM分子可结合约48±7个AG当量，证实AG与粘蛋白存在显著的可逆性多位点结合。尽管AG的分子量多分散性会对解离常数和结合当量的绝对数值产生一定影响，但该解离常数的数量级充分证明了AG与粘蛋白具有较强的结合能力。
图二 阿拉伯半乳聚糖的结合参数
应用
用于眼部药物
眼表粘膜制剂的核心要求是能够在眼表实现有效滞留，以此提升药物的治疗效果，传统粘粘性多糖虽能实现粘膜粘附，但较高的粘度会影响眼部舒适度。而阿拉伯半乳聚糖的低粘度特性能够解决这一问题，其既能通过与眼表粘蛋白的结合延长制剂在眼表的滞留时间，又能保证眼部的生理舒适度，同时其已被证实的角膜伤口愈合促进作用，可与眼科药物产生协同效果，尤其适用于泪膜异常相关眼病的治疗。
用于粘膜给药系统
除眼科制剂外，阿拉伯半乳聚糖还可应用于胃肠、呼吸道等其他粘膜给药系统。其粘膜粘附性可使其与胃肠、呼吸道粘膜表面的粘蛋白结合，形成稳定的粘附层，减缓药物在体内的清除速度，提升难吸收药物的生物利用度；同时 AG 良好的生物相容性与无毒性，完全满足药物递送材料的安全要求。
阿拉伯半乳聚糖以独特的三螺旋支化结构为基础，具备低粘度、高纯度、水胶体特性等理化优势，其与粘蛋白之间的特异性可逆多位点结合，是其粘膜粘附性的核心分子基础，而解离常数达 10⁻⁶M 级的结合能力，使其成为粘膜给药系统的优质材料。相较于其他天然粘粘性多糖，AG 的低粘度是其不可替代的优势，结合其免疫刺激、促进角膜伤口愈合等生物活性[1]。
参考文献
[1]Moschini R ,Gini F ,Cappiello M , et al.Interaction of arabinogalactan with mucins[J].International Journal of Biological Macromolecules,2014,67446-451.DOI:10.1016/j.ijbiomac.2014.04.001.