甘露三糖

产品名称: 甘露三糖
英文名: Manninotriose
中文别名:
英文别名:
Cas 号: 13382-86-0
产品编码:BP3247
分子式: C₁₈H₃₂O₁₆
分子量: 504.438
来源:
物理性状:
化合物类型:

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，标准包装10mg，20mg，50mg；可以按客户需求包装。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

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甘露三糖的HPLC图谱

甘露三糖的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

甘露三糖（Manninotriose， CAS号：13382-86-0）是一种天然存在的三糖化合物，化学式为C18H32O16，分子量为504.44。它最初被鉴定为小野芝麻（Lamium amplexicaule L.，唇形科）中的主要碳水化合物成分。作为棉子糖家族的低聚糖成员，甘露三糖由一分子半乳糖、一分子葡萄糖和一分子甘露糖通过特定的糖苷键连接而成。长期以来，此类寡糖因其作为植物能量储备和抗逆分子的角色而被认知，但在哺乳动物系统中的生物活性研究相对有限。

近年来，随着肠道微生态与宿主健康互作研究的深入，天然来源的非消化性寡糖因其卓越的益生元潜力和对肠道屏障功能的调节作用而备受关注。甘露三糖作为一种潜在的生物活性寡糖，其研究焦点正逐渐从植物化学转向药理学领域。特别是，其结构与肠道菌群可发酵的底物相似，提示其可能通过调节肠道菌群组成、增强肠道屏障完整性以及调控局部免疫反应，从而在维持肠道稳态和干预肠道相关疾病中发挥关键作用。本综述旨在系统梳理甘露三糖的化学特性、植物来源、药理活性、分子作用机制及成药性潜力，为其在肠道健康领域的深入研究和应用开发提供科学依据。

化学结构与理化性质

甘露三糖的化学结构明确，属于棉子糖系列寡糖。其具体结构为α-D-半乳吡喃糖基-(1→6)-α-D-葡吡喃糖基-(1→2)-β-D-甘露吡喃糖苷。这种三糖结构使其具有一定的空间构象和分子识别特性。

在理化性质方面，甘露三糖呈现典型的亲水性寡糖特征。其计算脂水分配系数（LogP）为-3.32，表明其具有极强的亲水性和极低的脂溶性。拓扑极性表面积（TPSA）高达268.68 Ų，进一步印证了其分子表面富含亲水性羟基，与水分子的相互作用能力强。因此，甘露三糖的水溶性极佳，理论值约为110 g/L，易于在水相体系中溶解和分散。其分子量为504.44 Da，属于小分子化合物范畴，但已超出多数药物常见的“类药五规则”范围，这主要与其糖类物质的特性相关。

这些理化性质决定了甘露三糖在生物体内的基本行为：难以被动跨过脂质双分子层，口服后主要存在于胃肠道腔道内，不易被胃肠道上皮细胞直接吸收进入全身循环，也难以透过血脑屏障。这些特性恰恰使其能够靶向作用于肠道局部，作为肠道菌群的发酵底物或与肠上皮细胞表面的模式识别受体相互作用。

植物来源与提取方法

甘露三糖最初是从唇形科植物小野芝麻（Lamium amplexicaule L.）中分离并鉴定的，是该植物体内重要的可溶性碳水化合物，尤其在特定生长阶段或器官中含量较高。除小野芝麻外，后续研究也在其他一些植物中发现甘露三糖或其衍生物的存在，例如部分豆科植物种子及一些药用植物，但其作为主要储存糖的角色在小野芝麻中尤为突出。

从植物材料中提取甘露三糖通常遵循天然产物中水溶性糖类的通用提取纯化流程。主要步骤如下：
1. 提取：通常采用热水或一定浓度的乙醇水溶液进行浸提。热水提取效率高，但共提取物较多；乙醇水溶液（如50-80%）可在提取糖类的同时减少蛋白质和多酚等杂质的溶出。
2. 脱杂：提取液经过滤后，常采用活性炭脱色以去除色素，或通过大孔吸附树脂柱初步去除部分有机酸、酚类等非糖杂质。
3. 分离纯化：这是获得高纯度甘露三糖的关键步骤。常采用柱色谱技术，如活性炭-硅藻土柱、离子交换色谱（如硼酸络合色谱）以及高效液相色谱（HPLC）。其中，配备示差折光检测器（RID）或蒸发光散射检测器（ELSD）的HPLC是分析和制备甘露三糖的常用手段，常使用氨基柱或亲水相互作用色谱（HILIC）柱，以乙腈-水为流动相进行梯度洗脱。
4. 鉴定与验证：纯化后的化合物通过核磁共振（NMR，包括¹H NMR和¹³C NMR）、质谱（MS）等技术进行结构确证。

随着合成生物学的发展，利用酶法或微生物细胞工厂合成特定结构的寡糖（包括甘露三糖）也成为一种潜在的、可持续的规模化生产途径。

药理活性研究

当前关于甘露三糖的直接药理学研究虽处于起步阶段，但基于其结构类似物（如棉子糖、水苏糖等α-半乳糖寡糖）的广泛研究以及初步的体外和动物实验证据，提示其在肠道健康领域具有多方面的潜在药理活性。

1. 益生元样作用：甘露三糖作为非消化性寡糖，可抵抗上消化道的酶解，完整到达结肠，成为肠道共生微生物（尤其是双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌）的特异性发酵底物。其发酵产生短链脂肪酸（SCFAs，如乙酸、丙酸、丁酸），降低肠道pH值，抑制病原菌生长，从而调节肠道菌群平衡。
2. 肠道屏障保护作用：在实验性结肠炎动物模型中，给予类似结构的寡糖可显著减轻结肠黏膜炎症损伤、降低疾病活动指数。其机制与增加结肠黏液层厚度、促进紧密连接蛋白表达、增强上皮细胞完整性有关。推测甘露三糖可能通过类似途径发挥肠屏障保护效应。
3. 免疫调节活性：肠道是最大的免疫器官。研究表明，某些寡糖能够调节肠道相关淋巴组织（GALT）的免疫反应。甘露三糖可能通过影响树突状细胞、巨噬细胞等免疫细胞的功能，促进抗炎因子（如IL-10）的产生，抑制过度促炎反应，从而维持肠道免疫稳态。
4. 抗炎作用：体外细胞模型（如LPS刺激的巨噬细胞或肠上皮细胞）研究提示，甘露三糖可能通过抑制NF-κB等经典炎症信号通路，下调肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等促炎细胞因子的表达，发挥抗炎效果。

作用机制与分子靶点

甘露三糖对肠道健康的有益作用涉及多靶点、多通路的复杂调控网络。其作用机制可分为间接机制（通过肠道菌群介导）和直接机制（与宿主细胞相互作用）。

间接机制（菌群依赖途径）：
甘露三糖经肠道菌群发酵产生SCFAs（特别是丁酸）。丁酸不仅是结肠上皮细胞的主要能量来源，更是重要的信号分子。它可通过激活G蛋白偶联受体（如GPR41， GPR43），抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC），从而调控基因表达，促进上皮细胞增殖与分化，增强屏障功能，并诱导调节性T细胞（Treg）分化。Treg细胞的关键转录因子FOXP3是其功能核心标志。此外，SCFAs能促进肠上皮细胞分泌MUC2黏蛋白，加固黏液屏障；也能诱导肠内分泌细胞分泌胰高血糖素样肽-2（GLP-2），间接促进肠道健康。

直接机制（菌群非依赖途径）：
甘露三糖或其代谢产物可能直接与肠上皮细胞和免疫细胞表面的模式识别受体（PRRs）相互作用，调控相关信号通路：
* TLR4信号通路：TLR4是识别脂多糖（LPS）的关键受体，其过度激活导致NF-κB介导的强烈炎症。有研究提示，某些寡糖可能通过干扰LPS与TLR4/MD2复合物的结合，或调控TLR4内吞及下游信号，起到抗炎作用。
* NOD2信号通路：NOD2是胞内细菌肽聚糖传感器，在潘氏细胞中高表达，对于维持肠道稳态和抗菌防御至关重要。NOD2功能缺陷与克罗恩病风险增加相关。甘露三糖是否影响NOD2信号有待研究，但该通路是肠道免疫调节的重要靶点。
* 内质网应激与未折叠蛋白反应（UPR）通路：肠道炎症常伴随内质网应激。XBP1是UPR的关键转录因子，其剪切活化形式（XBP1s）对于肠上皮细胞（特别是杯状细胞）的存活、功能及MUC2生产至关重要。某些保护性物质可通过减轻内质网应激、促进XBP1s通路来保护肠道。
* 细胞因子与生长因子网络：甘露三糖可能影响多种细胞因子的表达平衡。例如，促进抗炎细胞因子IL-10的产生；抑制关键促炎因子TNF的过度表达；调节TGFB1（具有抗炎和促纤维化的双重作用）的活性。这些因子共同塑造了肠道免疫微环境。
* 自噬相关通路：自噬是细胞清除受损组分、维持内环境稳定的重要过程。ATG16L1是自噬体形成的关键蛋白，其基因多态性与克罗恩病风险相关。某些益生元或代谢物可通过影响自噬流来增强肠上皮细胞对细胞内病原体的清除能力和维持内稳态。
* IL-23/Th17通路：IL-23由先天免疫细胞产生，是驱动Th17细胞介导的炎症反应的核心细胞因子。IL-23R是其受体，该通路在炎症性肠病（IBD）发病中起重要作用。调控此通路是IBD治疗的重要策略。

综上所述，甘露三糖可能通过上述一个或多个靶点，形成一个从维护物理屏障（MUC2）、调节免疫平衡（TLR4， TNF， IL10， FOXP3， IL23R）、应对细胞应激（XBP1）、到调控细胞自噬（ATG16L1）和生长修复（TGFB1）的综合作用网络。

成药性评价与药代动力学

基于提供的参数和糖类物质的特性，对甘露三糖的成药性进行初步评价：

• 吸收与口服生物利用度：甘露三糖具有极高的亲水性（LogP = -3.32）和大的极性表面积（TPSA = 268.68 Ų），且分子量超过500 Da。这些特性决定了其难以通过被动扩散穿越肠上皮细胞的脂质膜。同时，人体胃肠道缺乏水解其特定糖苷键的酶（如α-半乳糖苷酶活性有限）。因此，甘露三糖口服后极可能不被上消化道吸收，生物利用度极低。这并非其作为肠道局部作用药物的缺点，反而是其靶向结肠的优势。
• 分布：即使有微量吸收，其高亲水性也限制其进入组织，主要分布于血浆等水相中。其“血脑屏障：低”的预测结果符合预期，意味着它基本无法进入中枢神经系统。
• 代谢：在人体内，甘露三糖的主要代谢场所是结肠。它不被宿主酶系代谢，但可被结肠微生物群特异性发酵，降解为单糖和SCFAs等终产物，这些代谢产物可被宿主吸收利用。
• 排泄：未被发酵的甘露三糖原型将随粪便排出体外。
• 安全性初步评估：
  • hERG抑制：预测为“否”，提示其引起心脏QT间期延长的风险较低，这对于任何潜在药物都是重要的安全性指标。
  • 遗传毒性（Ames试验）：预测值为0.9（通常解读为阴性结果的可能性高），提示其致突变风险较低。
  • 其他考虑：作为天然寡糖，其急性毒性预期很低。但需关注高剂量摄入可能引起的胃肠道不适，如腹胀、产气，这是非消化性寡糖常见的剂量限制性反应。

综上，甘露三糖符合“局部作用、不易吸收”的结肠靶向益生元类物质的特点。其成药性开发的重点不在于提高全身暴露量，而在于优化其结肠递送效率、评估其长期使用的安全性以及明确其有效剂量范围。

临床应用前景与展望

甘露三糖在肠道健康领域展现出广阔的临床应用潜力，但其转化研究仍需深入。

潜在应用方向：
1. 炎症性肠病（IBD）的辅助治疗：基于其潜在的抗炎、屏障修复和免疫调节作用，甘露三糖或可作为溃疡性结肠炎和克罗恩病的膳食补充剂或辅助治疗剂，用于缓解症状、维持缓解期。
2. 肠易激综合征（IBS）的管理：通过调节菌群、产生SCFAs、减轻低度炎症，可能改善IBS患者的腹胀、腹痛和排便习惯紊乱症状。
3. 肠道屏障功能障碍相关疾病的干预：如抗生素相关性腹泻、旅行者腹泻、坏死性小肠结肠炎（NEC）等，甘露三糖可通过增强屏障、拮抗病原菌定植发挥保护作用。
4. 代谢性疾病的肠道调节：肠道菌群失调与肥胖、2型糖尿病密切相关。甘露三糖作为益生元，可能通过改善菌群结构、增加SCFAs产生，间接改善宿主代谢。
5. 功能性食品与特医食品添加剂：作为安全的天然寡糖，可直接用于开发促进肠道健康的保健食品、婴幼儿配方奶粉或特定全营养配方食品。

面临的挑战与未来展望：
1. 作用机制需深化：目前大多数机制推测基于结构类似物或相关通路。需要设计严谨的体外和体内实验，直接验证甘露三糖与上述靶点（TLR4， NOD2， XBP1等）的相互作用，并阐明其是直接作用还是完全依赖菌群代谢产物间接作用。
2. 高质量临床证据缺乏：亟需开展随机对照临床试验，在特定人群（如IBD、IBS患者）中评估其有效性、最佳剂量和安全性。
3. 结构优化与剂型开发：能否对甘露三糖进行适度的化学修饰以提高其对特定菌群的选择性、或增强其与宿主受体的亲和力？如何开发能确保其精准递送至结肠的剂型（如包衣片、微胶囊）？
4. 个体化应用：肠道菌群具有高度个体差异性。未来研究需探索如何根据患者的基线菌群特征，预测其对甘露三糖的应答，实现个性化营养干预。

结语

甘露三糖，一种源自小野芝麻的天然三糖，正从一种简单的植物碳水化合物转变为具有潜在药理价值的生物活性分子。其卓越的亲水性和非消化性赋予了其靶向结肠、调节肠道微生态和局部免疫的独特优势。尽管其直接药理学研究尚处初期，但围绕肠道健康的核心靶点（如TLR4， TNF， IL10， MUC2， XBP1等）的理论与初步证据，为其在炎症性肠病、肠易激综合征等肠道疾病中的应用描绘了令人期待的蓝图。当前研究已初步提示其良好的安全性特征。然而，要将这种潜力转化为现实的临床获益，必须跨越从机制阐明到临床验证的鸿沟。未来需要多学科交叉合作，深入揭示甘露三糖与宿主-菌群互作网络的精确对话机制，并通过严谨的临床试验确认其疗效与安全性。随着研究的不断深入，甘露三糖有望成为肠道健康领域一个重要的天然候选分子，为开发新型的微生态调节剂和肠道屏障保护剂提供新的思路与选择。