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半乳糖凝集素(galectins,简称半乳凝素)是一类能够特异性识别β-D-半乳糖苷的动物凝集素,具有多种生物学活性。Galectin-3是半乳凝素家族中唯一以嵌合体结构存在的成员,由一个糖基识别结构域(carbohydrate-recognition domain,CRD)和胶原状重复结构域组成。作为肿瘤相关蛋白,它一方面促进肿瘤细胞的增殖、粘附、迁移和肿瘤血管生成,另一方面参与T淋巴细胞的凋亡和活化,与肿瘤免疫逃逸密切相关。目前关于galectin-3诱导T细胞凋亡和活化的机理尚不明确。果胶是一类富含半乳糖醛酸的多糖,具有免疫调节活性和抗肿瘤活性。研究表明果胶能够与galectin-3相互作用,但是目前对于果胶能否通过galectin-3进而发挥抗肿瘤作用的研究却鲜有报道。针对上述问题,本文研究了galectin-3诱导T细胞凋亡和活化的机制,以及果胶抑制galectin-3功能与体内抗肿瘤作用的对应关系。具体的研究内容和研究结果如下:第一,galectin-3诱导T细胞凋亡的机制。首先利用FITC-AnnexinV/PI双染法和western blot法检测galectin-3对T细胞凋亡的诱导作用。结果显示galectin-3能够诱导Jurkat细胞和Jurkat E6-1细胞凋亡,且呈浓度和时间依赖性。Galectin-3诱导T细胞发生显著的caspase-9和caspase-3水解。除此之外,发现galectin-3能够诱导ERK、PKC磷酸化和ROS的生成,采用抑制剂和激活剂明确了各个分子在凋亡通路中的作用及上下游关系。结果表明galectin-3主要通过ROS--MEK-ERK和PKC--MEK-ERK信号通路活化ERK,最终活化凋亡相关蛋白,导致细胞凋亡。第二,galectin-3发挥诱导T细胞凋亡作用的结构域。利用galectin-3的多种截短蛋白,研究了其对T细胞的凋亡诱导作用。结果表明galectin-3第1-12氨基酸序列不影响galectin-3功能的发挥;第13-68与第69-110氨基酸序列分别参与galectin-3激活ROS--MEK-ERK和PKC--MEK-ERK通路;CRD对于galectin-3活性的发挥起到关键作用。第三,galectin-3诱导T细胞活化的机制。首先利用流式细胞术和ELISA实验检测galectin-3诱导T细胞CD69的表达和IL-2的释放。结果表明galectin-3能够诱导T细胞活化,且呈浓度和时间依赖性。其次利用抑制剂处理细胞,明确了ROS-MEK-ERK和PKC-MEK-ERK信号通路参与galectin-3诱导T细胞活化过程。此外,发现了galectin-3激活的第三条活化相关通路:Ras-PI3K-Akt信号通路。第四,探讨了galectin-3诱导T细胞凋亡与活化的关系。首先利用不同浓度的galectin-3诱导T细胞不同时间,检测T细胞凋亡与活化情况。发现T细胞活化早于凋亡发生。在活化过程中galectin-3激活Ras-PI3K-Akt通路,该通路可能决定了活化与凋亡不能同时进行。此外,利用galectin-3的多种截短蛋白,研究了其对T细胞的凋亡和活化的诱导作用,发现galectin-3诱导T细胞凋亡和活化的功能结构域相同。第五,探讨了果胶体内抗肿瘤作用与抑制galectin-3功能的对应关系。首先利用体外实验从26种不同结构的果胶类物质中筛选出能够抑制galectin-3诱导T细胞功能的果胶,结果发现两种RG-I型人参果胶WGPA-E-1和RG-I-4能够显著抑制galectin-3诱导的T细胞凋亡,但不抑制T细胞活化;酸碱修饰的柠檬果胶MCP可同时抑制galectin-3诱导的细胞凋亡与活化;土豆半乳聚糖Galactan不能抑制凋亡,但是对galectin-3诱导的T细胞活化有显著的促进作用。除此之外,采用S-180荷瘤小鼠模型研究了上述果胶的体内抗肿瘤活性。结果表明:两种RG-I型人参果胶WGPA-E-1和RG-I-4具有显著的抗肿瘤作用;而MCP和Galactan的抗肿瘤活性不显著。上述研究结果表明RG-I型人参果胶可能是通过选择性抑制galectin-3,使T细胞大量活化并抑制其凋亡,进而通过免疫途径发挥抗肿瘤作用。综上所述,本论文系统研究了galectin-3诱导T细胞凋亡和活化的信号通路,明确了凋亡与活化的关系;筛选得到了两种具有选择性抑制galectin-3活性的RG-I型人参果胶,并且发现它们具有良好的体内抗肿瘤活性。阐述了果胶对galectin-3的选择性抑制作用及其与体内抗肿瘤活性的对应关系。上述研究结果将为肿瘤的免疫逃逸机制研究提供理论依据,同时为果胶作为抗肿瘤药物的开发与应用奠定基础。