植物多糖對神經細胞的保護作用

鐘廣英，付曉珍，張葉軍,2，張志春,3，鄒偉，2

1.遼寧師范大學 生命科學學院，遼寧 大連 116081;2.遼寧省生物技術與分子藥物研發重點實驗室，遼寧 大連 116081；3.解放軍215醫院 精神科，遼寧 大連 116300

人口老齡化已成為全球性問題，在我國也日益突出。伴隨著人口老齡化的加劇，神經退行性疾病也越來越成為困擾現代人生活的一個重大難題。這類疾病的主要病理變化是中樞神經系統神經元的減少和缺失，從而造成神經功能及認知功能障礙。目前對這類疾病還缺乏行之有效的治療手段，這已發展成為直接影響個人生活和社會發展的難題。這類疾病多是由于神經細胞氧化-還原平衡被破壞，激發氧化應激，影響細胞的增殖、分化、遷移、凋亡引起的。已有研究表明，植物多糖有廣泛的藥理活性，如增強免疫功能、降血糖、調節血脂、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老作用等。新近發現，人參、枸杞、黃芪、靈芝等水溶性多糖不僅可維持細胞正常形態和結構，修復受損細胞的形態，而且還能對氧化損傷所致的細胞活力下降、凋亡發生起抑制作用，從而對神經細胞起到保護作用。我們在此簡要綜述植物多糖對神經細胞保護作用的研究進展,以期為多糖作為治療老年神經性疾病的補充與替代治療藥物提供理論依據。

1 植物多糖的結構和性質

多糖是由多個單糖分子縮合、失水而成，是一類分子結構復雜且龐大的糖類物質。凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均稱為多糖，包括由1 種類型的單糖組成的葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等，由2 種以上的單糖組成的雜多糖。多糖的生物學功能通常是貯藏生物能和支持結構。但是，細胞膜和細胞壁的多糖成分不僅是支持物質，而且還直接參與細胞的分裂過程，在許多情況下成為細胞和細胞、細胞和病毒、細胞和抗體等相互識別結構的活性部位。其生物合成通常由結合在細胞膜質上的轉糖基酶催化完成，利用各種糖苷作為前體。

植物多糖廣泛存在于自然界中的多種植物體內，根據它們的存在部位，可分為細胞內多糖、細胞壁多糖和細胞外多糖。細胞內多糖包括淀粉、果聚糖和甘露聚糖；細胞壁多糖有半纖維素和果膠類，胞外多糖主要指樹膠和粘膠，成分復雜，主要包括半乳聚糖、半乳糖醛酸、鼠李聚糖、葡聚糖醛酸、甘露聚糖、木聚糖、木葡糖和其他型多糖。

已經證實，許多植物多糖具有免疫調節、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌、抗病毒、保護肝臟等作用[1]。機體的免疫系統有很強的監視作用，能及時清除異己及體內病變的細胞，起到抗腫瘤作用。其中，樹突狀細胞在人類特異性免疫過程中被認為是最強的抗原呈遞細胞，發揮著舉足輕重的作用。新近研究發現，附子多糖能在體外誘導腫瘤患者外周血單核細胞向樹突狀細胞分化并成熟表達細胞表面分子，促進細胞增殖，進而起到抗腫瘤作用[2]。金針菇多糖、銀耳多糖等可顯著降低心肌組織的脂褐素含量，增加腦和肝臟組織的SOD活力，從而起到延緩機體衰老的作用[3]。枸杞多糖可降低肝組織的丙二醛含量，提高肝糖原含量，從而提高機體的能量儲備，有利于抵抗有害物質對肝臟的損害[4]。

2 植物多糖對神經細胞生長和凋亡的影響

2.1 植物多糖促進神經細胞增殖

許多學者發現，植物多糖對于神經細胞的增殖有一定的促進作用。如白扁豆多糖在一定濃度范圍內能促進神經細胞增殖，能抵抗缺氧條件下神經細胞的損傷[5]。菟絲子多糖則可以減少神經細胞的腫脹、萎縮，維持正常神經細胞的數量，促進神經細胞生長，防止細胞核溶解、固縮、消失，防止尼氏體減少及其核崩解，促進神經纖維及脊髓內小血管等的再生，減少神經纖維脫髓鞘樣變及減少。Jin 等綜述了黃芪多糖的促神經細胞增殖作用[6]。研究還發現，仙人掌多糖可顯著減少腦缺血-再灌注皮質及海馬神經元的丟失，減輕腦組織形態學損傷，對腦缺血細胞模型具有神經保護作用[7]。

2.2 植物多糖促進神經細胞的分化

近年來，干細胞的研究和應用越來越受到人們關注，促進干細胞向神經細胞的分化成為治療老年疾病的新方向。研究發現，枸杞多糖可顯著減少小鼠缺血組腦梗死體積和神經功能缺損，抑制Bax、細胞色素C、caspase-3的表達量，其功能與線粒體凋亡通路有關。進一步發現，海馬細胞提取液和枸杞多糖聯合作用可促進海馬神經干細胞更好地向神經元分化[4]。通常，骨髓間充質干細胞除具有向中胚層組織細胞如成骨細胞、脂肪細胞、肌細胞分化的能力，還可跨胚層分化成外胚層的神經細胞及內胚層的肝細胞等。Jiang 等發現，地黃多糖能誘導骨髓間充質干細胞分化為神經樣細胞，其在適宜的濃度范圍內能更好地促進神經樣細胞分化的形成[8]。我國學者也發現枸杞多糖可以誘導人臍血間充質干細胞向神經元樣細胞分化[9]。土人參多糖也能夠促進PC12細胞的分化。提示植物多糖具有神經營養活性，對神經細胞的分化有促進作用[10]。

2.3 植物多糖抑制神經細胞的凋亡

以往研究表明，多種神經系統退行性疾病都與神經興奮毒性有關，后者可能是造成神經細胞死亡的“最后通路”。谷氨酸和β淀粉樣蛋白（Aβ）是最常見的2 種神經毒性物質。前者一方面通過谷氨酸受體NMDA激活后鈣離子內流以及代謝型谷氨酸受體激活引起胞內鈣離子釋放，導致神經元遲發性壞死，另一方面也可通過P35 裂解成為P25 激活下游神經元的壞死和凋亡通路；后者則主要通過造成神經細胞的鈣平衡失調、增加氧自由基以及破壞線粒體的膜電位而引起細胞凋亡。研究發現，馬齒莧多糖能夠通過抑制神經細胞的凋亡來保護谷氨酸和Aβ引起的神經細胞損傷[11]。褐藻多糖JM 也能明顯改善局灶性腦缺血損傷引起的神經功能缺陷，縮小腦梗死體積。它們可顯著抑制體外缺糖缺氧損傷導致的神經膠質細胞內鈣離子濃度的升高及細胞凋亡，提高神經細胞的存活率。另外有學者還發現，白扁豆多糖也具有抵抗神經細胞缺氧性凋亡的作用[12]。

3 植物多糖對神經細胞損傷的保護和修復機制

3.1 多糖提高神經細胞內的抗氧化水平

機體內許多疾病的發生都與氧自由基損傷細胞有一定的關系。超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）都可以有效地抵制氧自由基對機體的損傷。研究發現，枸杞多糖能顯著增強腦缺血再灌注后海馬區的SOD 活性，有助于清除大量產生的自由基，減少自由基對大腦海馬的損害，同時降低IL-6 的含量，減輕炎性反應，從而對海馬缺血再灌注損傷具有一定的保護作用[13]。經香菇多糖處理的SH-SY5Y細胞受H2O2氧化損傷后SOD值上升，提示其能對抗神經細胞內H2O2造成的損傷[14]。

3.2 植物多糖降低神經細胞中乳酸脫氫酶和丙二醛的含量

乳酸脫氫酶（LDH）、丙二醛（MDA）的含量可以反映細胞膜的受損程度，間接地反映細胞的損傷程度。用H2O2損傷體外原代培養大鼠皮層神經細胞模型的實驗表明，香菇多糖能顯著提高氧化損傷神經細胞的生存率，降低培養液中LDH 的漏出量和一氧化氮（NO）含量，抑制細胞內MDA 的生成，提高細胞內SOD 的活性，起到對神經細胞的保護作用[15-16]。有實驗采用Aβ25-35 的阿爾茨海默病（AD）細胞模型觀察瑣瑣葡萄多糖對PC12 細胞損傷的神經保護作用，發現Aβ25-35 損傷細胞前加入瑣瑣葡萄多糖干預，能提高細胞存活率，減少細胞釋放的LDH 含量，改善細胞膜的損傷，降低細胞凋亡率。瑣瑣葡萄多糖處理組細胞SOD 活性增加、MDA 含量降低，表現出明顯的抗氧化活性[17-18]

4 結語

隨著社會的老齡化，神經退行性疾病如阿爾茨海默病等的發病率呈逐年上升趨勢，其病因及病理機制仍未明確。目前研究認為，神經退行性疾病的發生可能是由于神經細胞的氧化-還原平衡遭到破壞，機體發生氧化應激反應損傷神經系統導致的。前述眾多研究表明，植物多糖具有降低或清除自由基的功能，從而保護神經細胞。其機制可能與多糖通過刺激神經細胞產生SOD等抗氧化酶提高抗氧化水平，同時降低細胞內LDH 和MDA 的釋放量，從而促進神經細胞增殖、分化，抑制神經細胞的凋亡有關。因此，有必要對植物多糖的神經保護作用機制進行深入研究，以期開發出新型神經保護藥物，為人類健康服務。

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