生物多糖藥理作用的研究概況

陳亞潔，時(shí)連根

（浙江大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058）

生物多糖藥理作用的研究概況

陳亞潔，時(shí)連根＊

（浙江大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058）

本文簡(jiǎn)要介紹了生物多糖的分類、提取、純化和構(gòu)效關(guān)系，并綜述了生物多糖藥理作用的研究進(jìn)展，指出今后的研究方向。

生物多糖；藥理作用；構(gòu)效；提純

多糖是多個(gè)單糖分子縮合去水后，以糖苷鍵結(jié)合形成的一類天然高分子碳水化合物，存在于高等動(dòng)、植物細(xì)胞膜和微生物細(xì)胞壁中［1］，常以（C6H10O5）n通式表示，40≤n≤3000，聚合度大于10，分子量數(shù)千到數(shù)百萬(wàn)，廣義上包括高分子碳水化合物的衍生物如酸性多糖、糖脂、糖胺聚糖等［2］。

生物多糖是構(gòu)成生物體的四大基本物質(zhì)之一，完成多種生命活動(dòng)，攜帶有大量生物信息。細(xì)菌中的各種莢膜多糖是研究較早且最多的生物多糖，在醫(yī)藥上被成功用作疫苗［5］，引起了人們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過(guò)50年的不斷發(fā)展，對(duì)生物多糖這一重要的生命物質(zhì)有了很多新的認(rèn)識(shí)，研究也取得了很大進(jìn)展。我國(guó)對(duì)生物多糖研究起步較晚，但隨著生物學(xué)、化學(xué)等學(xué)科與技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)生物多糖的認(rèn)識(shí)也不斷深入。

1 生物多糖的種類

生物多糖有多種分類方式，在實(shí)驗(yàn)研究中常采用按來(lái)源進(jìn)行分類的方式，可分為動(dòng)物多糖、植物多糖、微生物多糖、藻類地衣多糖等。

1.1 植物多糖

植物多糖是以α–或β–糖苷鍵將許多相同或不同單糖連接而成的化合物［2］，其分子量從數(shù)萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)不等，在自然界植物體中廣泛存在。其中枸杞、黃芪、茶、胖大海、南瓜、苦瓜、銀杏葉等植物多糖，被研究較多并顯示出很好的藥用價(jià)值［3］。

1.2 動(dòng)物多糖

動(dòng)物多糖通常存在于動(dòng)物的組織、器官中，其中能被充分利用的主要有肝素、透明質(zhì)酸、殼多糖等。肝素一種含硫的黏多糖，以其抗凝血、調(diào)節(jié)血脂、疏通血管等藥理作用，在各種心腦血管疾病的臨床治療中被應(yīng)用；透明質(zhì)酸是一種酸性多糖，在潤(rùn)滑骨關(guān)節(jié)、保護(hù)細(xì)胞等中起到很好作用，殼多糖存在于蝦、蟹、貝殼中，有很好的調(diào)節(jié)血脂和調(diào)節(jié)膽固醇的作用，兩者在醫(yī)藥領(lǐng)域均具有很好的開(kāi)發(fā)前景［3，4］。

1.3 微生物多糖

藥用真菌如靈芝、香菇、云芝、茯苓等的多糖研究既深又廣，其中香菇多糖和云芝多糖在臨床上作為治療癌癥的輔助藥物被使用。此外，酵母多糖、孔層菌多糖也有研究，細(xì)菌莢膜多糖在醫(yī)藥上主要用于疫苗［4］。

1.4 藻類地衣多糖

海藻多糖、海帶多糖等的抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖等生物活性相繼被報(bào)道，冰島地衣的抗腫瘤作用也有研究報(bào)道［1，3］。

2 生物多糖的提取、純化、結(jié)構(gòu)分析

2.1 分離提取

生物多糖從生物組織中分離提取出來(lái)，常采用溶劑提取和乙醇沉淀相結(jié)合的方法。溶劑提取又包括酸提、堿提、水提等，并輔助以超聲波、微波等處理。乙醇沉淀常采用分級(jí)沉淀，乙醇濃度以30%、60%、80%逐漸增加，將多糖按分子量由大到小沉淀出來(lái)［5］。

2.2 純化

純化包括除去大分子蛋白質(zhì)和小分子色素、鹽離子等雜質(zhì)。前者常采用Sevage法和酶結(jié)合的方法，后者采用電泳、超濾、DEAE-Sephrose、High-Res?olution Sephacryl等方法。張安強(qiáng)等用DEAE-Se?phrose和High-Resolution Sephacryl相結(jié)合的方法，純化出較均一的猴頭菌、孔層菌、金針菇等多糖組分，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定［6，7］。

2.3 純度鑒定

純度鑒定是后續(xù)藥理作用實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，采用超離心、高壓電泳、旋光測(cè)定、凝膠色譜等方法，其中常用的是高效液相色譜和紅外色譜分析［8］。

2.4 結(jié)構(gòu)分析

均一的生物多糖組分采用HPLC、FT-IR、GCMS、NMR等進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。猴頭菌、孔層菌、石莼、灰樹(shù)花等多種生物多糖組分的單糖組分、糖苷鍵類型、支鏈特有基團(tuán)等被相繼報(bào)道［6，8］。

3 生物多糖的構(gòu)效關(guān)系

生物多糖具有廣泛的生物活性，其生物活性取決于分子量、糖苷鍵型、糖鏈分支、空間結(jié)構(gòu)、化學(xué)修飾等結(jié)構(gòu)。研究表明，生物多糖主鏈有β（1→3）鍵，支鏈有β（1→6）鍵，通常具有抗癌作用；硫酸化香菇多糖具有抗HIV的生物活性，而天然香菇多糖具有抗腫瘤作用；三股螺旋β（1→3）-D-葡聚糖具有調(diào)節(jié)免疫作用，三股螺旋的形成要求多糖分子量大于9.0×104D，而三股螺旋的穩(wěn)定又依賴于β（1→3）糖苷鍵；硫酸化白多孔菌多糖能增強(qiáng)淋巴細(xì)胞增殖和巨噬細(xì)胞吞噬功能，并且隨取代度和劑量的增大而增強(qiáng)［2］。

中國(guó)文章學(xué)會(huì)第二十九次學(xué)術(shù)年會(huì)于2013年5月18日-19日在江西上饒師范學(xué)院隆重召開(kāi)。本次年會(huì)到會(huì)學(xué)者28人，收到論文近30篇。到會(huì)人數(shù)不多，但代表面廣，從年齡上看，有學(xué)會(huì)的創(chuàng)辦者、早已退休的學(xué)術(shù)耆老，有學(xué)養(yǎng)深厚、學(xué)術(shù)專精的專家教授、有年富力強(qiáng)朝氣蓬勃的年輕學(xué)者；從與會(huì)者的職業(yè)上看，有大學(xué)里從事文學(xué)、文章學(xué)、文學(xué)批評(píng)、寫(xiě)作等領(lǐng)域教學(xué)科研的教授，有教育出版界精英，以及優(yōu)秀中學(xué)語(yǔ)文教師。論文數(shù)量不多，但是視點(diǎn)多，視野開(kāi)闊，視角新穎，頗多具有開(kāi)創(chuàng)性的佳作。

4 生物多糖的藥理作用

生物多糖的研究不斷深入與發(fā)展，現(xiàn)已成為生命科學(xué)中最為活躍的領(lǐng)域之一，前景十分廣闊。

大量的藥理和臨床試驗(yàn)表明，生物多糖具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血糖等多種生物活性［9］。

4.1 抗氧化作用

自由基代謝失衡是引發(fā)生物體衰老、癌變、炎癥、免疫性疾病等的主要原因之一。為此，提高機(jī)體的抗氧化能力，就成為了對(duì)抗此類疾病的有效措施。

Lin等用DEAE-Sepharose從溪黃草（Rabdosia?serra）的莖和葉中分別分離出三個(gè)多糖組分：RSLPI、RSLP-II、RSLP-III和RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III，氧自由基吸收能力測(cè)定結(jié)果顯示，RSLP-I、RSLPII、RSLP-III的抗氧化作用強(qiáng)于 RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III，并且其間的單糖摩爾比和糖苷鍵連接存在顯著差異，表明多糖的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與其抗氧化作用有很大聯(lián)系，并且中性多糖的抗氧化作用強(qiáng)于酸性多糖，這為抗氧化藥物的篩選提供了很好的科學(xué)依據(jù)［10］。

環(huán)孢霉（CsA）在器官移植領(lǐng)域是很好的免疫抑制劑，但對(duì)肝臟存在很大的毒性。Anthony Jose?phine等從馬尾藻（SargassumWightii）中分離出一種硫酸多糖，對(duì)CsA誘導(dǎo)的氧化性肝損傷具有減輕作用，其作用可能是通過(guò)緩解CsA誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、形態(tài)學(xué)變化、血脂改變、細(xì)胞內(nèi)大分子損傷等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，預(yù)示該硫酸化多糖可以在使用CsA時(shí)作為一個(gè)肝保護(hù)藥［11］。此外，該研究者在2006年研究CsA誘導(dǎo)的腎損傷時(shí)，用該多糖組分實(shí)驗(yàn)取得了與以上一致的效果。

Tehila等從紫球藻中分離出一種硫酸多糖，發(fā)現(xiàn)該多糖對(duì)FeSO4處理過(guò)的3T3細(xì)胞（Swiss系小鼠胚胎細(xì)胞株）形態(tài)恢復(fù)有明顯的促進(jìn)作用，表明該多糖具有抗氧化作用。

此外，從樺褐孔菌（Inonotusobliquus）［12］、丹參素［13］、海帶［14］等的多糖提取物，均具有抗氧化作用。

4.2 免疫調(diào)節(jié)作用

機(jī)體的免疫機(jī)制在抗病、抗衰老等方面都發(fā)揮很重要的作用。Xie等在研究白術(shù)（Atractylodismac?rocephalaeKoidz）多糖（RAMPs）調(diào)節(jié)小鼠腸道粘膜免疫中發(fā)現(xiàn)，RAMPs能增加血液特異性免疫球蛋白（IgG）的產(chǎn)生，增加腸道免疫球蛋白A、mRNA（TGF-α、IL-6、TNF-β、IgA+、十二指腸上皮淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生，腸道產(chǎn)生的初次免疫消退很快，但會(huì)刺激機(jī)體特異性免疫的產(chǎn)生，但RAMPs作為口服免疫調(diào)節(jié)藥物還需進(jìn)一步分子機(jī)制的研究［15］。

此外，紫芝多糖［17］、菖蒲多糖［18］、紅球藻多糖［19］、石莼多糖［20］等也顯示出免疫調(diào)節(jié)作用。

4.3 抗腫瘤作用

癌癥是世界范圍內(nèi)死亡率很高的疾病，威脅著數(shù)百萬(wàn)人的生命，其產(chǎn)生因素很多，發(fā)生的地區(qū)差異很大，目前較常用的治療方法是手術(shù)切除和化學(xué)治療。但化療不僅僅對(duì)腫瘤細(xì)胞有殺滅作用，對(duì)正常細(xì)胞也有殺傷作用，副作用很大。生物多糖對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制作用明顯，但對(duì)正常細(xì)胞沒(méi)有明顯殺傷作用，為此在臨床上得到廣泛應(yīng)用。

Yang等研究油菜花粉（pollen ofBrassica na?pusL）的體內(nèi)抗腫瘤作用，發(fā)現(xiàn)油菜花粉多糖（LB?PP）對(duì)荷肉瘤小鼠和黑色素瘤小鼠的腫瘤重量、體積具有減輕、減少的作用，且呈濃度依賴型；增強(qiáng)脾臟和胸腺的相對(duì)重量、自然殺傷細(xì)胞的活性、巨噬細(xì)胞的作用、淋巴細(xì)胞的增殖、抗體和血液溶血抗體的產(chǎn)生；結(jié)果表明LBPP對(duì)腫瘤細(xì)胞具有抑制作用，可能是通過(guò)調(diào)節(jié)免疫和補(bǔ)血作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的［21］。

Xue等研究了層孔菌（Phellinus baumii）菌絲的水提多糖（PB）對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2和小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7的體外作用，發(fā)現(xiàn)PB在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)RAW264.7生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，而對(duì)HepG2有明顯抑制作用；能增加NO產(chǎn)生量并呈濃度依賴型；顯著增加RAW264.7中的IL-1b、IL-18，IL-6、IL-12p35和IL-12p40的mRNA產(chǎn)生量；使HepG2細(xì)胞周期停滯在S期，并且從24 h到48 h顯著增加，而細(xì)胞凋亡在48 h顯著增加；結(jié)果表明PB對(duì)HepG2具有體外抑制作用，其中包含有免疫調(diào)節(jié)作用［22］。

HasemHabelhah等研究了云芝多糖（Polysaccha?ride K，PSK）誘導(dǎo)的超氧化物歧化酶（Mn-SOD）在腫瘤組織中的作用和對(duì)QR-32腫瘤細(xì)胞惡性增值的抑制作用，發(fā)現(xiàn)PSK能明顯抑制QR-32細(xì)胞生長(zhǎng)，顯著增多QR-32細(xì)胞中Mn-SOD的產(chǎn)生量以及IFNγ的mRNA和蛋白表達(dá)量，減少TGFβ和TGFβ的表，結(jié)果表明PSK是在共同作用Mn-SOD、IFNγ、TGFβ和TGFβ下抑制腫瘤細(xì)胞增殖的［23］。

此外，小葉蕨藻多糖［24］、匙羹藤多糖［25］、地榆多糖26］、灰樹(shù)花多糖［27］等的抗腫瘤作用也有研究。

4.4 降血糖作用

胰島素依賴型糖尿病是由于分泌胰島素的胰腺β細(xì)胞損傷所致，致病因素很多，發(fā)病率很高。ByungRyong Lee等研究了茶樹(shù)菇（Agrocybechaxin?gu）多糖對(duì)鏈霉素（STZ）誘導(dǎo)的糖尿病的體內(nèi)、體外作用，發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)菇多糖對(duì)大鼠胰島瘤細(xì)胞（RINm5F）生長(zhǎng)無(wú)抑制作用，能顯著減少NO產(chǎn)生量、iNOS表達(dá)量和mRNA表達(dá)量，且呈濃度依賴型；能顯著降低糖尿病模型大鼠血糖水平，顯著減少iNOS表達(dá)量，胰腺損傷得到修復(fù)，結(jié)果表明茶樹(shù)菇多糖具有成為糖尿病治療藥物的潛力［28］。

Guoqing Zhang等探究了蛹蟲(chóng)草對(duì)鏈霉素（STZ）誘導(dǎo)的大鼠糖尿病的治療作用，發(fā)現(xiàn)多糖粗提物具有降血糖作用且呈濃度依賴型，同時(shí)比其他藥用真菌冬蟲(chóng)夏草、蒙古口蘑、雷丸多糖的作用更強(qiáng)；在STZ注射前24 h給小鼠口服多糖粗提物（40 mg/kg），則STZ誘導(dǎo)后的血糖濃度明顯降低，結(jié)果表明蛹蟲(chóng)草多糖是一種防護(hù)和治療糖尿病的潛在藥物［29］。

此外，從大球蓋菇［30］、黑色粘玉米［31］等中分離出的多糖具有降血糖作用。

4.5 其他

生物多糖還有很多其它藥理作用，如抗炎癥、抗病毒、抗凝血、降血脂等［15］。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，生物多糖的研究涉及動(dòng)物、植物、真菌、細(xì)菌、藻類地衣等領(lǐng)域，具有生物活性的多糖不斷被發(fā)現(xiàn)、鑒定，其藥用、保健價(jià)值日益引起重視。

生物多糖的研究大部分集中在提取、純化、藥理作用、鑒定和初步的機(jī)理研究。為了生物多糖能在疾病預(yù)防、治療方面的應(yīng)用，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)、藥理作用機(jī)理研究、活性的相互作用、結(jié)構(gòu)與藥理作用的聯(lián)系等相關(guān)工作，有待開(kāi)展。

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Research Progress in Pharmacological Effects of Biological Polysaccharides

CHEN Ya-jie,SHI Lian-gen＊
(College of Animal Sciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310058,China)

In this paper,we briefly introduced the classification,extraction,purification,and structure-activity relationships of biological polysaccharides,and also reviewed the progress of pharmacological effects,then pointed out the future perspectives in this field.

biological polysaccharides;pharmacological effects;structure-activity;extraction and purification

Q539

A

0258-4069［2017］03-015-05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31572462，31272375）

陳亞潔（1989-），女，河南開(kāi)封人，博士研究生，主要從事蠶桑生物反應(yīng)器與資源學(xué)研究。E-mail：yajiesw@126.com

時(shí)連根，男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：slgsilk@zju.edu.cn