石斛多糖藥理活性研究概述

大理大學基礎醫學院人體解剖學教研室，云南 大理 671000

石斛屬為蘭科植物，石斛屬有眾多品系。全球約有千余種，我國約有76種，石斛屬在我國主要分布在西南，長江流域等[1]。石斛用途廣泛，在眾多品系中可作為藥用價值的種類為數不多。近年研究顯示，石斛中主要化學成分為生物堿、多糖、黃酮類、酚類、萜類等，不同種類石斛其化學成分含量與結構不同[1]。石斛多糖為石斛的主要活性成分之一。不同種屬石斛多糖含量有所差異，藥理活性與多糖所占植株的比例有關[2]。并且不同種屬多糖結構不同，石斛屬多糖結構差異主要體現在所構成的單糖種類及其比例，分子量大小，糖苷鍵類型及其連接方式不同等，因此可能造成不同的藥理活性[3]。

近年來對于鐵皮石斛多糖(DOP)、金釵石斛多糖(DNP)、霍山石斛多糖(DHP)、鼓槌石斛多糖(DCP)等石斛屬多糖的研究較為廣泛。石斛多糖的藥理學作用在抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、免疫調節、降血糖、護肝等方面的研究較為活躍。

1 石斛多糖的藥理活性研究

1.1 抗氧化與衰老 氧化應激可以導致衰老與疾病。多種疾病發生機制與自由基(ROS)的過度產生密切相關。大量研究顯示，石斛多糖具有體外抗氧化性活性，體外實驗表明石斛多糖對各種類型自由基有一定的清除作用，而且石斛多糖對不同種類模式生物體內抗氧化活性也被廣泛證實。體外抗氧化活性主要集中在ROS 的清除，體內抗氧化作用主要表現在抗氧化物酶活性的升高，及降低氧化應激產物丙二醛(MDA)水平。勞梓釗等[4]通過鐵皮石斛粗多糖培養基干預模式生物果蠅時發現，含鐵皮石斛的多糖培養基，能夠顯著提高果蠅體內過氧化物酶含量，降低過氧化產物MDA含量，提高果蠅的生存天數，增強繁殖能力，與抗熱應激能力，其可能的機制為含藥培養基可以增強果蠅體內的抗氧化能力和自由基的清除作用。Luo等[5]利用水提醇沉法并純化分離得到一種質量分數為8500Da 的DOP，體外實驗表明DOP能夠適度清除DPPH自由基并以濃度依賴性對羥基自由基有一定的清除作用。由于野生石斛資源的稀缺，組織培養的鐵皮石斛發展迅速。唐軍榮等[6]研究發現組織培養的鐵皮石斛其提取物POD有一定的抗氧化能力，對多種自由基具有明顯的清除能力，包括DPPH、·OH、·O2自由基。

1.2 抗腫瘤 腫瘤為嚴重危害人類健康的疾病。多項研究顯示，石斛多糖對多種類型的惡性腫瘤細胞有一定的治療作用。石斛多糖抗腫瘤機制主要表現在直接抑制腫瘤細胞增殖，促進促凋亡蛋白表達，從而發揮抗腫瘤細胞活性。Yu等[7]比較了野生條件下種植和溫室條件下種植的鐵皮石斛提取并分離的DOP，野生狀態下生長的鐵皮石斛，其提取物DOP 能夠顯著抑制HeLa細胞增值。Xing等[8]從鐵皮石斛粗多糖中分離了四種多糖組分，DOP-40、DOP-50、DOP-60、DOP-70，其分子量分別為999、657、243和 50.3 kDa，主要構成單糖為d-甘露糖和d-葡萄糖，且不同組分單糖構成的摩爾比各不相同；各個多糖組分均呈時間-劑量依賴性抑制HepG2細胞細胞增殖，可能的機制是DOP通過下調HepG2 細胞Bcl-2 蛋白表達量，上調Bax 蛋白，改變Bax/Bcl-2 蛋白比例，從而通過Bax 和 Bcl-2 途徑誘導HepG2 細胞凋亡。Wei等[9]從霍山地區鐵皮石斛中分離了一種平均分子量為229 kDa 的石斛多糖DOPA-1，以劑量依賴性抑制HepG-2 細胞增值并且呈劑量依賴性促進HepG-2 細胞凋亡，而且藥物干預組觀察到了線粒體膜通透性增加，且DOPA-1促進HepG-2 細胞凋亡可能機制為：DOPA-1 促進HepG-2 細胞Bcl-2 表達降低，而Bax 表達增高所致；此外線粒體途徑也介導了DOPA-1對HepG-2 細胞凋亡的作用。乳腺癌是常見惡性腫瘤之一，Sun 等[10]以POD 干預MCF-7 細胞和正常乳腺上皮細胞系MCF10A，不同濃度POD具有顯著降低MCF-7 細胞活力，抑制G2/M 期細胞比例，增加凋亡相關蛋白表達，抑智凋亡蛋白表達下降，增值相關標志物表達下降，而POD 對正常MCF10A 細胞未見顯示抑制作用。說明POD選擇性抑制 MCF-7 細胞增殖。在一定程度上可能說明POD 對正常乳腺細胞的安全性。張丹丹等[11]從霍山石斛中分離出三種多糖組分，分別為DHP、DHP-1、DHP-2，幾種多糖組分均能抑制SGC-7901細胞株的生長，其中DHP-2對SGC-7901細胞株抑制作用最強，其可能機制為DHP-2 通過改變SGC-7901細胞株抑癌基因野生型P53和原癌基因cmy-c 表達有關。石斛多糖可對多種惡性腫瘤細胞起抑制作用，且不同組分對腫瘤細胞的抑制作用不同。

1.3 抑菌與抗炎 Ge 等[12]通過研究DHP 干預香煙煙霧誘導的小鼠的肺部炎癥時發現，DHP降低小鼠肺組織和血液中炎性因子TNF-α 和IL-1β 含量,降低炎癥相關信號通路NF-κB 和MAPK 信號通路相關蛋白IκB，p65，p38和JNK 的磷酸化水平，并且DHP 對于NF-κB 和MAPK 信號通路中各自核轉錄因子NF-κB、AP-1 在胞核與DNA 結合活性顯著降低，表明大量炎性相關基因在轉錄水平被抑制，從而抑制炎癥因子的表達，抑制炎癥反應。同種石斛在不同種植條件下外部特征有一定的差異，藥理學活性也可能有所差異。Wang等[13]利用抑菌圈法比較了云南普洱地區野生鐵皮石斛與利用植物細胞培養技術的石斛粗多糖的抑菌活性，分別以不同的藥物濃度作用于幾種常見的致病菌，兩種多糖都顯示出顯著的抑菌活性，但相同的藥物濃度下野生鐵皮石斛多糖較組織培養獲得的POD 顯示更強的抑菌活性。張周英等[14]利用濾紙片法比較DOP 和DNP 對常見病原菌的抑菌活性，DOP和DNP 均有抑菌能力，DNP的抑菌能力優DOP。

1.4 免疫調節 石斛多糖可通過調節免疫器官、免疫細胞、免疫分子發揮免疫調節作用。石斛多糖對免疫的調節作用主要集中在對免疫細胞的調節作用。Wang等[15]研究表明，從霍山石斛中分離出酸性多糖DNP-W4，及其衍生物DNP-W4R，HDNP-W4，并以以上三種組分干預經過脂多糖和刀豆素抑制的T淋巴細胞和B淋巴細胞增值，結果顯示當DNP-W4R、HDNP-W4的藥物濃度為50 μg /mL和100 μg/mL劑量時細胞活性增強，而DNP-W4在最高劑量100 μg/mL仍沒有顯示出免疫細胞活性增強的趨勢。提示多糖的結構不同，其免疫調節活性不同。王超群等[16]從DHP中分離出7種多糖組分，各個組分均能提高吞噬細胞的吞噬能力，誘導免疫因子TNF-α、IL-1β、NO的表達。宋美芳等[17]通過體內與體外研究發現，DOP和齒瓣石斛多糖增加小鼠脾臟指數，協同ConA 增強T細胞增殖，并且促進免疫因子IFN-γ、IL-2 的釋放，顯示兩種石斛多糖可從器官，細胞及分子水平起免疫增強作用。

1.5 護肝 肝臟為重要的消化腺，多種損傷因素可造成肝臟的損傷，多項研究顯示，石斛多糖具有明顯的保護肝臟功能。Lin等[18]研究發現，DOP可以改善對乙酰氨基酚誘導的化學性肝臟損傷小鼠肝酶的含量，減少肝細胞釋放入血液的ALT、AST水平，下調肝臟組織中脂質過氧化物指標MDA，氧化應激指標過氧化物酶(MPO)含量，降低ROS含量，并且上調肝功能指標GSH、CAT、T-AOC水平；增加抗氧化蛋白Nrf2 核易位, 減少胞漿中Nrf2拮抗蛋白 Keap1表達，并且促進Nrf2下游具有解毒和抗氧化劑相關靶基因GCLC、GCLM、NQO1、HO-1 的表達；其可能的機制為DOP 通過抑制氧化應激和激活 Nrf2-Keap1 信號通路發揮肝臟保護作用。Tian等[19]從DHP中分離一種分子量為6700 Da多糖，命名為命名DHP1A，經DHP1A干預經過CCl4引起的肝炎癥反應后單核巨噬細胞系標記物CD68表達下降，這可能提示肝臟中單核系細胞減少，炎癥減輕,其保肝作用可能與DHP1A抑制炎癥反應有關,增加抗炎因子IL-10，降低促炎因子TNF-α, IL-β表達和炎癥趨化因子MCP-1 和 MIP-2 轉錄水平降低，下調p-IκBα蛋白，加強對NF-κb的抑制作用，以上均提示其保肝作用可能與DHP1A抑制炎癥反應有關。安禎祥等[20]研究發現DNP可以改善CCl4 聯合乙醇誘導的肝纖維化模型，降肝酶、降低肝纖維化四項指標，其抗肝纖維化的機制可能為增加抗氧化劑SOD 的活性,抑制和肝臟組織中脂質過氧化導致的肝臟損傷。

1.6 調節血糖 糖尿病血糖控制不佳，可能會導致嚴重的并發癥。多項研究顯示石斛多糖具有明顯的降血糖作用。Wang等[21]以高脂飲食聯合STZ 誘導糖尿病小鼠模型，并以DOP加以干預，干預組明顯改善高血糖，調節血脂，降低胰島素抵抗，其可能的機制為DOP 通過激活PI3K/Akt 信號通路，調節糖原合成和葡萄糖代謝酶活性有關，從而降低血糖水平。POD 或有可能成為糖尿病患者輔助飲食和作為輔助藥物加以使用。Liu等[22]通過研究發現DNP對高糖高脂飲食誘導的2型糖尿病大鼠具有明顯的降血糖作用，升高胰島素含量，降低胰島素抵抗指數。DOP 各組分可以明顯改善四氧嘧啶誘導的糖尿病小鼠血糖水平，糖化血紅蛋白，提高血清胰島素含量[23]。

1.7 其他藥理活性 心肌細胞保護作用，Zhang等[24]研究發現分子量為951.9 kDa 的DOP 具有保護H9c2 心肌細胞的功能，其作用機制可能為：1 DOP降低ROS產生，增加抗氧化物酶表達，減輕H2O2 誘導氧化應激造成的H9c2 心肌細胞損傷；2 DOP穩定H9c2 心肌細胞線粒體膜電位，降低caspse3 和caspase9 蛋白表達，Bcl-2 / Bax 蛋白的比例增加，從而抑制線粒體途徑引起的H9c2 心肌細胞凋亡； 3 PI3K / Akt和MAPK 信號通路部分參與了 DOP 對 H9c2 心肌細胞的保護作用。DOP促進唾液分泌，改善斯耶格倫綜合征引起的口腔干燥[25]。陳健等[26]研究發現DOP可以促進脫毛膏處理小鼠毛發增生，并促進角質形成細胞增殖。DNP 可以減輕腦組織缺血再灌注損傷，機制可能與抑制氧化應激和炎癥有關[27]。

2 小結與展望

石斛種屬繁多，其藥理活性主要體現在其有效成分上。多糖作為石斛屬植物的重要活性成分，不同種石斛多糖其化學結構不同，即使同種種屬的石斛多糖，可能因為其成長環境、提取方式、純化分離的方式不同，其化學結構不盡相同，從而可能帶來不同的藥理活性，石斛多糖可能通過多個靶點，在體外與體內均顯示出一定的藥理學活性。云南作為石斛的主產地之一，野生資源匱乏，近年來人工種植的石斛較多。通過明確石斛多糖的化學結構及其作用機制，明確其作用靶點，以期科學合理的利用石斛。