黃精多糖的含量影響因素及其抗糖尿病作用研究進展

王雪芹，黃勇，葉方*，盧偉，黃良永，王永慧（.十堰市太和醫院（湖北醫藥學院附屬醫院），湖北 十堰 44000；.湖北醫藥學院，湖北 十堰 44000）

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，嚴重危害人類健康。據推測，2030年全球糖尿病患病人數將增至4.3 億[1]，其中2 型糖尿病患病人數也在不斷增加[2]。目前用于治療糖尿病的藥物主要包括注射用胰島素和口服化學降糖藥，胰島素的給藥途徑不方便且易導致低血糖，長期口服化學降糖藥可能會對胃腸道、皮膚、神經及肝膽等造成傷害[3]。中藥作用緩和、持久、不良反應一般較少，能從整體上治療和防治慢性進展性疾病，且有研究表明中藥提取物對糖尿病所致的器官損傷具有保護作用[4]。因此，開發高效低毒的抗糖尿病中藥具有良好發展前景。

黃精是用于治療消渴癥的傳統中藥，為百合科植物滇黃精（Polygonatum kingianumColl.et Hemsl.）、黃精（PolygonatumsibiricumRed.）或多花黃精（Polygonatum cyrtonemaHua）的根莖[5-6]。現代研究證明，黃精具有降血糖、抗衰老、免疫調節等多種藥理活性[7-8]，而黃精多糖是其抗糖尿病的主要活性成分之一[9]。本文對黃精多糖的含量影響因素及抗糖尿病作用進行綜述，為黃精資源的合理利用提供參考。

1 黃精多糖含量的影響因素

藥用植物有效成分的含量通常會受到品種、生態環境以及加工方法等多種因素的影響。

1.1 產地和品種差異對多糖含量的影響

查閱相關文獻[10-24]，匯總了全國14 個省份黃精多糖的含量，發現不同產地、不同品種黃精多糖的含量均有差異（見表1）。黃精以安徽九華山出產的多糖含量最高，為17.79%[12]；多花黃精以貴州貴陽出產的多糖含量最高，為19.79%[15]；滇黃精以貴州綏陽出產的多糖含量最高，為45.56%[15]。說明黃精品種差異、產地差異均會對黃精多糖的含量產生影響，但其相關性還需進一步研究。

表1 不同產地黃精藥材中多糖含量的比較Tab 1 Content of polygonatum polysaccharide from different areas

1.2 生長年份對多糖含量的影響

黃精為多年生植物，隨著生長年限的增加，黃精多糖的含量也不斷發生變化。黃精多糖從種苗開始富集量逐年增高，第3年達到峰值，到第4年開始下降，但到第5年又開始上升，第10年生再次下降[21，25-27]。多花黃精多糖的富集規律與黃精相近，也是在第3年達到最高，隨后逐年下降[28]。相關研究還發現一年中黃精多糖含量在地上部分完全枯萎時（10月底）達到最高峰。從黃精多糖的富集規律看，雖然在第3年和第9年黃精多糖含量較高，但隨著生長年限的增加，黃精的單節重量下降，且節齡大的黃精局部腐爛，組織松散，品質不佳，而3年生黃精的多糖含量及品質穩定，因此綜合考慮多糖含量及單節重量，建議將黃精的最佳采收期確定為3年。

1.3 生長環境對多糖含量的影響

不同的生長環境對植物中次生代謝產物的富集都會產生影響，研究發現生長環境中水分、光照強度、海拔高度以及林型分類等都是影響黃精多糖富集的因素。賈向榮等[29]研究了土壤中水分對黃精多糖含量的影響，發現田間持水量為50%及75%時最適合黃精多糖的累積。沈瓊桃等[30]研究了海拔高度150 ～1200 m 對黃精多糖含量的影響，發現多糖的含量隨海拔的升高而降低，以海拔150 ～600 m 內黃精長勢較好，多糖含量較高。倪天宇等[23]研究發現不同生長環境下黃精多糖的含量差異較大，以錐栗林中生長的黃精多糖含量較高，其他由高到低順序依次為毛竹林、常綠闊葉林、大田、針闊混交林。有研究比較了林型及郁閉度對黃精多糖含量的影響，發現毛竹林、蘋果林等闊葉林下黃精多糖含量較高，針葉林（杉木林、馬尾松林）及大田（玉米地）較低；光照強度以40%透光率遮陽網最低，郁閉度為0.4 ～0.6時多糖含量最高，郁閉度高于0.8 時多糖累積效果最差，說明黃精雖為喜陰植物，但生長發育需要適度散射光[25，31]。綜合各種生長環境分析，海拔梯度為150 ～600 m、田間持水量為50%及75%、郁閉度為0.4 ～0.6 的毛竹林或闊葉林下的生長環境有利于黃精多糖的累積。

1.4 炮制對多糖含量的影響

中草藥經過炮制后，可以達到增效減毒、改變藥性的作用。黃精作為傳統中藥，生制兼用，炮制后黃精的麻味減少，可減輕對咽喉的刺激，改善口感，并增強補益作用，這可能與炮制過程中化學成分的變化有關[32-34]。黃精經過炮制后其多糖的含量會發生改變，多數研究表明黃精清蒸后，多糖的含量會降低[10，14，18]；個別研究認為清蒸后多糖的含量升高[35]，出現這種差異的原因還需進一步研究。

炮制時間及炮制次數也是影響多糖含量的因素，含量隨炮制時間及次數的增加而降低[36-40]。考察九蒸九曬法炮制黃精時，有研究表明當蒸曬次數為1 ～5 時，多糖含量與蒸曬次數成正比；當蒸曬次數為6 ～9 時，多糖含量與蒸曬次數成反比[41]。而現行藥典以多糖的含量作為黃精的質量評價指標，說明并不是蒸曬次數越多，黃精的品質越佳，因此建議將黃精生品及炮制品的藥理作用進行深入研究，明確各類黃精藥材的藥理活性成分，確定各類黃精藥材的含量測定指標。

此外，炮制過程中添加的輔料對多糖的含量也有影響，含量依次為黑豆制6.26%、蔓荊子制5.94%、（黑豆＋姜＋蜜）制5.66%、（黑豆＋蜜＋酒）制4.44%、九蒸九曬法制3.6%、黃酒單次蒸制3.54%、熟地黃制2.95%[35]，說明輔料在黃精炮制過程中可能會影響化學成分的分解轉化。

2 黃精多糖的抗糖尿病作用研究

《中國藥典》2020 版記載黃精用于治療“內熱消渴”[6]。而消渴癥有多飲、多尿、多食的特征，與糖尿病的癥狀相似，近年來研究發現黃精多糖是黃精抗糖尿病的活性成分，其不僅能夠降低血糖，還能提高糖尿病小鼠的胸腺、脾臟、肝臟指數，對機體起到一定的保護作用[42]。

2.1 黃精降血糖作用機制研究

2.1.1 升高胰島素的水平 胰島素是機體中調節血糖的重要物質，當機體血糖濃度偏高時，能夠快速降低血糖，使體內血糖濃度達到平衡。賈璐等[43]發現對高脂飼料誘導的糖尿病小鼠以500 mg·kg－1黃精多糖水溶液（25 g·L－1）每日灌胃1 次，連續給藥8 周，可降低其空腹血糖值，提高胰島素受體表達，升高血漿胰島素及C 肽水平，并能抑制高血糖環境下的高氧化應激狀態。有研究對鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病小鼠以黃精多糖4 mL/（kg·d）每日灌胃2 次，連續給藥8 周，得出同樣的結果，并認為其作用機制可能是通過減少胰島細胞凋亡，下調Caspase-3蛋白的表達實現的[44-45]。

2.1.2 抑制α-葡萄糖苷酶α-葡萄糖苷酶在糖的催化反應中起著重要作用，抑制α-葡萄糖苷酶可延緩碳水化合物的吸收，降低餐后血糖。高英等[46]研究了黃精多糖對α-葡萄糖苷酶的抑制作用，發現將黃精醇提物進行分離純化分段后，不同分子量（M）黃精多糖對α-葡萄糖苷酶的抑制活性不同，抑制活性由強到弱依次為M 為2000 ～14 000（含單一葡萄糖）的多糖、M ＞50 000（含甘露糖和葡萄糖兩種單糖）的多糖、M 為14 000 ～50 000（含甘露糖、葡萄糖、半乳糖三種單糖）的多糖、M ＜2000（含阿拉伯糖和葡萄糖兩種單糖）的多糖，并且其降血糖活性的強弱也與抑制α-葡萄糖苷酶活性的強弱一致，其中M 值在2000 ～14 000 的多糖對四氧嘧啶誘導的糖尿病小鼠降血糖作用最強，說明黃精多糖組成不同對糖苷酶的影響也有差異，這是未來在相關制劑研發過程中要注意的問題。

2.2 黃精多糖對糖尿病器官損傷的保護作用

2.2.1 眼保護作用 糖尿病眼病是糖尿病常見的并發癥，可致糖尿病患者視力減退甚至失明[47]。王藝等[48]研究了黃精多糖對STZ 誘導的糖尿病大鼠眼保護作用，發現以黃精多糖低（200 mg·kg－1）、中（400 mg·kg－1）、高（800 mg·kg－1）劑量每日1 次灌胃給藥，可使糖尿病大鼠血糖降低，延緩其眼部毛細管擴張、視網膜內出血等并發癥的發生，延后和降低糖尿病白內障的發病時間及發病率。其作用機制可能與黃精多糖抑制糖基化終產物，改善糖脂代謝，提高糖耐量有關。

2.2.2 大腦保護作用 糖尿病腦病（diabetic encephalopathy，DE）是由糖尿病引起的以認知功能和運動功能障礙為特征的并發癥[49-50]。糖尿病并發癥發生的關鍵因素之一是糖基化終產物受體[51-52]，抑制其表達可防治糖尿病腦組織損傷。吳燊榮等[53]研究了黃精多糖對STZ 誘導的糖尿病小鼠腦組織糖基化終產物受體mRNA 表達的影響，發現以2 mL/（kg·d）[相當于生藥 20 g/（kg·d）]的黃精多糖每日灌胃1 次，連續給藥12 周后，其大腦組織的糖基化終產物受體mRNA的表達低于模型組，說明黃精多糖對高血糖及糖基化終產物所致的腦組織損傷具有保護作用。

2.2.3 心臟保護作用 糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引發的一種以心肌纖維化為主要特征的慢性心肌病變。張忠英等[54]研究發現對STZ 誘導的糖尿病大鼠連續灌胃黃精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，與生理鹽水灌胃組相比，心肌組織中的骨形態發生蛋白-7（BMP-7）和Smad7表達明顯升高，轉化生長因子β1（TGF-β1）和Smad 2/3 表達明顯減少，心肌組織病變得到明顯改善，其作用機制可能與促進心肌組織中BMP-7 表達，影響TGF-131/Smads 信號通路有關。

Toll 樣受體是一類在天然免疫反應中有重要作用的受體，主要表達于炎性細胞與微生物識別有關的受體家族。陳婷婷等[55]研究發現對STZ 誘導的糖尿病大鼠連續灌胃黃精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，其心肌組織中的Toll 受體4以及炎癥因子核轉錄因子（NF-κB）、巨噬細胞移動抑制因子（MIF）的表達均較生理鹽水灌胃組低，且黃精多糖組的左室舒張末壓（LVEDP）以及左室開始收縮至左室內壓上升速率峰值時間（tdp/dtmax）明顯下降，左心室收縮壓（LVSP）明顯升高，心功能得到改善，并且黃精多糖（1000 mg·kg－1）組的血糖、三酰甘油（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）均明顯降低，高密度脂蛋白（HDL）升高，其作用機制可能與其降低血糖、血脂、抑制炎性反應有關。

2.2.4 腎臟保護作用 糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病嚴重的微小血管并發癥，最終可導致終末期腎衰竭（end-stage renal disease，ESRD）。付婷婷等[56]研究發現對STZ誘導的糖尿病腎病大鼠以黃精多糖 250、500、1000 mg·kg－1連續灌胃12 周后，與蒸餾水組相比，黃精多糖組的血糖及24 h 尿蛋白明顯降低，腎臟組織中TGF-β1、內皮素-1（ET-1）、Ⅰ型膠原蛋白（Col-I）表達減少，腎臟病變改善，其作用機制可能與黃精多糖降血糖、抑制纖維化因子有關。

2.2.5 肝臟保護作用 糖尿病肝損傷主要是由于糖脂代謝紊亂導致糖原和脂質在肝臟堆積及肝微血管病變，最終形成脂肪肝甚至肝硬化。趙宏麗等[57]發現對STZ 誘導的糖尿病大鼠以黃精多糖（120、240、480 mg·kg－1）連續灌胃8 周后，黃精多糖480、240 mg·kg－1組的空腹血糖（FBG）、TG、TC、LDL-C、游離脂肪酸（FFAs）水平均降低，高密度脂蛋白（HDL-C）水平升高，肝細胞脂肪變性減少，說明黃精多糖可減輕糖尿病大鼠的肝細胞脂肪變性，其作用機制可能與黃精多糖減少固醇調節元件結合蛋白1c（SREBP-1c）以及硬脂酰輔酶A 去飽和酶（SCD-1）蛋白的表達有關。黃精多糖還能提高糖尿病小鼠血清和肝臟中超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性，降低丙二醛（MDA）含量，改善肝功能[42]。

3 結論與展望

3.1 黃精多糖含量受多種因素影響

黃精多糖是黃精抗糖尿病的有效成分，其含量是評價黃精質量的重要指標，但品種、產地、生長環境、生長年限、炮制方法等不同均會影響黃精多糖的含量，進而影響黃精臨床使用的有效性和安全性。根據目前的研究情況分析，有利于黃精中多糖累積的適宜生長環境應該是海拔150 ～600 m、郁閉度為0.4 ～0.6、田間持水量為50%、75%的毛竹林或闊葉林下。民間一般認為藥材的生長年限越長，價值越高，但超過一定的生長年限，黃精根莖會老化腐爛，組織松散，重量變輕，品質變差，因此建議黃精的種植年限為3年。總之，應該綜合考慮黃精的植物學特性、生化特性，將其種植于適宜的生長環境中，才能獲得品質較佳的黃精藥材[58]。另外有研究發現黃精的愈傷組織中多糖含量與鮮黃精相近[59]，未來或可將多糖含量較高的黃精品種進行組織培養以獲取黃精多糖。

過去有觀點認為黃精的炮制應該九蒸九曬，但研究發現炮制次數與黃精多糖的含量并不成正相關，并且炮制會改變黃精多糖的相對分子質量分布、藥理活性[60]，因此需根據用藥目的選擇適宜的炮制方法。

3.2 黃精多糖可防治糖尿病并發癥

糖尿病并發癥直接影響糖尿病患者生活質量，而黃精多糖可直接降低血糖，改善糖尿病糖脂代謝紊亂，減輕糖尿病并發癥的癥狀，延緩并發癥的發生，起到保護糖尿病引起的眼睛、心臟、腎臟等重要機體器官損傷的作用。目前尚未有以黃精多糖為主要成分的抗糖尿病藥物，未來可對黃精多糖進行深入研究，根據作用效果研制成單方或以其為主要成分的復方制劑用于糖尿病的治療。