南瓜多糖的多重生理效應(yīng)研究進(jìn)展

畢新穎， 王建南， 姜玲玲， 石 蕓

(河北醫(yī)科大學(xué) 生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究室， 石家莊 050017)

南瓜是葫蘆科植物南瓜的果實，營養(yǎng)全面，具有多種保健和藥用價值。南瓜多糖是南瓜中重要的活性成分，是公認(rèn)的降糖物質(zhì)。近年的研究發(fā)現(xiàn)，南瓜多糖不僅有明顯降糖作用，在降血脂、抗氧化、抗腫瘤及免疫增強(qiáng)等方面也有明顯功效，表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景[1]。本文就南瓜多糖的多重生理效應(yīng)作一綜述，為其進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 南瓜多糖的性質(zhì)和組成

從南瓜中提純得到的南瓜多糖，粗品為淺黃色，純品為白色，呈粉末狀。易溶于水，不易溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。

南瓜多糖的分子量、組成以及各組成成分的含量，用不同的方法進(jìn)行檢測，所得結(jié)果并不一致。用聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定南瓜多糖的分子量為1.6×104Da, 而用高效液相色譜法測得其分子量為1.15×105Da[2]。用紙層析法測定南瓜多糖中單糖的種類發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成南瓜多糖的單糖包括半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、木糖和葡萄糖醛酸, 薄層掃描顯示此5種單糖峰面積的比值為15.09∶40.18∶10.73∶6.56∶26.44, 摩爾比為6∶3∶2∶1∶3；而用高效毛細(xì)管電泳法測得其單糖種類為葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖、果膠糖、木糖和鼠李糖，摩爾比為21.7∶18.9∶11.5∶9.8∶4.4∶2.8[3]。

南瓜多糖純品的水溶液與茚三酮和氨基黑10B反應(yīng)呈陰性，說明其中不含蛋白質(zhì)和氨基酸成分[4]。

2 南瓜多糖的降血糖作用

2.1 南瓜多糖的降糖作用

南瓜多糖對糖尿病動物模型有明顯的降糖作用[5-7]。用四氧嘧啶(alloxan，ALX)選擇性破壞胰島β細(xì)胞誘導(dǎo)的糖尿病大鼠為模型，測定腹腔注射180 mg/kg和360 mg/kg南瓜多糖14 d后的血糖值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，注射南瓜多糖后，大鼠的空腹血糖明顯下降[8]。大劑量鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)誘導(dǎo)的糖尿病大鼠也發(fā)現(xiàn)，用南瓜多糖腹腔注射8周后，大鼠血糖也明顯下降[9]。

南瓜多糖的劑量影響其降糖效果。給予ALX誘導(dǎo)的糖尿病小鼠不同劑量的南瓜多糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用高劑量(400 mg/kg)的南瓜多糖灌胃10 d后，與對照組及低劑量(200 mg/kg)組相比，小鼠血糖降低更明顯[10]。同樣，ALX誘導(dǎo)的糖尿病小鼠給予南瓜多糖灌胃處理，每天灌胃1次，持續(xù)灌胃2周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，不同劑量的南瓜多糖均使血糖明顯降低，而中劑量組效果最好[11]。由此提示，南瓜多糖的降糖效果在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)劑量依賴性。

在臨床研究中，石楊等選取了50例2型糖尿病病人對南瓜多糖的臨床效果進(jìn)行了評價，其中30例為治療組，服用南瓜多糖顆粒劑；20例為對照組，口服消渴丸。通過兩組治療前后空腹血糖、2 h餐后血糖、24 h尿糖定量的比較，發(fā)現(xiàn)治療4周后治療組療效較好，2組比較南瓜多糖顆粒劑治療糖尿病優(yōu)于消渴丸[12]。

雖然不同研究中，所用南瓜多糖的劑量，處理時間以及給予方式不盡相同，但這些實驗均提示，南瓜多糖具有一定的降糖作用。

2.2 南瓜多糖的降糖機(jī)制

1)調(diào)節(jié)胰島素和胰高血糖素的分泌。胰島素和胰高血糖素是影響動物血糖的主要激素，它們含量的變化可能是導(dǎo)致血糖變化的直接原因[13]。有研究證實，給予糖尿病模型鼠南瓜多糖后，用放免法檢測血清胰島素和胰高血糖素的含量，與對照組相比，糖尿病鼠胰島素含量和胰島素抵抗指數(shù)顯著下降，胰高血糖素含量顯著升高；給予南瓜多糖后，糖尿病鼠血胰島素含量增加、胰高血糖素降低[9, 14, 15]。表明南瓜多糖可能通過增加血胰島素和降低胰高血糖素的水平來降低血糖。

胰島β細(xì)胞維持正常的胰島素分泌與PDX-1基因的正常表達(dá)有關(guān)[16]。PDX-1是胰島內(nèi)分泌細(xì)胞群發(fā)育的主控基因，又稱胰島素啟動因子1、胰島十二指腸同源盒基因1、生長抑素活化因子1、胰島素上游因子1等，是由Hox樣同源基因編碼的在胰島細(xì)胞特異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活因子。長期高血脂、高血糖會下調(diào)PDX-1的表達(dá)水平，從而減少胰島素分泌，加重糖脂代謝紊亂[16]。南瓜多糖對PDX-1基因的表達(dá)有調(diào)節(jié)作用。2型糖尿病大鼠給予南瓜多糖后，用PCR技術(shù)檢測大鼠胰腺PDX-1的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，糖尿病大鼠胰腺PDX-l mRNA表達(dá)量顯著降低；給予南瓜多糖后，PDX-l mRNA表達(dá)上調(diào)，尤以南瓜多糖高劑量組上調(diào)最明顯[17]。表明南瓜多糖可能通過上調(diào)PDX-1的表達(dá)來促進(jìn)胰島素分泌，從而降低血糖。

2)修復(fù)胰島細(xì)胞，改善胰島細(xì)胞凋亡。用ALX誘導(dǎo)的糖尿病家兔模型，甲醛固定胰尾后用堿性品紅和桔黃G-亮綠染色發(fā)現(xiàn)，胰島變小，β細(xì)胞內(nèi)顆粒脫失，呈現(xiàn)空泡樣變，細(xì)胞破壞嚴(yán)重；給予南瓜多糖飼喂后，胰島恢復(fù)正常大小，β細(xì)胞未見空泡樣變，胞漿內(nèi)紫紅色顆粒明顯增多[18, 19]。表明南瓜多糖可以在一定程度上恢復(fù)ALX造成的胰島損傷，保持胰島β細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整。

細(xì)胞凋亡是糖尿病胰島β細(xì)胞破壞的主要方式[20]。通過研究南瓜多糖對糖尿病大鼠胰島凋亡相關(guān)基因Fas、Fas-L、Bcl-2、Bax表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)南瓜多糖可以降低糖尿病大鼠胰島組織中Fas及其配體Fas-L蛋白的表達(dá)，降低促凋亡基因Bax的表達(dá)，增加抑凋亡基因Bcl-2的表達(dá)，明顯升高Bcl-2/Bax的比值，改善細(xì)胞凋亡，從而阻止胰島β細(xì)胞受損，保證胰島素的分泌[21]。

3)增加血糖的利用。研究表明，給予適量南瓜多糖后，糖尿病大鼠肝糖原和肌糖原含量增加，可見南瓜多糖促進(jìn)了肝臟和肌肉對葡萄糖的利用，使肝糖原生成增加而輸出減少，從而降低血糖[22]。

4)減少糖類物質(zhì)的吸收。α-葡萄糖苷酶是存在于小腸絨毛細(xì)胞刷狀緣的一種酶，通過水解α-1, 4糖苷鍵來促進(jìn)人體對碳水化合物的消化和吸收。研究發(fā)現(xiàn)，南瓜多糖對此酶有顯著抑制作用，表明抑制腸道對糖類物質(zhì)的吸收可能也是南瓜多糖降血糖的機(jī)制之一[23]。

3 南瓜多糖的降血脂作用

早期動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)伴高脂血癥的大鼠給予南瓜多糖處理后，血清膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白含量較未處理組均明顯降低，而高密度脂蛋白含量明顯高于未處理組。主動脈形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，AS伴高脂血癥大鼠血管壁增厚，內(nèi)膜不光滑，內(nèi)皮細(xì)胞呈連續(xù)性缺失，大量單核細(xì)胞浸潤；給予南瓜多糖后，內(nèi)膜光滑, 內(nèi)皮細(xì)胞部分缺失，局部有少量單核細(xì)胞粘附[24]。表明南瓜多糖能調(diào)節(jié)脂代謝紊亂，減輕脂質(zhì)沉積對動脈內(nèi)膜的毒性和損害作用。

南瓜多糖的上述效果與脂聯(lián)素基因的表達(dá)有關(guān)[9]。脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞特異性分泌的一種細(xì)胞因子，通過與靶細(xì)胞膜上受體結(jié)合來發(fā)揮作用，最終效應(yīng)是加強(qiáng)細(xì)胞糖異生，減少糖原分解和利用，從而降低胰島素抵抗[25]。劉洪鳳等在對南瓜多糖對2型糖尿病大鼠糖脂代謝和脂聯(lián)素基因表達(dá)的影響的研究中，采用高脂高糖飲食加小劑量STZ注射的方法復(fù)制大鼠2型糖尿病模型，證實南瓜多糖可上調(diào)脂肪組織脂聯(lián)素基因的表達(dá)，降低胰島素抵抗，改善脂代謝紊亂[9]。

4 南瓜多糖的抗氧化作用

目前公認(rèn)，氧化應(yīng)激是糖尿病發(fā)生發(fā)展的機(jī)制之一[26]。脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(malonaldehyde，MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性是反映機(jī)體自由基代謝的重要指標(biāo)。MDA含量增加，SOD活性下降，表明脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增強(qiáng)，機(jī)體清除自由基能力降低[26]。ALX誘導(dǎo)的糖尿病小鼠，其胰腺、肝臟、腎臟和血中MDA含量增加，SOD活性下降；而給予南瓜多糖灌胃后發(fā)現(xiàn)，SOD活性升高，MDA含量降低。表明南瓜多糖可以對抗氧自由基造成的損傷，從而保護(hù)組織細(xì)胞免遭破壞[11]。一氧化氮(NO)是一種高活性自由基，由一氧化氮合酶(nitricoxide synthase，NOS)催化產(chǎn)生。補(bǔ)充南瓜多糖可降低NOS的活性和NO水平，這表明南瓜多糖能有效改善動物體內(nèi)的自由基代謝紊亂，提高機(jī)體的抗氧化功能，減輕氧化損傷[11, 19, 27]。

另有研究發(fā)現(xiàn)，給予南瓜多糖后，AS大鼠血中MDA含量降低，SOD含量升高，表明南瓜多糖的降血脂作用也可能與氧化應(yīng)激有關(guān)，但具體機(jī)制還需要進(jìn)一步證實。

在體外對南瓜多糖的抗氧化應(yīng)激作用進(jìn)行研究，支持了上述體內(nèi)實驗的結(jié)果。在鄰二氮菲-金屬鐵離子-H2O2體系中，南瓜多糖對羥基自由基有一定的清除能力，且隨劑量升高，清除作用加強(qiáng)。用鄰苯酚自氧化法測得南瓜多糖對超氧陰離子自由基也有部分清除效果[28, 29]。南瓜多糖的抗氧化效果與提取方法有關(guān)。低溫提取的南瓜多糖自由基清除率顯著高于高溫提取的南瓜多糖，且在濃度增大時，清除效果更加明顯[30]。水提南瓜多糖對羥基自由基的清除率高于超聲法提取的南瓜多糖，而復(fù)合酶法與水提法相比，清除效果更好[31]。南瓜多糖分子上均具有還原性的半縮醛羥基，可使具有高度氧化性的自由基還原，從而阻止自由基的連鎖反應(yīng)，這可能是南瓜多糖具有抗氧化作用的主要原因[29]。

5 南瓜多糖抑制腫瘤的作用

小鼠肝癌22(H22)細(xì)胞是最常用的小鼠可移植性腫瘤細(xì)胞之一，廣泛用于小鼠腫瘤模型的制備。給予H22荷瘤小鼠灌胃南瓜多糖，觀察南瓜多糖對H22細(xì)胞在荷瘤小鼠模型體內(nèi)的增殖情況，瘤塊重量及紅細(xì)胞免疫吸附腫瘤細(xì)胞能力的影響。從腫瘤細(xì)胞增殖、瘤重、紅細(xì)胞免疫功能多項指標(biāo)的觀察表明，南瓜多糖可抑制小鼠H22細(xì)胞的增殖，高中低劑量南瓜多糖平均生長抑制率分別為40.3%、33.7%和28.5%，其中高劑量組接近傳統(tǒng)抗腫瘤藥環(huán)磷酞胺的平均生長抑制率；南瓜多糖也可降低荷瘤小鼠瘤重，抑瘤率為55.8%，接近抗腫瘤藥安瘤乳的抑瘤率[32]。這些結(jié)果表明南瓜多糖具有一定的抑制腫瘤生長的作用，同時，南瓜多糖還可增強(qiáng)紅細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的免疫吸附能力。由此可見，南瓜多糖具有一定的抗腫瘤作用。

6 南瓜多糖增強(qiáng)細(xì)胞免疫的作用

包曉瑋等通過研究南瓜多糖對正常小鼠免疫功能調(diào)節(jié)作用的影響，證實南瓜多糖能明顯增加小鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)．具有細(xì)胞免疫增強(qiáng)作用，同時，還能明顯增加小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬雞紅細(xì)胞百分率和吞噬指數(shù)，有非特異性細(xì)胞免疫增強(qiáng)作用[33]。由此可見，南瓜多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用。

7 南瓜多糖的抗疲勞作用

ICR小鼠口服不同劑量南瓜多糖后發(fā)現(xiàn)，15 min游泳測試后，小鼠血中乳酸和氨的含量以及肌酸激酶的活性均呈劑量依賴性降低，表明南瓜多糖有明顯的抑制疲勞的作用[34]。

綜上所述，南瓜多糖來源于南瓜，原料豐富，物美價廉，且具有多重生理效應(yīng)，有廣闊的開發(fā)前景。但有關(guān)南瓜多糖的研究還不深入，很多機(jī)制尚不明確，比如食入的南瓜多糖在消化系統(tǒng)如何被消化和吸收，吸收入血并轉(zhuǎn)運(yùn)到組織細(xì)胞后又以何種形式發(fā)揮作用，南瓜多糖在發(fā)揮作用的過程中，有哪些分子參與等等，這些問題都是南瓜多糖開發(fā)利用道路上的絆腳石，需要進(jìn)一步研究與探討。

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