植物多糖應(yīng)用研究進(jìn)展

吳祖云+姜豇+劉祝英

摘要：植物多糖廣泛存在于生物體中，是生物體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，同時在生命活動中發(fā)揮重要的功能，如抗衰老、抗腫瘤、免疫促進(jìn)、抗炎、抗病毒和降血糖等。本文就近年來植物多糖生物學(xué)功能研究進(jìn)展做了簡要評述。

關(guān)鍵詞：植物多糖，分離純化，生物活性

多糖（polysaccharides）又稱多聚糖，是一類天然大分子物質(zhì)，廣泛存在于動物、植物和微生物中，是生物有機體內(nèi)普遍存在的一類生物大分子，目前報道來源于中藥的多糖已超過200種，且它們中的大部分都是從植物中分離和提純得到。近年來，大量藥理及臨床研究表明，藥用植物多糖如牛膝多糖、黃芪多糖、香菇多糖、蘆薈多糖、酵母多糖、殼聚糖等是一種良好的免疫調(diào)節(jié)劑，它能激活免疫受體，提高機體的免疫功能，具備多種生物學(xué)功效。

一、多糖的提取、分離與純化

提取多糖首先要根據(jù)多糖的存在形式及提取部位的不同決定在提取之前是否作預(yù)處理，對于含大量色素、脂肪酸等脂溶性成分的樣品需脫脂，去除單糖、低聚糖等雜質(zhì)。脫脂后的殘渣或不需要脫脂的原料常用水作溶劑來提取多糖，此外按需要也可用堿性水液、氯化鈉溶液或1%醋酸溶液作溶劑，溫度控制在90-100℃，時間4-6 h，反復(fù)提取2-3次。一般植物多糖提取多采用熱水浸提法。酶技術(shù)是近年來廣泛應(yīng)用到有效成份提取中的一項生物技術(shù)，在多糖的提取過程中，使用酶可降低提取條件，在比較溫和的條件中分解植物組織，加速多糖的釋放或提取，同時超濾法、超聲提取和微波提取也是近年用到的新型提取技術(shù)。

用水或稀堿水提取的多糖常含有蛋白質(zhì)，常用的除蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法或三氯乙酸法，前兩者多用于微生物多糖，后者多用于植物多糖。脫除蛋白后，用一定濃度的乙醇沉淀，沉淀物再經(jīng)過DEAE-纖維素、SenhadxeA25，SenhadxeG50，DEAC-Cellulose等柱層析分離純化。用乙醇沉淀是一種從溶液中定量回收多糖的簡單方法，其原理是多糖溶于熱水而不溶于乙醇等有機溶劑，因而可將多糖用乙醇沉淀出來。由于不同性質(zhì)或不同分子量的多糖沉淀所需的乙醇濃度不同，故乙醇沉淀同樣也可以用于樣品中不同多糖組分的分級分離。要根據(jù)具體情況使用不同濃度的乙醇，其中需要考慮的包括多糖的濃度及鹽濃度。

二、植物多糖生物學(xué)功能研究進(jìn)展

1.增強機體免疫

免疫系統(tǒng)是生命的衛(wèi)士，是機體的防御系統(tǒng)。包括免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫分子，可特異性地或非特異性地清除侵入機體的異物。植物多糖具有免疫增強作用，對非特異性免疫或特異性免疫均有促進(jìn)作用。多糖本身也可作為一種抗原，刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，但作用較弱。用肺炎球菌多糖皮下注射小鼠可刺激小鼠產(chǎn)生特異的免疫球蛋白M（Ig M）抗體，在有霍亂毒素作為佐劑時還可刺激產(chǎn)生特異的免疫球蛋白A（Ig A）抗體。用熟地、當(dāng)歸為主的復(fù)合多糖口服250mg/Kg體重用于雛雞，可使雛雞免疫器官指數(shù)明顯升高，能使環(huán)磷酰胺所致免疫抑制逆轉(zhuǎn)至正常水平或正常以上的水平，這也表明中藥多糖具有免疫調(diào)節(jié)劑的作用。

研究表明，黃芪及其活性成分對動物的T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞有影響。邱世翠等探討中藥黃芪的強身健體作用，結(jié)果表明用黃芪液灌服可顯著促進(jìn)小白鼠脾淋巴細(xì)胞增殖和IL-2的產(chǎn)生。Chen等的研究，結(jié)果表明日糧中添加200 mg/kg黃芪多糖及200 mg/kg牛膝多糖，可增加脾細(xì)胞NO和IL-2的產(chǎn)量，增強脾細(xì)胞增生的劑量依賴性。有試驗表明，黃芪多糖能影響斷奶仔豬細(xì)胞免疫進(jìn)而可作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，其中獲得最大日增重的添加水平為381-568 mg/kg黃芪多糖，而免疫應(yīng)答的最佳水平為324-563 mg/kg黃芪多糖。寧勇等對體外培養(yǎng)正常成人外周血單核細(xì)胞的研究則表明，牛膝多糖能顯著誘導(dǎo)單核細(xì)胞表達(dá)TNF-α和IL-6，增加單核細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)溶酶體量，從而激活單核細(xì)胞、增強單核細(xì)胞的吞噬作用。

2.抑腫瘤作用

多糖能抑制腫瘤引起的白細(xì)胞下降，恢復(fù)免疫系統(tǒng)的創(chuàng)傷，起到恢復(fù)肝功能、增強骨髓造血功能、抑制腫瘤生長的作用。從中藥復(fù)方（人參、白術(shù)、獲菩、甘草、當(dāng)歸等）中提取的復(fù)合多糖可顯著抑制荷瘤小鼠體內(nèi)H22腫瘤的生長，提高荷瘤小鼠脾指數(shù)、白細(xì)胞數(shù)，促進(jìn)脾內(nèi)的T， B淋巴細(xì)胞增殖，對HeLa細(xì)胞的增殖有明顯抑制作用圈。龍須菜多糖、壇紫菜多糖和毛頭鬼傘多糖構(gòu)成的復(fù)合多糖對HeLa細(xì)胞生長具有顯著抑制作用，并呈劑量依賴性，QRT-PCR檢測表明，復(fù)合多糖能提高HeLa細(xì)胞中凋亡蛋白酶基因caspase-10， caspase-3表達(dá)水平，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。通過牛膝多糖對體外培養(yǎng)的人胸腔巨噬細(xì)胞，內(nèi)乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase，LDH）和酸性磷酸酶（Acid phosphatase，ACP）活性的調(diào)節(jié)作用，以及對人胸腔巨噬細(xì)胞表達(dá)腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）的誘導(dǎo)作用，探討牛膝多糖對活化巨噬細(xì)胞的激活作用，發(fā)現(xiàn)牛膝多糖能上調(diào)胸腔巨噬細(xì)胞內(nèi)乳酸脫氫酶和酸性磷酸酶活性，并能顯著誘導(dǎo)胸腔巨噬細(xì)胞表達(dá)腫瘤壞死因子-α和白細(xì)胞介素-6，而且對腫瘤壞死因子-α的誘導(dǎo)表達(dá)具有顯著的劑量效應(yīng)，所以認(rèn)為牛膝多糖可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞因子，并對巨噬細(xì)胞具有激活作用。

一些多糖對腫瘤細(xì)胞有直接作用。刺五加多糖（APS）可強烈抑制體外培養(yǎng)的小鼠S180和人白血病K562細(xì)胞的增殖，其EC50分別為0.38g/L和0.28g/L。對腫瘤細(xì)胞的直接作用與多種途徑有關(guān)：①影響細(xì)胞膜的生化特性：腫瘤細(xì)胞膜唾液酸含量的變化與腫瘤發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，茯芩多糖在體外對S180、K562有直接抑癌作用，并使腫瘤細(xì)胞唾液酸升高，磷脂減少。茯芩多糖（PPS）使S180與K620、K562細(xì)胞膜磷脂脂肪酸組成發(fā)生明顯改變，干擾膜的肌醇磷脂代謝，明顯抑制磷脂酞肌醇轉(zhuǎn)換。②通過促進(jìn)抗癌細(xì)胞素的分泌、IL-2R受體的表達(dá)、LAK前體細(xì)胞的增生而達(dá)到抗腫瘤的作用。③誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡：多糖能使胃癌細(xì)胞內(nèi)的P5基因表達(dá)增加和減少bcl-2的表達(dá)而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。

3.抗氧化作用

體內(nèi)某些抗氧化酶，如超氧物歧化酶（SOD），能與機體代謝所產(chǎn)生的超氧陽離子自由基（O-2）進(jìn)行歧化反應(yīng)，將其清除；谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）能清除細(xì)胞內(nèi)的有害代謝產(chǎn)物，如H2O2、OH-、O-2和RO等。王洪偉等研究發(fā)現(xiàn)牛膝多糖可顯著提高大鼠SOD活性，降低丙二醛（MDA）活性，提高大鼠的抗氧化能力。以果蠅為動物模型研究牛膝多糖組分的抗衰老作用，發(fā)現(xiàn)小分子量組分可顯著地使果蠅平均體重增加，增幅為3.85%-5.47%，并使果蠅平均壽命延長2.61%-3.16%。唐富天等通過灌胃給藥南沙參多糖（ RAPS）可減輕大鼠60Cor射線輻射損傷，提高50天存活率。減少輻射大鼠血清丙二醛（MDA）含量，增加全血中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性和紅細(xì)胞中超氧化物歧化酶（SOD）含量，說明南沙參多糖具有較好的抗氧化作用。應(yīng)用黃芪多糖100 mg/kg/d能使黃嘌呤及黃嘌呤氧化酶造成Wistar大鼠離體心臟的氧自由基損傷而導(dǎo)致心臟功能指標(biāo)明顯下降的血流動力學(xué)與心肌力學(xué)參數(shù)恢復(fù)正常，說明黃芪多糖可能是通過增強超氧化物歧化酶（SOD）活性，促進(jìn)氧自由基清除起作用。

自由基學(xué)說認(rèn)為，衰老過程可能就是細(xì)胞和組織中不斷進(jìn)行著的自由基損傷所致。D-半乳糖可導(dǎo)致動物體內(nèi)的自由基產(chǎn)生過多而引起衰老。研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖和牛膝多糖能提高經(jīng)100μmol·L-1H2O2處理的人胚肺二倍體成纖維細(xì)胞（2BS）細(xì)胞的存活率，降低細(xì)胞的β半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色陽性率以及丙二醛水平，抑制細(xì)胞的單胺氧化酶B（MAO-B）活性，增強SOD活力，起到延緩衰老的作用。所以，植物多糖在動物體內(nèi)的抗氧化途徑可能有兩種：一是直接清除體內(nèi)過多的自由基；二是通過提高動物抗氧化酶活力的間接作用來清除過多自由基。

4.降血糖作用

許多植物多糖有較好的降血糖作用。楊宏莉等研究證實，山藥多糖可明顯提高體外培養(yǎng)的胰島細(xì)胞存活率，改善胰島功能。研究報道，高劑量濃度的紫心甘薯多糖能有效調(diào)節(jié)STZ糖尿病大鼠的糖代謝，顯著提高肝糖原合成能力，減少葡萄糖的生成，起到降血糖的作用。黨參多糖能顯著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠升高的血糖；升高肝糖元含量和血清胰島素水平；能顯著降低糖尿病小鼠血清TC，TG水平，提高血清SOD活性，減少MDA產(chǎn)生；顯著抑制小鼠糖異生，有顯著改善氫化可的松琥珀酸鈉誘導(dǎo)的小鼠胰島素抵抗的作用。結(jié)果提示黨參多糖能夠顯著降低糖尿病小鼠血糖，調(diào)節(jié)血脂代謝，抑制糖異生，促進(jìn)糖元合成，改善胰島素抵抗。李國慶等觀察牛膝等中草藥活血湯治療糖尿病周圍神經(jīng)病變的療效，有益氣滋陰，活血通絡(luò)的功效。糖尿病周圍神經(jīng)病變（DPN）是糖尿病的常見慢性并發(fā)癥。研究表明牛膝多糖能夠降低四氧嘧啶和腎上腺素所致小鼠血糖升高，促進(jìn)糖尿病小鼠肝糖元合成，而對正常小鼠血糖無明顯影響。Mao等研究表明高血糖小鼠灌服黃芪多糖能夠減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，增加胰島素敏感性而降低血糖。黃芪多糖降低血糖的機制可能是通過減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子6（ATF6）活化，逆轉(zhuǎn)ATF6在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)位，抑制肝臟蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的高表達(dá)，減輕其肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而發(fā)揮胰島素增敏作用。

促生長作用

研究表明，添加1.5%黃芪粉顯著提高了蛋雞36-70 d和試驗全期的產(chǎn)蛋率（P<0.05），300 mg/kg黃芪多糖組顯著提高了蛋雞第70 d雞蛋蛋白含量（P<0.05）。余亮彬等在生長育肥豬日糧中添加600mg/T的植物多糖，能顯著提高日增重，相比對照組而言，飼料轉(zhuǎn)化率提高了17.29%（P<0.05）。日糧中添加0.6%白術(shù)粗多糖不僅能夠顯著提高平均日增重，還能提高飼料報酬，降低腹瀉率。彭穎等使用Hela細(xì)胞進(jìn)行了粘附試驗及粘附抑制試驗，研究牛膝多糖對大腸埃希菌對細(xì)胞的黏附的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)牛膝多糖濃度為0.8mg/ml時，對細(xì)菌的細(xì)胞粘附抑制最為明顯，粘附率由（257.0±5.2）個細(xì)菌細(xì)胞降低到（63.6±3.6）個細(xì)菌細(xì)胞，牛膝多糖對大腸埃希菌的細(xì)胞粘附具有抑制作用，說明牛膝多糖具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的潛在應(yīng)用價值。陳清華等研究結(jié)果表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.05%、0.1%、0.15%牛膝多糖，與對照組相比，日增重提高11.80%，19.90%和14.74%（P<0.05），料肉比分別降低12.42%，8.28%，17.75%和14.20%（P< 0.05）；結(jié)果表明在斷奶仔豬日糧中添加牛膝多糖能提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。植物多糖能促進(jìn)動物生長，其機理可能是多糖能有效興奮胃腸道和促進(jìn)消化腺酶的分泌，促進(jìn)血紅蛋白、血清蛋白的合成，改善蛋白代謝，提高飼料養(yǎng)分的吸收效率，促進(jìn)某些酶和激素的分泌，改善動物腸道健康，從而促進(jìn)物質(zhì)和能量代謝，改善動物生長性能和飼料報酬。

三、應(yīng)用前景與展望

我國中草藥資源豐富，目前在畜牧生產(chǎn)中使用的陸地中草藥大概有1000多種，常用的有200多種，植物多糖具有調(diào)節(jié)機體免疫、抗腫瘤、促進(jìn)動物生長等作用，在臨床上和畜牧業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中將植物多糖開發(fā)為綠色環(huán)保飼料添加劑，這對真正意義上減少抗生素等藥物添加劑在飼料中的使用，推進(jìn)動物飼料“無抗生素化”或盡量少用抗生素的進(jìn)程，保證畜產(chǎn)品的安全和我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻(xiàn)（略）