生物多糖藥理作用的研究概況

陳亞潔，時連根

（浙江大學 動物科學學院，浙江 杭州 310058）

生物多糖藥理作用的研究概況

陳亞潔，時連根＊

（浙江大學 動物科學學院，浙江 杭州 310058）

本文簡要介紹了生物多糖的分類、提取、純化和構效關系，并綜述了生物多糖藥理作用的研究進展，指出今后的研究方向。

生物多糖；藥理作用；構效；提純

多糖是多個單糖分子縮合去水后，以糖苷鍵結合形成的一類天然高分子碳水化合物，存在于高等動、植物細胞膜和微生物細胞壁中［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，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］。

生物多糖是構成生物體的四大基本物質之一，完成多種生命活動，攜帶有大量生物信息。細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注。經(jīng)過50年的不斷發(fā)展，對生物多糖這一重要的生命物質有了很多新的認識，研究也取得了很大進展。我國對生物多糖研究起步較晚，但隨著生物學、化學等學科與技術的飛速發(fā)展，對生物多糖的認識也不斷深入。

1 生物多糖的種類

生物多糖有多種分類方式，在實驗研究中常采用按來源進行分類的方式，可分為動物多糖、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)萬至數(shù)百萬不等，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值［3］。

1.2 動物多糖

動物多糖通常存在于動物的組織、器官中，其中能被充分利用的主要有肝素、透明質酸、殼多糖等。肝素一種含硫的黏多糖，以其抗凝血、調節(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用；透明質酸是一種酸性多糖，在潤滑骨關節(jié)、保護細胞等中起到很好作用，殼多糖存在于蝦、蟹、貝殼中，有很好的調節(jié)血脂和調節(jié)膽固醇的作用，兩者在醫(yī)藥領域均具有很好的開發(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、免疫調節(jié)、降血糖等生物活性相繼被報道，冰島地衣的抗腫瘤作用也有研究報道［1，3］。

2 生物多糖的提取、純化、結構分析

2.1 分離提取

生物多糖從生物組織中分離提取出來，常采用溶劑提取和乙醇沉淀相結合的方法。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［5］。

2.2 純化

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

2.3 純度鑒定

純度鑒定是后續(xù)藥理作用實驗的基礎，采用超離心、高壓電泳、旋光測定、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 結構分析

均一的生物多糖組分采用HPLC、FT-IR、GCMS、NMR等進行結構分析。猴頭菌、孔層菌、石莼、灰樹花等多種生物多糖組分的單糖組分、糖苷鍵類型、支鏈特有基團等被相繼報道［6，8］。

3 生物多糖的構效關系

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、空間結構、化學修飾等結構。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淋巴細胞增殖和巨噬細胞吞噬功能，并且隨取代度和劑量的增大而增強［2］。

中國文章學會第二十九次學術年會于2013年5月18日-19日在江西上饒師范學院隆重召開。本次年會到會學者28人，收到論文近30篇。到會人數(shù)不多，但代表面廣，從年齡上看，有學會的創(chuàng)辦者、早已退休的學術耆老，有學養(yǎng)深厚、學術專精的專家教授、有年富力強朝氣蓬勃的年輕學者；從與會者的職業(yè)上看，有大學里從事文學、文章學、文學批評、寫作等領域教學科研的教授，有教育出版界精英，以及優(yōu)秀中學語文教師。論文數(shù)量不多，但是視點多，視野開闊，視角新穎，頗多具有開創(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)已成為生命科學中最為活躍的領域之一，前景十分廣闊。

大量的藥理和臨床試驗表明，生物多糖具有抗氧化、免疫調節(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，提高機體的抗氧化能力，就成為了對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定結果顯示，RSLP-I、RSLPII、RSLP-III的抗氧化作用強于 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，表明多糖的化學組成、結構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于酸性多糖，這為抗氧化藥物的篩選提供了很好的科學依據(jù)［10］。

環(huán)孢霉（CsA）在器官移植領域是很好的免疫抑制劑，但對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CsA誘導的氧化性肝損傷具有減輕作用，其作用可能是通過緩解CsA誘導的氧化應激、形態(tài)學變化、血脂改變、細胞內(nèi)大分子損傷等來實現(xiàn)的，預示該硫酸化多糖可以在使用CsA時作為一個肝保護藥［11］。此外，該研究者在2006年研究CsA誘導的腎損傷時，用該多糖組分實驗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FeSO4處理過的3T3細胞（Swiss系小鼠胚胎細胞株）形態(tài)恢復有明顯的促進作用，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 免疫調節(jié)作用

機體的免疫機制在抗病、抗衰老等方面都發(fā)揮很重要的作用。Xie等在研究白術（Atractylodismac?rocephalaeKoidz）多糖（RAMPs）調節(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胞的產(chǎn)生，腸道產(chǎn)生的初次免疫消退很快，但會刺激機體特異性免疫的產(chǎn)生，但RAMPs作為口服免疫調節(jié)藥物還需進一步分子機制的研究［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切除和化學治療。但化療不僅僅對腫瘤細胞有殺滅作用，對正常細胞也有殺傷作用，副作用很大。生物多糖對腫瘤細胞的抑制作用明顯，但對正常細胞沒有明顯殺傷作用，為此在臨床上得到廣泛應用。

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；增強脾臟和胸腺的相對重量、自然殺傷細胞的活性、巨噬細胞的作用、淋巴細胞的增殖、抗體和血液溶血抗體的產(chǎn)生；結果表明LBPP對腫瘤細胞具有抑制作用，可能是通過調節(jié)免疫和補血作用來實現(xiàn)的［21］。

Xue等研究了層孔菌（Phellinus baumii）菌絲的水提多糖（PB）對人肝癌細胞HepG2和小鼠巨噬細胞RAW264.7的體外作用，發(fā)現(xiàn)PB在一定濃度范圍內(nèi)對RAW264.7生長有明顯促進作用，而對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細胞周期停滯在S期，并且從24 h到48 h顯著增加，而細胞凋亡在48 h顯著增加；結果表明PB對HepG2具有體外抑制作用，其中包含有免疫調節(jié)作用［22］。

HasemHabelhah等研究了云芝多糖（Polysaccha?ride K，PSK）誘導的超氧化物歧化酶（Mn-SOD）在腫瘤組織中的作用和對QR-32腫瘤細胞惡性增值的抑制作用，發(fā)現(xiàn)PSK能明顯抑制QR-32細胞生長，顯著增多QR-32細胞中Mn-SOD的產(chǎn)生量以及IFNγ的mRNA和蛋白表達量，減少TGFβ和TGFβ的表，結果表明PSK是在共同作用Mn-SOD、IFNγ、TGFβ和TGFβ下抑制腫瘤細胞增殖的［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等研究了茶樹菇（Agrocybechaxin?gu）多糖對鏈霉素（STZ）誘導的糖尿病的體內(nèi)、體外作用，發(fā)現(xiàn)茶樹菇多糖對大鼠胰島瘤細胞（RINm5F）生長無抑制作用，能顯著減少NO產(chǎn)生量、iNOS表達量和mRNA表達量，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表達量，胰腺損傷得到修復，結果表明茶樹菇多糖具有成為糖尿病治療藥物的潛力［28］。

Guoqing Zhang等探究了蛹蟲草對鏈霉素（STZ）誘導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，同時比其他藥用真菌冬蟲夏草、蒙古口蘑、雷丸多糖的作用更強；在STZ注射前24 h給小鼠口服多糖粗提物（40 mg/kg），則STZ誘導后的血糖濃度明顯降低，結果表明蛹蟲草多糖是一種防護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 結語

近年來，生物多糖的研究涉及動物、植物、真菌、細菌、藻類地衣等領域，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、鑒定和初步的機理研究。為了生物多糖能在疾病預防、治療方面的應用，體內(nèi)實驗、藥理作用機理研究、活性的相互作用、結構與藥理作用的聯(lián)系等相關工作，有待開展。

［1］王彥軍.中藥多糖研究進展［J］.醫(yī)學理論與實踐，2009，22（03）：279-281.

［2］鐘昕，周素梅，王強.藥用真菌多糖研究進展［J］.科技導報，2009，27（09）：97-101.

［3］劉潔，李文香，王文亮，等.生物多糖研究進展［J］.山東農(nóng)業(yè)科學，2011（05）：98-101.

［4］張興桃，高貴珍.多糖研究進展［J］.宿州學院學報，2005，20（05）：89-92.

［5］孫蓮，楊文菊，王巖.桑枝多糖的提取與含量測定［J］.時珍國醫(yī)國藥，2007，18（05）：1172-1173.

［6］GE Q，ZHANG A，SUN P.Structural investigation of a novel water-soluble heteropolysaccharide from the fruit?ing bodies of Phellinus baumii Pilát［J］.Food Chemistry，2009，114（2）：391-395.

［7］王佩香，歐陽臻，張磊，等.桑枝多糖的分離純化及結構初步分析［J］.中成藥，2010，32（08）：1382-1385.

［8］ZHANG A Q，F(xiàn)u L，Xu M，et al.Structure of a water-sol?uble heteropolysaccharide from fruiting bodies of Herici?um erinaceus［J］.Carbohydr Polym，2012，88（2）：558-561.

［9］ROUPAS P，KEOGH J，NOAKES M，et al.The role of ed?ible mushrooms in health：Evaluation of the evidence［J］.Journal of Functional Foods，2012，4（4）：687-709.

［10］LIN L，ZHANG M，ZOU L，et al.Structural characteris?tics of water-soluble polysaccharides from Rabdosia ser?ra（MAXIM.）HARA leaf and stem and their antioxi?dant capacities［J］.Food Chemistry，2012，135（2）：730-737.

［11］JOSEPHINE A，NITHYA K，AMUDAHA G，et al.Role of sulphated polysaccharides from Sargassum wightii in Cyclosporine A-induced oxidative liver injury in rats［J］.BMC Pharmacology，2008，8（1）：4.

［12］XIANG Y，XU X，LI J.Chemical properties and antioxi?dant activity of exopolysaccharides fractions from myceli?al culture of Inonotus obliquus in a ground corn stover medium［J］.Food Chemistry，2012，134（4）：1899-1905.

［13］WU W，ZHU Y，ZHANG L，et al.Extraction，preliminary structural characterization，and antioxidant activities of polysaccharides from Salvia miltiorrhiza Bunge［J］.Carbo?hydr Polym，2012，87（2）：1348-1353.

［14］ZHAO X，XUE C H，LI BF.Study of antioxidant activi?ties of sulfated polysaccharides from Laminaria japonica［J］.Journal of Applied Phycology，2007，20（4）：431-436.

［15］XIE F，SAKWIWATKUL K，ZHANG C，et al.Atractylo?dis macrocephalae Koidz.polysaccharides enhance both serum IgG response and gut mucosal immunity［J］.Car?bohydr Polym，2013，91（1）：68-73.

［16］NA Y S，KIM W J，KIM S M，et al.Purification，charac?terization and immunostimulating activity of water-solu?ble polysaccharide isolated from Capsosiphon fulvescens［J］.International Immunopharmacology，2010，10（3）：364-370.

［17］HAN X Q，CHAN B C L，YU H，et al.Structural charac?terization and immuno-modulating activities of a polysac?charide from Ganoderma sinense［J］.International Jour?nal of Biological Macromolecules，2012，51（4）：597-603.

［18］BWLSKA N V，GURIEV A M，DANILETS M G，et al.Water-soluble polysaccharide obtained from Acorus cala?mus L.classically activates macrophages and stimulates Th1 response［J］.International Immunopharmacology，2010，10（8）：933-942.

［19］PARK J K，KIM Z H，LEE C G，et al.Characterization and immunostimulating activity of a water-soluble poly?saccharide isolated from Haematococcus lacustris［J］.Biotechnology and Bioprocess Engineering，2011，16（6）：1090-1098.

［20］TABARSA M，LEE S J，YOU S.Structural analysis of im?munostimulating sulfated polysaccharides from Ulva per?tusa［J］.Carbohydrate Research，2012，361：141-147.

［21］YANG X，GUO D，ZHANG J，et al.Characterization and anti-tumor activity of pollen polysaccharide［J］.Interna?tional Immunopharmacology，2007，7（3）：401-408.

［22］XUE Q，SUN J，ZHAO M，et al.Immunostimulatory and anti-tumor activity of a water-soluble polysaccharide from Phellinus baumii mycelia［J］.World Journal of Mi?crobiology and Biotechnology，2010，27（5）：1017-1023.

［23］HABEIHAH H，OKADA F，NAKAI K，et al.Polysaccha?ride K induces Mn superoxide dismutase（Mn-SOD）in tumor tissues and inhibits malignant progression of QR-32 tumor cells：possible roles of interferon α，tumor ne?crosis factor α and transforming growth factor β in Mn-SOD induction by polysaccharide K［J］.Cancer Immunol?ogy，Immunotherapy，1998，46（6）：338-344.

［24］LIN H C，CHOU S T，CHUANG M Y，et al.The effects of Caulerpa microphysa enzyme-digested extracts on ACE-inhibitory activity and in vitro anti-tumour proper?ties［J］.Food Chemistry，2012，134（4）：2235-2241.

［25］WU X，MAO G，F(xiàn)AN Q，et al.Isolation，purification，im?munological and anti-tumor activities of polysaccharides from Gymnema sylvestre［J］.Food Research Internation?al，2012，48（2）：935-939.

［26］CAI Z，LI W，WANG H，et al.Anti-tumor and immuno?modulating activities of a polysaccharide from the root of Sanguisorba officinalis L［J］.International Journal of Bio?logical Macromolecules，2012，51（4）：484-488.

［27］MASUDA Y，ITO K，KONISHI M，et al.A polysaccha?ride extracted from Grifola frondosa enhances the anti-tu?mor activity of bone marrow-derived dendritic cellbased immunotherapy against murine colon cancer［J］.Cancer Immunology，Immunotherapy，2010，59（10）：1531-1541.

［28］LEE B R，LEE Y P，KIM D W，et al.Amelioration of streptozotocin-induced diabetes by Agrocybe chaxingu polysaccharide［J］.Molecules and Cells，2010，29（4）：349-354.

［29］ZHANG G，HUANG Y，BIAN Y，et al.Hypoglycemic ac?tivity of the fungi Cordyceps militaris，Cordyceps sinen?sis，Tricholoma mongolicum，and Omphalia lapidescens in streptozotocin-induced diabetic rats［J］.Applied Mi?crobiology and Biotechnology，2006，72（6）：1152-1156.

［30］ZHAI X，ZHAO A，GENG L，et al.Fermentation charac?teristics and hypoglycemic activity of an exopolysaccha?ride produced by submerged culture of Stropharia rugo?soannulata#2［J］.Annals of Microbiology，2012，63（3）：1013-1020.

［31］ZHANG Z，ZHANG W S，DU X F.Hypoglycemic effects of black glutinous corn polysaccharides on alloxan-in?duced diabetic mice［J］.European Food Research and Technology，2009，230（3）：411-415.

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

國家自然科學基金項目（31572462，31272375）

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

時連根，男，教授，博士生導師。E-mail：slgsilk@zju.edu.cn