枸杞多糖研究進展

孫甜甜，高云航，孫 卓，婁玉杰，周海柱

(吉林農業(yè)大學動物科技學院，動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室(吉林農業(yè)大學)，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室(吉林農業(yè)大學)，長春 130118)

枸杞是一種名貴的中藥材，普遍生長于中國西北部地區(qū)，其果實具有免疫調節(jié)、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、降血脂、保護生殖功能的功效[1]。枸杞多糖(LBP)是枸杞子的主要提取物，主要成分有鼠李糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖等多種糖類，是一種糖-蛋白聚合物[2]。LBP具有抗氧化、抗病毒、調節(jié)免疫功力等多種生物活性與其結構、構象等密切相關。近年來人類醫(yī)學研究在枸杞多糖生物活性方面已取得一定成果，這將為動物健康養(yǎng)殖相關的研究提供一定理論基礎。以LBP化學結構、抗氧化、抗病毒、增強免疫力幾個方面的醫(yī)學研究結果為主，并結合其在畜牧業(yè)研究中取得的研究進展，綜述LBP抗氧化、抗病毒、增強免疫的作用，展望LBP作為抗氧化劑、抗病毒藥物和免疫增強劑在畜禽養(yǎng)殖生產的應用前景，期望對畜牧科研工作及畜禽健康養(yǎng)殖提供參考。

1 化學結構

多糖是機體主要成分之一，幾乎參與整個生命過程。多糖具有比大分子蛋白質和核酸更為復雜的結構，同時也承載著大量的生物信息，所以多糖的結構與生理功能息息相關。眾多研究發(fā)現(xiàn)，LBP的多種生物功能與其復雜的結構和構象密切相關[2-5]，這將有效提高人們對LBP的認識、促進高效LBP多糖類藥物的開發(fā)與利用。吳津昊[3]研究發(fā)現(xiàn)能通過硒化手段提高枸杞多糖生物活性，枸杞硒多糖不同硒取代程度直接影響了其抗腫瘤生物活性，并且能通過優(yōu)化硒化條件增加蘆丁和楊梅素的含量。多糖的高級結構和低級結構都能影響其生物活性，取代基和其空間結構的改變對其生物活性都有影響，但在構象及效果中高級結構比低級結構具有更重要的意義。有研究表明，硫酸化LBP的抗病毒生物活性強于普通LBP[4]，而硫酸酯化的雜多糖抗病毒活性又小于均多糖，主要成分為β-1，3-D-葡聚糖的多糖活性大于β-1，6-D-葡聚糖[5]。同時朱彩平[6]發(fā)現(xiàn)，LBP表面呈碎片狀凝聚態(tài)，不具有三股螺旋結構，存在較長的側鏈和較多的分支，并且多糖鏈含有相同的糖分子結構。多糖都具有相同或相似的低級結構，但是其生物活性及其效果卻相差甚遠，這主要是由于其高級結構的不同造成的?；瘜W結構和其構象都會影響多糖的分子量和空間結構，多糖結構分為一級結構(低級)和二、三、四級結構(高級)，高級結構的不同在生物構效中意義重大，直接影響其空間結構的變化。不同提取方法和原料都會影響其提取的成分和組成，在多糖研究生產中如果能探明構效關系、優(yōu)化提取工藝、規(guī)范分析手段，將為LBP在畜牧業(yè)的廣泛使用提供有利條件，打破市場使用效果不一的局面。

表1 枸杞多糖成分及檢測方法Tab 1 LBP of composition and detection method

2 增強機體抗氧化性能

在集約化養(yǎng)殖中，肉雞由于基因、營養(yǎng)及環(huán)境等因素常常引發(fā)組織和細胞的氧化損傷，給肉雞養(yǎng)殖業(yè)造成了巨大的損失。畜牧業(yè)生產通常是利用飼料中的抗氧化劑來減少內外界因素引起的畜禽氧化損傷情況。有研究者[7]通過體外試驗測定硒化LBP的抗氧化能力，結果發(fā)現(xiàn)硒化LBP對氧化自由基的清除率可高達50%以上，這遠遠高于其他抗氧化劑的抗氧化能力。

同樣其抗氧化能力在體內試驗也得到了驗證，LBP可通過與不同抗氧化劑的配伍及化學結構(硒化、硫酸化、硫酸酯化)的改變達到增強體內抗氧化能力的作用。X M Li[8]等分別灌喂500 mg/Kg的LBP、VC及LBP+VC，結果發(fā)現(xiàn)LBP對老年動物的氧化應激具有減緩的作用，并且添加VC能夠增強LBP單獨使用時的抗氧化能力。Shulei Qiu[9]等也證實，LBP通過硒化改變其化學結構，提高了清除自由基和增強機體抗氧化活性的能力。氧化應激反應是通過降低抗氧化酶的活性和mRNA的表達水平，使機體抗氧化系統(tǒng)失衡，此時機體氧化自由基的產生大于自身清除自由基的能力時，就會造成氧化損傷。通過對枸杞多糖結構的修飾，能有效提高其生物活性。同時有研究發(fā)現(xiàn)，LBP能夠抑制輻射造成的肝臟線粒體氧化應激損傷[10]。LBP減緩和抑制氧化應激反應可能是通過調節(jié)機體脂質代謝，減緩內源性脂質過氧化帶來的組織器官的氧化損傷。當不良因素引起細胞及器官損傷時，LBP除了能夠減緩和抑制氧化應激損傷還能起到恢復損傷細胞的作用。Xuekang Yang[11]研究LBP對腸缺血再灌注損傷的影響，通過建立幾種氧化模型評估LBP對腸缺血再灌注損傷起到了一定的減緩作用。結果顯示，LBP在不同氧化模型中能表現(xiàn)出不同程度的抗氧化水平，提高抗氧化酶活性，并且能夠抑制和減少機體不同器官和細胞的氧化損傷水平。

雖然LBP抗氧化活性被大多數(shù)研究已證實，但其在體內抗氧化活性的發(fā)揮途徑及代謝途徑問題卻依舊難以解釋。Mang Ke[12]研究發(fā)現(xiàn)，LBP能預防體內外氧化應激造成的損傷。 對多種植物多糖進行體外抗氧化清除自由基的試驗中，當自由基清除率達50%時黃芪多糖與LBP的濃度為12.18和3.36[13]，結果表明，同濃度LBP比黃芪多糖清除自由基效果更好，具有更強的抗氧化性能，這可能與LBP的高級結構有關。隨后Yang Y[14]等人構建了高脂小鼠的胰島素抵抗模型，試驗證實LBP通過激活Nrf2介導的細胞保護作用，能夠顯著逆轉糖酵解和糖原異?；虮磉_，并且LBP是通過激活PI3K/AKT/Nrf2途徑抵抗高脂肪飲食誘導的細胞氧化。近幾年對抗氧化機制的研究較多，但LBP在體內發(fā)生抗氧化反應時的相關基因表達及通路的研究卻較少，其在體內抗氧化功能的作用機理還有待進一步研究。

3 增強機體抗病毒功能

病毒性疾病每年對畜禽養(yǎng)殖業(yè)都會帶來嚴重的損失，也是危害和限制養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主要原因之一。隨著病毒性疾病的大量爆發(fā)，抗生素在畜牧業(yè)中的大量使用顯現(xiàn)出了眾多弊端，抗性基因傳播、耐藥菌的產生、土壤和水體污染等都對人類生命安全造成了巨大威脅。近年來越來越多的研究成果表明中藥提取物中含有抗病毒成分，具有抑制病毒的作用，同時與抗生素相比中藥提取物更加綠色安全。郝靜[15]發(fā)現(xiàn)，多糖主要通過抑制病毒對Vero細胞的吸附和降低單純皰疹病毒(HSV-1)UL30、US6基因mRNA表達水平，抑制Vero細胞感染HSV-1 病毒。多糖為多糖混合物大分子，能夠有效包裹病毒阻止其進入細胞，從而降低病毒基因mRNA表達水平。 鄒沐平[16]研究發(fā)現(xiàn)，多糖能夠有效抑制流感病毒H1N1、H3N2、H5N3、柯薩奇病毒(CVB3)和呼吸道合胞病毒RSV-long，在細胞外能夠直接殺滅病毒，但是殺傷細胞的方式及機制卻不清楚。生物大分子結構多糖在細胞外具有吸附包裹小分子病毒的作用，但有的多糖可直接殺滅于病毒、抑制病毒復制和轉錄。

大多數(shù)多糖都具有抗病毒活性，然而只有少數(shù)多糖被用做抗病毒藥物，Liu Y[17]研究了三種植物多糖對PRRSV病毒的抗病毒活性，雖然三種多糖對細胞的保護率都能達到100%，但抗病毒能力卻不盡相同，這可能與不同植物多糖的成分組成和結構有關。Ma L L[18]等人對十種中成藥抗流感病毒活性進行了評價，其對甲型H1N1和H3N2病毒都有顯著的抑制作用，并發(fā)現(xiàn)其對耐藥菌株也能表現(xiàn)出抗病毒活性。這說明了中藥不但能抑制病毒，還能對機體因長時間使用抗生素所產生的耐藥菌株起到抑制作用，有的中藥可以通過激活某些通路及核轉錄因子提高抗病毒干擾素等物質的產生，這為新型抗病毒藥物的研發(fā)提供了新的思路。

王君敏[19]分別對四種不同硫酸化程度的當歸多糖和LBP進行抗病毒研究，發(fā)現(xiàn)硫酸化修飾能夠顯著增強LBP對雞新城疫病毒的抗病毒活性，并且硫酸化修飾程度與抗病毒活性息息相關。結果顯示，不同化學結構的LBP對病毒都具有抑制作用，且與其化學修飾程度有一定關系，可能修飾成分與LBP發(fā)揮抗病毒活性有關。Bo R[20]研究發(fā)現(xiàn)LBP能夠加強豬圓環(huán)病毒(PVC2)疫苗的作用，并且發(fā)現(xiàn)LBP達一定的濃度后具有細胞毒性，這可能與LBP的抗病毒活性成分有關。LBP發(fā)揮抗病毒作用主要通過兩種途徑，一是作為免疫增強劑，二是作為抗病毒藥物。Wang J[21]等人通過試驗發(fā)現(xiàn)LBP能夠有效抑制新城疫病毒(NDV)對雞胚成纖維細胞的感染，并且經(jīng)過硫酸化修飾的LBP能夠表現(xiàn)出顯著的病毒抑制率。LBP作為中藥糖-蛋白聚合物，未修飾化的LBP具有增強疫苗效果的作用，但抗病毒能力效果不如修飾化的LBP。進行硒化、硫酸酯化等修飾的LBP能表現(xiàn)出更加顯著的抗病毒作用，可作為抗病毒藥物抑制病毒活性。隨后易方[22]研究了枸杞、黃芪、黨參、大蒜多糖等8種中藥多糖對豬繁殖與呼吸綜合征病毒的抗感染能力，同時考慮到單一多糖的局限性，使用不同配伍復方進行研究，發(fā)現(xiàn)含有LBP的復方具有良好的抗豬繁殖與呼吸綜合征病毒能力。LBP的多糖組成及構象可能是其發(fā)揮抗病毒效果的主要原因，并且與其配伍的復方多糖都提高了抗病毒效果，這將為其未來在畜牧業(yè)中的使用提供新的方向。脾臟和胸腺是產生巨噬細胞和淋巴細胞的主要器官[23]，巨噬細胞和T細胞是LBP在體內發(fā)揮抗病毒活性的前提基礎。當巨噬細胞和T細胞受到刺激會誘導機體產生白細胞介素、干擾素等物質[24]，LBP可能就是通過該途徑達到抗病毒作用的。

4 提高機體免疫功能

4.1 對免疫器官的影響 免疫器官的發(fā)育對機體的免疫能力具有重要意義，免疫器官發(fā)育不完全導致動物易感疾病，而疾病爆發(fā)嚴重制約著畜牧業(yè)的發(fā)展。機體免疫器官主要分為中樞免疫器官和外周免疫器官，中樞免疫器官包括骨髓和胸腺，外周免疫器官淋巴結、脾和黏膜有關淋巴組織和皮下組織。LBP對老化模型動物的胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)均具有顯著提高的作用，還能夠有效改善和保護動物的免疫器官，提高機體免疫能力[25]。其對氧化情況嚴重的個體能表現(xiàn)出較高的抗氧化性能，通過改善動物免疫器官損傷情況，達到提高機體特異性免疫和非特異性免疫的作用。Zhao R[26]研究發(fā)現(xiàn)LBP改善亞健康小鼠免疫功能主要是通過增強小鼠抗氧化能力、減輕疲勞、增加T淋巴細胞增殖和抑制T淋巴細胞凋亡三個方面進行免疫調節(jié)的，對胸腺等免疫器官進行保護。對于衰老嚴重的小鼠來說，枸杞多糖能有效的保護免疫器官，減少氧化自由基對免疫器官的損傷情況，尤其對胸腺指數(shù)的影響較為明顯。結果顯示，LBP對免疫器官指數(shù)的影響明顯，并且對氧化系統(tǒng)失衡衰老小鼠的胸腺及脾臟指數(shù)具有改善作用。LBP對免疫器官的影響主要為保護其不受內外界因素的損害，其中對損傷細胞的保護作用尤為顯著，許多研究表明多糖可以作為一種免疫促進劑，同時還發(fā)現(xiàn)一定濃度的多糖能夠提高動物免疫器官指數(shù)[27]。LBP對機體免疫器官指數(shù)的影響具有正向促進作用，并在大多數(shù)研究中都得到了證實。免疫器官的發(fā)育可能與LBP的濃度具有相關性，適宜的濃度可以促進免疫器官的發(fā)育，但其促進免疫器官發(fā)育的機理還不清楚。

4.2 對免疫細胞及細胞因子的影響 免疫細胞是機體發(fā)揮免疫功能的重要組成部分，參與免疫的細胞有巨噬細胞、粒細胞和肥大細胞等，還有能識別抗原、產生特異性免疫應答的各種淋巴細胞，而細胞因子是由免疫細胞及某些不具有特異性免疫的細胞分泌的一類具有廣泛生物活性的小分子蛋白質[28]。免疫細胞的數(shù)量及免疫因子的含量都能影響機體免疫功能的強弱，許多學者把免疫細胞及免疫因子作為衡量機體免疫功能的指標，在免疫功能方面的研究中意義重大。免疫因子能在機體發(fā)生特異性免疫的過程中增強免疫細胞能力、提高機體特異性免疫、增強淋巴細胞分化等，對機體正常發(fā)揮免疫能力有重要意義。近年來有研究表明，LBP能夠改善缺氧狀態(tài)下機體的免疫功能，降低IL-6增加IL-2及IgG的含量[29]。免疫球蛋白和白介素對機體免疫系統(tǒng)具有重大意義，免疫細胞和免疫因子在機體免疫過程中相互作用，免疫細胞的激活在機體免疫過程中能促進免疫因子的分泌，同時增強免疫細胞的功能。有研究發(fā)現(xiàn)LBP能夠誘導脾細胞增殖，并顯著增加巨噬細胞吞噬作用及誘導其產生TNF-α、IL-1β和NO[30]。大量研究結果表明，LBP能影響機體的免疫系統(tǒng)，可能是通過增強免疫細胞識別抗原的能力而達到提高機體特異性免疫應答，并且對脾細胞增殖作用明顯，對白介素和腫瘤壞死因子的影響較大。

5 展 望

隨著中國畜牧業(yè)的蓬勃發(fā)展與不斷創(chuàng)新，抗生素在畜牧業(yè)生產中的大量使用給食品安全及環(huán)境安全帶來了巨大威脅。耐藥菌問題已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織多次提出，未來抗生素作為獸用醫(yī)藥將被管控得更為嚴格，這將成為畜牧業(yè)未來發(fā)展較大的障礙。LBP具有天然抗病毒、抗氧化和提高機體免疫作用的生物活性，并且能在體內有效發(fā)揮其活性。這為LBP有關的抗病毒、抗氧化、增強免疫、預防疾病等藥物的研發(fā)提供依據(jù)，緩解并徹底擺脫畜牧業(yè)抗生素過量使用造成的病毒抗藥性、環(huán)境污染以及食品安全日益嚴峻等問題，將成為解決畜牧業(yè)生產中抗生素過量使用的有效途徑。LBP因其某些優(yōu)良的生物學特性與抗生素具有相同的抗氧化、抗病毒和增強免疫力等作用，使其在未來將有可能成為可能替代抗生素的一種新型中藥提取物，這對新型獸藥研發(fā)具有重要意義。LBP因其產地較為廣泛，品相等級不高的枸杞藥效不受影響，但價格較為低廉，這為LBP成為抗生素替代品及其商品化提供有利條件。