山藥多糖功能活性及新產(chǎn)品開發(fā)研究進(jìn)展

彭新，牛樂，周寧，2，3，李赫宇，王金金，毋啟桐，李凱，2，3，*

（1.河南中醫(yī)藥大學(xué)，河南鄭州450046；2.河南省中藥特色炮制技術(shù)工程研究中心，河南鄭州450046；3.呼吸疾病診療與新藥研發(fā)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州450046；4.天津益倍元天然產(chǎn)物技術(shù)有限公司，天津300457）

山藥為傳統(tǒng)的藥食兩用中藥，來源于薯蕷科薯蕷（Dioscorea opposita Thunb.）的干燥根莖。傳統(tǒng)認(rèn)為，以河南焦作所產(chǎn)的懷山藥為佳。山藥性平、味甘，具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、補(bǔ)腎澀精等作用，主要含有多糖、皂苷、脂類、黃酮、蛋白質(zhì)與氨基酸等成分，其中山藥多糖是其主要活性成分之一。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞山藥多糖的藥理活性做了大量研究工作，取得了豐富成果。本文在查閱文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜述了近八年山藥多糖藥理作用研究進(jìn)展，以期為山藥多糖的深入研究和進(jìn)一步開發(fā)提供參考。

1 功能活性

1.1 免疫調(diào)節(jié)、抗疲勞

山藥常作為扶正類中藥用于臨床，其主要成分山藥多糖的免疫調(diào)節(jié)及抗疲勞作用是其研究熱點(diǎn)之一。體外試驗(yàn)顯示，山藥多糖劑量低于500 μg/mL時(shí)，可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞株RAW264.7細(xì)胞分泌一氧化氮（nitric oxide，NO）和細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractantprotein-1，MCP-1），提高細(xì)胞表達(dá)組織相容性復(fù)合體-Ⅱ（major histocompatibility complex-Ⅱ，MHC-Ⅱ）類分子的水平。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，其可以恢復(fù)免疫抑制小鼠腹腔巨噬細(xì)胞MHC-Ⅱ類分子表達(dá)水平，參與機(jī)體免疫防御功能和促進(jìn)炎癥反應(yīng)[1]。許效群等[2]發(fā)現(xiàn)，中、高劑量山藥多糖能顯著改善免疫臟器指數(shù)和吞噬細(xì)胞的吞噬指數(shù)、血清溶血素水平，高劑量組還極顯著增加遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)引起的小鼠足跖厚度。此外，水溶性多糖也具有改善正常和免疫抑制小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用[3]，不同部位的山藥多糖免疫增強(qiáng)能力也有不同，王德青等[4]研究認(rèn)為80%乙醇沉淀部位，促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖和增加脾臟指數(shù)，進(jìn)而增強(qiáng)小鼠脾臟淋巴細(xì)胞功能和體內(nèi)免疫活性的作用最強(qiáng)。但有學(xué)者認(rèn)為，山藥多糖對(duì)正常小鼠免疫力有促進(jìn)作用，對(duì)實(shí)邪證模型小鼠免疫力則有削弱作用，建議臨床用藥時(shí)注意區(qū)分[5]。以上研究結(jié)果表明，山藥多糖可通過提高吞噬細(xì)胞吞噬能力、T淋巴細(xì)胞增殖能力以及漿細(xì)胞分泌抗體能力等，發(fā)揮其增強(qiáng)機(jī)體非特異性免疫以及特異性細(xì)胞免疫和體液免疫作用。

不同的護(hù)色劑對(duì)山藥多樣免疫調(diào)節(jié)活性有一定影響，如采用產(chǎn)乳酸芽孢桿菌發(fā)酵液護(hù)色的山藥，顯著優(yōu)于采用亞硫酸鈉護(hù)色的免疫活性[6]。此外，也有學(xué)者考察了熱、酸、酶等因素，對(duì)山藥多糖免疫活性的影響，發(fā)現(xiàn)山藥多糖在熱處理和體內(nèi)消化過程中，能保持其免疫活性，但強(qiáng)酸有可能破壞其免疫活性[7]。

研究表明，一定劑量的山藥多糖，還能有效延長小鼠的游泳時(shí)間和耐缺氧時(shí)間，降低運(yùn)動(dòng)后血清尿素的增量，顯著增加運(yùn)動(dòng)小鼠肝糖原的儲(chǔ)備，對(duì)小鼠有明顯的抗疲勞、抗缺氧作用[8]。

1.2 抗衰老、改善性功能

衰老是生命運(yùn)動(dòng)發(fā)展過程中正常的生理現(xiàn)象，其中，性功能減退是衰老的重要表現(xiàn)之一。《神農(nóng)本草經(jīng)》中稱山藥可“輕身不饑延年”，即山藥可以延緩衰老。以果蠅為動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，長山藥粗多糖具有延緩衰老、提高果蠅半數(shù)壽命的作用，其中5%山藥粗多糖能顯著提高果蠅吃食數(shù)、性活力、飛翔能力、壽命等，且雌雄果蠅平均壽命和最高壽命延壽率有所不同，造成這種現(xiàn)象的原因可能是雌雄果蠅對(duì)山藥粗多糖的敏感程度不同[9]。山藥粗多糖可增強(qiáng)果蠅飛翔能力，濃度與飛翔率呈正相關(guān)。較低濃度（0.1%、0.5%）的山藥粗多糖，可縮短果蠅潛伏期時(shí)間；較高濃度（1.0%、1.5%）的山藥粗多糖可延長交配時(shí)間，而且隨著山藥粗多糖的濃度增加，果蠅子代數(shù)隨之增加，認(rèn)為適量的山藥粗多糖能使果蠅受精卵生存力提高，使更多的受精卵發(fā)育為成蟲[10]。Zhang等[11]以36例27歲～39歲正常生育男性精子為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)山藥多糖具有提高精子活力和保護(hù)精子DNA完整性的作用。

在山藥多糖配伍使用方面，發(fā)現(xiàn)其與牡蠣低聚肽、核桃低聚肽配伍后，可增加雄性小鼠附性器官指數(shù)，提高血清NO和睪酮含量，提高海綿體環(huán)磷酸鳥苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）含量并降低 5型磷酸二酯酶（phosphodiesterase type 5，PDE5）水平，此外還可縮短小鼠騎跨潛伏期并增加騎跨次數(shù)和交配次數(shù)，提示配伍后能夠增強(qiáng)雄性小鼠的性功能[12]。

延緩衰老是中醫(yī)養(yǎng)生目標(biāo)之一，而藥食同源是中醫(yī)傳統(tǒng)思想之一。因此，山藥多糖的延緩衰老、改善性功能作用，可作為一種有前途的功能性材料開發(fā)應(yīng)用于保健食品和藥業(yè)。

1.3 降血糖、降血脂

糖尿病、高脂血癥在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率快速增長，嚴(yán)重危害人類健康。近年來，多糖作為降糖活性物質(zhì)的研究較多，其對(duì)糖尿病及其并發(fā)癥的預(yù)防和治療具有藥性平和、不良反應(yīng)小等特點(diǎn)。

體外試驗(yàn)研究表明，山藥多糖能改善人肝癌HepG2細(xì)胞的葡萄糖消耗能力，且可增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性[13]。大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也有相似的結(jié)論，認(rèn)為山藥多糖有效緩解糖尿病大鼠癥狀，降低血糖、血脂及丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平，增強(qiáng)谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GSH）、總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）活性，升高高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）水平，其作用機(jī)制可能與改善胰島素敏感性及抗氧化作用相關(guān)[14]。山藥多糖可降低白脂肪組織中白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、瘦素（leptin）水平，降低基質(zhì)金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase-3，MMP-3）、核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）（P65）的表達(dá)，提示山藥多糖可提高胰島素敏感性，對(duì)高脂血癥有保護(hù)作用[15]。山藥多糖對(duì)I型糖尿病、II型糖尿病均有較好的作用，如山藥多糖能增加I型糖尿病小鼠胸腺與脾臟指數(shù)，提高血清抗活性氧單位、降低肝勻漿丙二醛含量[16]，可改善II型糖尿病大鼠的血糖水平，保護(hù)其胰島功能及血小板功能[17]，且山藥多糖降低血糖、血脂作用與劑量呈正相關(guān)[18]。

在治療糖尿病合并腎病方面，山藥多糖能顯著降低模型大鼠腎重/體重指數(shù)、降低血糖和血脂，改善腎功能[19]，其機(jī)制可能與抑制高糖激活的醛糖還原酶（aldose reductase，AR）/P38絲裂原活化蛋白激酶（P38 mitogen activated protein kinase，P38MAPK）/cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）信號(hào)通路有關(guān)[20]。

不同分子量的山藥多糖片段降糖作用也有不同。Li等采用超濾膜系統(tǒng)，以高效凝膠滲透色譜法測(cè)定其分子量，分別為山藥多糖-I（>50 kDa）、山藥多糖II（10 kDa～50 kDa）、山藥多糖III（＜10 kDa），采用地塞米松誘導(dǎo)的胰島素抵抗糖/脂代謝糖尿病小鼠模型評(píng)價(jià)其降糖作用，發(fā)現(xiàn)山藥多糖-I、山藥多糖II具有較好的降血糖作用[21]。

1.4 抗氧化

在生物體內(nèi)，過高濃度的自由基可引起機(jī)體衰老、癌癥及其他疾病的產(chǎn)生，而抗氧化是消除自由基帶來危害的重要方法之一。山藥多糖可以提高機(jī)體抗氧化和清除自由基的能力。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，山藥多糖的還原力隨著其濃度的提高顯著增強(qiáng)，呈現(xiàn)一定的劑量關(guān)系[2，22]。不同濃度、不同部位的山藥多糖，在清除氧自由基能力方面也有不同，如當(dāng)多糖濃度為1 mg/mL～3 mg/mL時(shí)，清除能力順序?yàn)椋荷剿幎嗵谴痔嵛?酸性多糖>中性多糖；當(dāng)多糖濃度為3 mg/mL～5 mg/mL時(shí)，清除能力順序?yàn)椋核嵝远嗵?山藥多糖粗提物>中性多糖[23]。山藥多糖純化后得到的單一組分多糖也具有良好的抗氧化活性，如Yang等[24]從山藥中分離16619Da的單組分多糖，Xue等[25]采用超濾技術(shù)分離得到山藥多糖均具有清除DPPH自由基、羥自由基以及超氧陰離子自由基活性，從而發(fā)揮其抗氧化作用。

在其他藥物協(xié)同抗氧化方面，發(fā)現(xiàn)抗壞血酸、檸檬酸對(duì)山藥多糖粗提物抗氧化性無協(xié)同增效作用，天然抗氧化劑（玉米須多糖）對(duì)山藥多糖粗提物抗氧化性有明顯增效作用[23]。

1.5 保肝

肝是人體重要的解毒器官，肝損傷是影響人類健康的常見疾病之一。徐光翠等[26]以冷凍干燥法，分別制備山藥多糖-A及山藥多糖-B組分，并分析其對(duì)鎘致大鼠肝臟損傷的拮抗作用，如大鼠先攝入山藥多糖，之后染毒鎘，則山藥多糖-B 200 mg/kg組和500 mg/kg組的超氧化物歧化酶和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶含量與鎘染毒組比較，具有顯著性差異；而灌胃200 mg/kg山藥多糖-B對(duì)肝臟丙二醛的影響不大，但當(dāng)山藥多糖-B升高到500 mg/kg時(shí)，與對(duì)照組比較具有顯著性意義；500 mg/kg 1/2山藥多糖-A+1/2山藥多糖-B組，其超氧化物歧化酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和肝臟丙二醛與對(duì)照組比較，均具有顯著性差異，綜合認(rèn)為，山藥多糖組分中的山藥多糖-B，對(duì)鎘致大鼠肝臟損傷有明顯的拮抗作用。上述研究也表明，山藥的保肝作用也與其抗氧化活性有關(guān)。

1.6 抗癌

研究顯示，山藥對(duì)肝癌、胃癌、宮頸癌、前列腺癌等多種癌細(xì)胞的生長均有一定的抑制作用。如較高劑量（80 ng/mL）的納米山藥多糖，能促進(jìn)人肝癌HepG2細(xì)胞、人胃癌SGC7901細(xì)胞、人宮頸癌Hela細(xì)胞、人前列腺癌DU145細(xì)胞腫瘤細(xì)胞凋亡蛋白caspase-3和caspase-8蛋白酶原的活化，促進(jìn)酶原降解，抑制腫瘤細(xì)胞生長，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞劃痕愈合率[27]。經(jīng)過腸道微生物發(fā)酵后，其產(chǎn)物對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖抑制活性[28]。

Peng等[29]也探討了山藥多糖對(duì)前列腺癌細(xì)胞株和荷瘤小鼠增殖的影響及其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其通過誘導(dǎo)caspase-3的過度表達(dá)而強(qiáng)烈抑制前列腺癌的生長，可能是一種有效的抗癌策略。山藥多糖對(duì)人胃腺癌細(xì)胞生長，也具有較強(qiáng)的抑制作用[24]。

1.7 神經(jīng)保護(hù)

研究顯示，山藥多糖在0.025 g/L～0.25 g/L范圍內(nèi)，能有效地抑制神經(jīng)細(xì)胞缺氧性凋亡[30]，其機(jī)理是降低凋亡基因及蛋白產(chǎn)生，上調(diào)抗凋亡基因及蛋白產(chǎn)生[31]。山藥多糖能夠有效減少缺血再灌注損傷大鼠腦梗死面積，其作用機(jī)制與抑制神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，改善腦組織抗氧化能力及抑制炎性細(xì)胞因子過度表達(dá)有關(guān)[32]。鐘靈等[33]研究認(rèn)為，增強(qiáng)腦組織腺嘌呤核苷三磷酸（adenosinetriphosphate，ATP）酶活性和提高機(jī)體抗氧化能力，可能是山藥多糖預(yù)防老年性癡呆的作用機(jī)制之一。

1.8 抗菌

山藥多糖對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、白色念珠菌屬于中敏感，對(duì)腸炎沙門氏菌屬于低敏感[34]。Yang等[24]從山藥中分離16 619 Da的單組分多糖，發(fā)現(xiàn)其對(duì)大腸桿菌有一定的抑制作用，最低抑菌濃度為2.5 mg/mL。

1.9 腸道菌群調(diào)節(jié)

高啟禹等[35]研究發(fā)現(xiàn)，灌胃較高劑量的山藥多糖，不僅能使小鼠的體重發(fā)生明顯變化，而且對(duì)小鼠盲結(jié)腸內(nèi)的微生物有顯著影響，在抑制條件致病菌的同時(shí)，顯著提高了益生菌的增殖。

1.10 保護(hù)胃黏膜

懷山藥多糖能有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)大鼠胃潰瘍的愈合，具有良好的胃黏膜保護(hù)作用，其機(jī)制可能與上調(diào)胃潰瘍大鼠胃組織堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basicfibroblas growth factor，bFGF）含量和胃黏膜堿性成纖維細(xì)胞生長因子受體（basic fibroblas growth factor receptor，bFGFR）表達(dá)水平有關(guān)[36-37]。

1.11 其他

山藥多糖能降低大鼠體內(nèi)血清血尿素氮（urea nitrogen，BUN）、血肌酐（serum creatinine，SCr）含量，增強(qiáng)腎組織缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）蛋白、mRNA表達(dá)及血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）mRNA 表達(dá)，說明山藥多糖（yam polysaccharide，YPS）對(duì)腎缺血再灌注損傷大鼠具有明顯保護(hù)作用，其機(jī)制可能是通過上調(diào)腎組織HIF-1α表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)而達(dá)到治療作用[38]。山藥多糖也具有抗應(yīng)激作用，且有明顯的量效關(guān)系[39]。在抗病毒方面發(fā)現(xiàn)，懷山藥多糖的YPS80在增強(qiáng)細(xì)胞活性和抗豬細(xì)小病毒-SD1（porcine parvovirus-SD1，PPV-SD1）感染方面效果最好[40]。

2 新產(chǎn)品開發(fā)

2.1 免疫調(diào)節(jié)劑

Luo等[41]制備山藥多糖-聚乳酸-羥基乙酸給藥系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生了更強(qiáng)的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，以及混合Th1/Th2免疫應(yīng)答，在促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Th細(xì)胞方面，顯著優(yōu)于山藥多糖和空白聚乳酸-羥基乙酸納米粒[42]。也有學(xué)者制備納米山藥多糖雙歧桿菌合生元結(jié)腸靶向微生態(tài)調(diào)節(jié)劑，發(fā)現(xiàn)其能減輕腸道炎癥，提高菌群失調(diào)大鼠的免疫器官指數(shù)、巨噬細(xì)胞吞噬功能、T淋巴細(xì)胞能力、溶血素水平，提高分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，sIgA）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）、白細(xì)胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）、白細(xì)胞介素-4（interleukin-4，IL-4）、白細(xì)胞介素-17（interleukin-17，IL-17）、白細(xì)胞介素-2（interleukin-2，IL-2）和 γ-干擾素（interferon gamma，IFN-γ）含量，降低 IL-1β、IL-6 和TNF-α含量，促進(jìn)B細(xì)胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）蛋白表達(dá)，同時(shí)抑制Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bcl-2-related X protein，Bax）蛋白表達(dá)，具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用[43-45]。

2.2 腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑

于蓮等[46]自制納米山藥多糖合生元結(jié)腸靶向微生態(tài)調(diào)節(jié)劑，發(fā)現(xiàn)其對(duì)抗生素脫污染菌群失調(diào)白兔有顯著調(diào)節(jié)作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其能夠恢復(fù)大鼠血管活性腸肽、胃動(dòng)素、生長抑素和P物質(zhì)4種胃腸激素的正常水平，具有調(diào)節(jié)胃腸道動(dòng)力，促使胃腸道的正常收縮和改善胃腸道對(duì)水和電解質(zhì)運(yùn)輸[47]，增加腸道優(yōu)勢(shì)菌數(shù)量的能力[48]，可促進(jìn)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生[49]，改善腸道菌群環(huán)境，有助于菌群失調(diào)的治療[50]。

2.3 保肝劑

滕楊等[51]對(duì)山藥多糖進(jìn)行硒化，制備山藥硒多糖，發(fā)現(xiàn)其中、高劑量組均可不同程度地改善四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）所致的病理組織損傷，且顯著優(yōu)于低劑量組與山藥多糖組。認(rèn)為山藥硒多糖對(duì)CCl4所致的小鼠急性肝損傷具有保護(hù)作用，且隨濃度增高保護(hù)作用加強(qiáng)。高辛等[52]制備納米山藥多糖結(jié)腸靶向膠囊，發(fā)現(xiàn)其能使急性肝衰竭模型大鼠腸道有益菌占優(yōu)勢(shì)，改善其腸道屏障，減少細(xì)菌易位到肝臟，進(jìn)而來改善肝功能，阻斷肝細(xì)胞的過度凋亡，對(duì)肝細(xì)胞的再生有著重要影響。

2.4 補(bǔ)鐵劑

王麗等[53]制備山藥多糖鐵復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)其具有較好的治療缺鐵性貧血作用，有望開發(fā)成為一種新型的補(bǔ)鐵劑。

2.5 煙草添加劑

有學(xué)者將山藥多糖羧甲基化后，添加到卷煙中，可以柔和煙氣，提高抽吸舒適度，并降低刺激性[54]。

2.6 抗氧化劑

采用氯磺酸-吡啶法，將山藥多糖硫酸酯化后，在清除DPPH自由基和·OH能力方面，優(yōu)于山藥多糖，說明硫酸酯化后增強(qiáng)了抗氧化作用[55]，為其在食品加工中的深度應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

2.7 保鮮劑

也有學(xué)者利用山藥多糖良好的抗菌效果，將其應(yīng)用于食物的保鮮。如添加山藥多糖保鮮劑的羅非魚，在感官評(píng)分、菌落總數(shù)、pH值、揮發(fā)性鹽基氮和硫代巴比妥酸值的指標(biāo)方面，都優(yōu)于空白對(duì)照組，提示山藥多糖的抗菌活性能很好地應(yīng)用在羅非魚保鮮[56]。

2.8 乳化劑

Liu等[57]研究發(fā)現(xiàn)，木瓜蛋白酶水解提取的多糖組分，具有較好的乳化活性和穩(wěn)定性。根據(jù)粒徑分布和重力相分離試驗(yàn)，12 000 U/g多糖組分在不同多糖組分中，表現(xiàn)出最佳的乳化能力和穩(wěn)定性，這可能與單糖組成、游離氨基酸分布、分子量、流動(dòng)性等方面存在差異有關(guān)，為選擇合適的多糖基乳化劑用于食品加工提供了重要的信息。

3 結(jié)語

山藥作為傳統(tǒng)具有代表性藥食兩用的植物，是藥品、保健食品的重要原料，現(xiàn)代研究證明其具有抗疲勞、調(diào)節(jié)免疫力、抗衰老、改善性功能、降血糖、降血脂、抗氧化、保肝、抗癌、神經(jīng)保護(hù)、防治老年癡呆、抗菌、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗應(yīng)激等豐富的功能活性?；谄涠喾N功能活性，學(xué)者也嘗試將其開發(fā)成免疫調(diào)節(jié)劑、腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑、保肝劑、補(bǔ)鐵劑、煙草添加劑、抗氧化劑、保鮮劑、乳化劑等多種產(chǎn)品。但上述功能活性多集中在體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，作用機(jī)制研究有待深入，產(chǎn)品的開發(fā)還處在初步研究階段，急需提升產(chǎn)業(yè)化能力。