枸杞多糖的生物活性及作用機(jī)制研究進(jìn)展

謝 文，陳華國，趙 超，龔小見，周 欣

（貴州師范大學(xué)，貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點實驗室，貴州省藥物質(zhì)量控制及評價技術(shù)工程實驗室，天然藥物質(zhì)量控制研究中心，貴州 貴陽 550001）

枸杞（Lycium bararumL.）為茄科枸杞屬的一種多分枝小灌木[1]。枸杞子即枸杞的果實，2002年3月國家衛(wèi)生健康委員會公布的既是食品又是藥品的物品名單中包括枸杞子。枸杞首載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，最早將枸杞子記載為藥用部位的本草文獻(xiàn)是《名醫(yī)別錄》[2]?！吨腥A人民共和國藥典》（2015版）記載的寧夏枸杞成熟果實具有滋補肝腎、益精明目的功效，可用于治療虛勞精虧、腰膝酸痛、眩暈耳鳴、陽萎遺精、內(nèi)熱消渴、血虛萎黃、目昏不明[3]等病癥。枸杞子中具有多種活性成分，如枸杞多糖（Lycium barbarumpolysaccharides，LBP）、黃酮類化合物、生物堿、枸杞色素、氨基酸類等。大量研究表明，枸杞子中最具有提取利用價值的是枸杞多糖[4]。本文將從枸杞多糖抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗炎、降血糖、降血脂、神經(jīng)保護(hù)、生殖保護(hù)、保肝和免疫調(diào)節(jié)等方面進(jìn)行綜述，以期對枸杞多糖的深入研究及開發(fā)利用提供參考。

1 枸杞多糖的生物活性

1.1 抗腫瘤活性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的健康水平和生活質(zhì)量穩(wěn)步提高，人群疾病構(gòu)成發(fā)生了重大變化，惡性腫瘤的流行和分布出現(xiàn)了新趨勢[5]。據(jù)2019年1月，國家癌癥中心發(fā)布的最新全國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年我國惡性腫瘤發(fā)病率為0.286%，中標(biāo)發(fā)病率為0.191%，世標(biāo)發(fā)病率為0.186%[6]，其中死亡率居前10位的惡性腫瘤分別為胃癌、食管癌、肝癌、宮頸癌、肺癌、腸癌、白血病、鼻咽癌、乳腺癌和腦瘤[7]，惡性腫瘤已成為危害和威脅我國居民健康的常見疾病之一。目前治療癌癥的方法大多數(shù)依賴于化學(xué)藥物，但長期使用化學(xué)藥物治療會導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降等副作用。因此，尋找高效、低毒、低副作用的天然抗腫瘤藥物具有重要意義。大量的研究表明，枸杞多糖在抗肝癌、嬰兒血管瘤、卵巢癌、宮頸癌、結(jié)腸癌、胃癌、肺腺癌、白血病、腦膠質(zhì)瘤、膀胱癌、人舌鱗狀癌等方面有較好的生物活性，枸杞多糖可能成為治療或者輔助治療這些腫瘤的良好天然化合物。枸杞多糖抗腫瘤活性的作用機(jī)制及效果見表1。

表 1 枸杞多糖抗腫瘤活性的作用機(jī)制及效果Table 1 Recent studies on antitumor effect and mechanism of action of LBP

續(xù)表1

1.2 抗氧化、抗衰老活性

研究表明枸杞多糖具有抗氧化、抗衰老作用。通過枸杞多糖的抗氧化作用，可降低老年小鼠由年齡增長引起的自由基加速脂質(zhì)過氧化的風(fēng)險；保護(hù)由于激活氧化反應(yīng)導(dǎo)致的急性腎損傷，缺血再灌注誘導(dǎo)的大鼠視網(wǎng)膜損傷，高氧誘導(dǎo)的急性肺損傷，H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞（人子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞、人小梁網(wǎng)（human trabecular meshwork，HTM）細(xì)胞、人滋養(yǎng)層細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤PC-12細(xì)胞、人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞、人晶狀體上皮細(xì)胞、人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞）氧化損傷和大鼠骨骼的氧化損傷；改善氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的大鼠胸主動脈內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和HepG2細(xì)胞胰島素抵抗的作用；抑制急性阿霉素（doxorubicin，DOX）誘導(dǎo)的心臟毒性；提高綠膿桿菌毒素（pyocyanin，PCN）作用后小鼠巨噬細(xì)胞的增殖能力和高脂飼料喂養(yǎng)的小鼠抗氧化酶活性等。枸杞多糖抗氧化作用可能會成功應(yīng)用于低溫保存瀕危物種胚胎和輔助生殖醫(yī)學(xué)技術(shù)。這是由于冷凍保存的胚胎，冷藏過程中會導(dǎo)致線粒體功能障礙并會促進(jìn)活性氧物質(zhì)的積累，進(jìn)而導(dǎo)致早期胚胎發(fā)育的受損率增加[25-26]。而枸杞多糖作為抗氧化劑或通過調(diào)節(jié)線粒體分布、膜電位和功能，可能對先前冷凍保存的胚胎發(fā)育有特殊影響。此外，通過D-半乳糖誘導(dǎo)小鼠衰老模型實驗[27]、對枸杞多糖不同濃度下胚胎的衰老分析[28]、果蠅飲食中補充3 種枸杞多糖制劑實驗[29]等證明枸杞多糖具有抗衰老活性。通過分析不同濃度下枸杞多糖對線蟲壽命的影響，發(fā)現(xiàn)枸杞多糖能夠顯著延長線蟲的壽命[30]。枸杞多糖抗氧化、抗衰老活性的作用機(jī)制及效果見表2。

表 2 枸杞多糖抗氧化、抗衰老活性的作用機(jī)制及效果Table 2 Recent studies on antioxidant and anti-aging effects and mechanism of action of LBP

續(xù)表2

1.3 降血糖、降血脂活性

隨著我國居民生活水平的提高及老齡化社會的步入，慢性非傳染性疾病患病率迅速上升，高血壓、糖尿病、肥胖、血脂異常等疾病患者表現(xiàn)出明顯的上升趨勢，“三高癥”人群也呈現(xiàn)出較大幅度的增加[53]。近年來，此類疾病的中藥治療在國內(nèi)外備受關(guān)注。研究表明，枸杞多糖對于降血糖、治療糖尿病在藥理實驗、臨床實驗中均具有較好的生物活性。因此，枸杞多糖降血糖、降血脂、治療糖尿病方面的作用機(jī)制及效果（表3）研究對于治療人類糖尿病或輔助治療糖尿病將具有巨大潛力。

表 3 枸杞多糖降血糖、降血脂、治療糖尿病的作用機(jī)制及效果Table 3 Recent studies on hypoglycemic and hypolipidemic effects and mechanism of action of LBP

1.4 神經(jīng)保護(hù)活性

枸杞多糖具有神經(jīng)保護(hù)作用。研究表明，枸杞多糖可預(yù)防東莨菪堿（scopolamine，SCO）誘導(dǎo)的大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙；保護(hù)谷氨酸誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞凋亡、預(yù)防同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷、保護(hù)缺糖/缺氧再灌注（oxygen glucose deprivation/reperfusion，OGD/R）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和自噬性細(xì)胞死亡、保護(hù)谷氨酸培養(yǎng)的皮層神經(jīng)元、預(yù)防慢性間歇性缺氧（chronic intermittent hypoxia，CIH）誘導(dǎo)大鼠的空間記憶缺陷、預(yù)防糖尿病性周圍神經(jīng)病變、抑制大鼠放射性腦損傷海馬神經(jīng)元的凋亡、保護(hù)PD小鼠黑質(zhì)致密部多巴胺（dopamine，DA）能神經(jīng)元及癲癇的大鼠神經(jīng)元等；促進(jìn)小鼠坐骨神經(jīng)損傷的恢復(fù)；改善轉(zhuǎn)基因小鼠的淀粉樣蛋白病理和認(rèn)知功能、高血糖加重的缺血性腦損傷等。枸杞多糖極有可能成為治療或干預(yù)阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）、腦缺血、癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面的天然藥物制劑。枸杞多糖對神經(jīng)保護(hù)的作用機(jī)制及效果見表4。

表 4 枸杞多糖對神經(jīng)保護(hù)的作用機(jī)制及效果Table 4 Recent studies on neuroprotective effect and mechanism of action of LBP

1.5 抗炎活性

枸杞多糖具有良好的抗炎活性，其能減輕高氧誘導(dǎo)的急性肺損傷、乙醇誘導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷、軟骨損傷、小鼠急性胰腺炎等。枸杞多糖抗炎作用的主要機(jī)制有抑制炎癥反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）活化、抑制NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎癥體等途徑。雖已有研究表明枸杞多糖具有良好的抗炎活性，但其抗炎作用研究主要還集中在藥理實驗中，對于臨床應(yīng)用的研究較少且作用機(jī)制尚未明確，因此有待進(jìn)一步對枸杞多糖抗炎作用進(jìn)行研究，以充分發(fā)揮其良好的抗炎活性。枸杞多糖抗炎的作用機(jī)制及效果見表5。

表 5 枸杞多糖抗炎活性的作用機(jī)制及效果Table 5 Recent studies on anti-inflammatory activity and mechanism of action of LBP

1.6 生殖保護(hù)活性

表 6 枸杞多糖的生殖保護(hù)作用機(jī)制及效果Table 6 Recent studies on reproductive system-protecting effect and mechanism of action of LBP

糖尿病會引起一系列男性生殖功能障礙并發(fā)癥，如睪丸功能障礙、生精功能障礙等。研究表明，枸杞多糖對STZ誘導(dǎo)雄性小鼠患I型糖尿病的生精功能障礙、睪丸功能障礙有顯著的保護(hù)作用。此外，一定量的枸杞多糖對熱暴露誘導(dǎo)的大鼠睪丸損傷、H2O2誘導(dǎo)的小鼠睪丸細(xì)胞脫氧核糖核酸損傷、輻射引起的雄性大鼠生殖系統(tǒng)和生精細(xì)胞損傷、化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的生殖損傷等都具有一定的保護(hù)和功能恢復(fù)作用。枸杞多糖對生殖功能的保護(hù)作用機(jī)制可能與增強抗氧化酶活性、抑制細(xì)胞死亡、抑制PI3K/Akt信號通路、調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-性腺軸內(nèi)分泌活性、上調(diào)Bcl-2表達(dá)、下調(diào)Bax表達(dá)等途徑有關(guān)。枸杞多糖的生殖保護(hù)作用機(jī)制及效果見表6。

1.7 保肝活性

早在明代《本草綱目》中就有記載，枸杞可滋養(yǎng)肝臟、改善視力?，F(xiàn)代研究也證明枸杞子中的枸杞多糖具有保肝特性。枸杞多糖保肝的作用機(jī)制包括抑制NLRP3/6炎性體途徑和NF-κB的活化、抑制細(xì)胞凋亡、抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)、下調(diào)NF-κB活性、抑制Toll樣受體（Toll-like receptor，TLRs）4/NF-κB信號通路、下調(diào)炎性因子TNF-α及IL-1β的水平。枸杞多糖是具有保肝特性的天然化合物，可充分利用其特性開發(fā)具有保肝特性的功能保健食品、臨床中治療肝損傷的治療劑等。枸杞多糖保肝特性的作用機(jī)制及效果見表7。

表 7 枸杞多糖的保肝特性作用機(jī)制及效果Table 7 Recent studies on hepatoprotective effect and mechanism of action of LBP

1.8 護(hù)眼活性

糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病最常見的并發(fā)癥之一，也是全世界視力喪失的主要原因之一。目前糖尿病性視網(wǎng)膜病的臨床治療僅限于激光光凝和玻璃體切除術(shù)[97]，因此，針對糖尿病視網(wǎng)膜病變的創(chuàng)新治療方法對于臨床研究十分迫切。研究表明，枸杞多糖可用于治療糖尿病視網(wǎng)膜病變，其機(jī)制可能是：1）通過調(diào)節(jié)糖尿病大鼠阻斷Ras同源基因/Rock相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶（Rho/Rho associated coiled-coil forming protein kinase，Rho/ROCK）信號通路；2）改善糖尿病大鼠視網(wǎng)膜氧化應(yīng)激，發(fā)揮有益的神經(jīng)保護(hù)作用，激活Nrf2/HO-1抗氧化通路；3）上調(diào)視網(wǎng)膜Bcl-2 mRNA和蛋白表達(dá)水平，下調(diào)視網(wǎng)膜Caspase-3、Bax mRNA和蛋白表達(dá)水平，減少視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)視網(wǎng)膜。此外，枸杞多糖對缺血性視網(wǎng)膜病變、急性高眼壓癥、慢性高眼壓癥、局部視神經(jīng)橫斷也具有顯著的保護(hù)和恢復(fù)作用，因此，枸杞多糖可能成為治療糖尿病引起視網(wǎng)膜病變的治療劑、缺血性視網(wǎng)膜病變的神經(jīng)保護(hù)劑、血管相關(guān)視網(wǎng)膜病變的潛在治療手段。枸杞多糖護(hù)眼的研究作用機(jī)制及效果見表8。

表 8 枸杞多糖護(hù)眼的研究作用機(jī)制及效果Table 8 Recent studies on eye-protecting effect and mechanism of action of LBP

1.9 其他活性

枸杞多糖除了具有抗腫瘤、抗氧化衰老、抗炎癥、降低血糖血脂、神經(jīng)保護(hù)、生殖保護(hù)、保肝護(hù)眼等功效外，還具有免疫調(diào)節(jié)、保護(hù)骨髓、改善肝/腦損傷和運動能力受損、保護(hù)腎臟、提高弱精癥患者精子存活率及質(zhì)量、改善過敏性哮喘、改善抑郁行為等作用（表9）。當(dāng)枸杞多糖與美沙拉嗪聯(lián)合使用時，其能夠抑制葡聚糖硫酸酯鈉鹽（dextran sulfate sodium salt，DSS）誘導(dǎo)的慢性實驗性結(jié)腸炎小鼠模型的腸道病變[109]。最新研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖是良好的益生元來源，可以增加腸道菌群豐度、提高有益細(xì)菌水平、調(diào)節(jié)先天免疫應(yīng)答，且有研究人員將枸杞多糖加入到小豬的飼料中，發(fā)現(xiàn)飼料中補充枸杞多糖可以提高斷奶仔豬的生長性能，免疫狀態(tài)和抗氧化能力，改善其腸道微生物種群[110]。

表 9 枸杞多糖其他的生物活性及其藥理作用機(jī)制及效果Table 9 Recent studies on other biological activities and mechanism of action of LBP

續(xù)表9

2 枸杞多糖構(gòu)效關(guān)系

枸杞多糖生物活性與其分子形狀、相對分子質(zhì)量及分子組成有關(guān)，且化學(xué)修飾改變枸杞多糖分子的結(jié)構(gòu)可影響枸杞多糖生物活性，因此，探究其構(gòu)效關(guān)系對枸杞多糖的深入研究與開發(fā)具有重要意義。

2.1 枸杞多糖分子形狀、分子質(zhì)量與其活性的關(guān)系

Zhang Min等[126]對5 個組分的枸杞多糖進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，具有緊密球形分子結(jié)構(gòu)且分子質(zhì)量較小的LBP-a4更有利于其發(fā)揮抗肝癌活性，而由松散絮狀結(jié)構(gòu)組成且分子質(zhì)量較大的LBP-a8則不呈現(xiàn)此活性。Zhang Min等[127]的研究發(fā)現(xiàn)，通過將分子質(zhì)量較大的枸杞多糖超微粉碎降解為小分子LBP-S后，枸杞多糖的抗氧化活性得到了顯著提升。Gong Guiping等[128]對5 個組分的枸杞多糖研究發(fā)現(xiàn)，分子質(zhì)量較小的多糖組分更能呈現(xiàn)較強的抗氧化活性，而對于免疫活性來說，分子質(zhì)量在10～1 000 kDa范圍內(nèi)的多糖組分能呈現(xiàn)更強的免疫活性。

2.2 枸杞多糖分子組成與其活性的關(guān)系

Zhang Qian等[129]的研究發(fā)現(xiàn)，分子組成成分中含有更高蛋白質(zhì)、醛酸和半乳糖含量的枸杞多糖誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的能力更強。Yao Ruyu等[130]研究發(fā)現(xiàn)，分子結(jié)構(gòu)中含有較短阿拉伯半乳糖鏈的枸杞多糖組分抗氧化活性更強。錢怡霖等[131]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)初級純化后的枸杞多糖分子內(nèi)常含有Al、Ca、Mn等多種金屬元素，金屬元素的存在是枸杞多糖呈現(xiàn)良好抗氧化活性及抗人乳腺癌細(xì)胞活性的因素之一。

2.3 化學(xué)修飾改變枸杞多糖分子結(jié)構(gòu)可影響其生物活性的發(fā)揮

孫玉姣[132]和王君敏[133-134]等的研究發(fā)現(xiàn)，硫酸化后的枸杞多糖具有更強的免疫調(diào)節(jié)活性、抗病毒活性、抗腫瘤活性，活性強弱與其硫酸基取代度在一定濃度范圍內(nèi)呈正比。彭天元等[135]的研究發(fā)現(xiàn)，乙?；蟮蔫坭蕉嗵蔷哂懈鼜姷目寡趸钚约翱鼓[瘤活性，活性強弱與分子空間排布有關(guān)。Qiu Shulei等[136]的研究發(fā)現(xiàn)，硒化改性枸杞多糖能顯著提高其抗氧化活性。

3 結(jié) 語

枸杞多糖因具有多種生物活性（如抗腫瘤、抗氧化、抗衰老及免疫調(diào)節(jié)等）及安全、高效、低毒等優(yōu)勢受到廣大科研人員的關(guān)注。但目前枸杞多糖的臨床應(yīng)用還主要集中在抗衰老活性、保肝特性及輔助治療糖尿病和肝癌方面，相對于枸杞多糖諸多的生物活性來說，其還具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)價值。盡管枸杞多糖在生物活性、機(jī)制及構(gòu)效關(guān)系上的研究取得了一定的進(jìn)展，但由于多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、不規(guī)律性及分子質(zhì)量的分散性等特點，增大了枸杞多糖高級結(jié)構(gòu)鑒定的難度，使得枸杞多糖分子結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的關(guān)系仍不明確，嚴(yán)重阻礙了對枸杞多糖的深入研究，這也是目前枸杞多糖研究大多數(shù)只停留在藥理實驗中而缺乏廣泛臨床應(yīng)用的主要原因之一；此外，缺乏分子水平的深入研究，枸杞多糖發(fā)揮其生物活性的作用機(jī)制是多途徑、多靶點、多效應(yīng)的，目前雖已有大量文獻(xiàn)報道其生物活性及作用機(jī)制，但針對枸杞多糖作用于某一具體生物活性機(jī)制的深入研究較少，且報道的作用機(jī)制單一。

綜上，對于枸杞多糖的研究還可從以下幾點出發(fā)：1）在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)新、完善分析方法，明確枸杞多糖高級分子結(jié)構(gòu)，深入探究其與生物活性間的關(guān)系，從分子水平上進(jìn)行深入研究。2）從分子結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制上尋找枸杞多糖與其生物活性之間的規(guī)律性，探究枸杞多糖新型活性，這是科技發(fā)展的趨勢。3）根據(jù)目前少量研究報道，枸杞多糖與其他藥物聯(lián)用會明顯增強藥物療效如抗腫瘤療效、保肝療效等；因此，探究枸杞多糖與其他藥物協(xié)同作用的機(jī)制，為最大限度發(fā)揮枸杞多糖生物活性指明了新的方向。4）隨著大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并在枸杞多糖藥食同源的基礎(chǔ)上開發(fā)功能食品、保健品等將是枸杞多糖日后發(fā)展的趨勢。5）進(jìn)一步完善和深入枸杞多糖添加于畜禽飼料中的研究，制定出各畜禽類飼料最優(yōu)添加劑量、優(yōu)化應(yīng)用成本方案等，從而更好地提高畜禽生產(chǎn)水平以及促使畜禽業(yè)實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展?？偠灾?，枸杞多糖的研究目前仍處于發(fā)展階段，仍需廣大研究人員的共同努力。