黃精多糖的含量影響因素及其抗糖尿病作用研究進(jìn)展

王雪芹，黃勇，葉方*，盧偉，黃良永，王永慧（.十堰市太和醫(yī)院（湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院），湖北 十堰 44000；.湖北醫(yī)藥學(xué)院，湖北 十堰 44000）

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，嚴(yán)重危害人類健康。據(jù)推測，2030年全球糖尿病患病人數(shù)將增至4.3 億[1]，其中2 型糖尿病患病人數(shù)也在不斷增加[2]。目前用于治療糖尿病的藥物主要包括注射用胰島素和口服化學(xué)降糖藥，胰島素的給藥途徑不方便且易導(dǎo)致低血糖，長期口服化學(xué)降糖藥可能會(huì)對(duì)胃腸道、皮膚、神經(jīng)及肝膽等造成傷害[3]。中藥作用緩和、持久、不良反應(yīng)一般較少，能從整體上治療和防治慢性進(jìn)展性疾病，且有研究表明中藥提取物對(duì)糖尿病所致的器官損傷具有保護(hù)作用[4]。因此，開發(fā)高效低毒的抗糖尿病中藥具有良好發(fā)展前景。

黃精是用于治療消渴癥的傳統(tǒng)中藥，為百合科植物滇黃精（Polygonatum kingianumColl.et Hemsl.）、黃精（PolygonatumsibiricumRed.）或多花黃精（Polygonatum cyrtonemaHua）的根莖[5-6]?，F(xiàn)代研究證明，黃精具有降血糖、抗衰老、免疫調(diào)節(jié)等多種藥理活性[7-8]，而黃精多糖是其抗糖尿病的主要活性成分之一[9]。本文對(duì)黃精多糖的含量影響因素及抗糖尿病作用進(jìn)行綜述，為黃精資源的合理利用提供參考。

1 黃精多糖含量的影響因素

藥用植物有效成分的含量通常會(huì)受到品種、生態(tài)環(huán)境以及加工方法等多種因素的影響。

1.1 產(chǎn)地和品種差異對(duì)多糖含量的影響

查閱相關(guān)文獻(xiàn)[10-24]，匯總了全國14 個(gè)省份黃精多糖的含量，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地、不同品種黃精多糖的含量均有差異（見表1）。黃精以安徽九華山出產(chǎn)的多糖含量最高，為17.79%[12]；多花黃精以貴州貴陽出產(chǎn)的多糖含量最高，為19.79%[15]；滇黃精以貴州綏陽出產(chǎn)的多糖含量最高，為45.56%[15]。說明黃精品種差異、產(chǎn)地差異均會(huì)對(duì)黃精多糖的含量產(chǎn)生影響，但其相關(guān)性還需進(jìn)一步研究。

表1 不同產(chǎn)地黃精藥材中多糖含量的比較Tab 1 Content of polygonatum polysaccharide from different areas

1.2 生長年份對(duì)多糖含量的影響

黃精為多年生植物，隨著生長年限的增加，黃精多糖的含量也不斷發(fā)生變化。黃精多糖從種苗開始富集量逐年增高，第3年達(dá)到峰值，到第4年開始下降，但到第5年又開始上升，第10年生再次下降[21，25-27]。多花黃精多糖的富集規(guī)律與黃精相近，也是在第3年達(dá)到最高，隨后逐年下降[28]。相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)一年中黃精多糖含量在地上部分完全枯萎時(shí)（10月底）達(dá)到最高峰。從黃精多糖的富集規(guī)律看，雖然在第3年和第9年黃精多糖含量較高，但隨著生長年限的增加，黃精的單節(jié)重量下降，且節(jié)齡大的黃精局部腐爛，組織松散，品質(zhì)不佳，而3年生黃精的多糖含量及品質(zhì)穩(wěn)定，因此綜合考慮多糖含量及單節(jié)重量，建議將黃精的最佳采收期確定為3年。

1.3 生長環(huán)境對(duì)多糖含量的影響

不同的生長環(huán)境對(duì)植物中次生代謝產(chǎn)物的富集都會(huì)產(chǎn)生影響，研究發(fā)現(xiàn)生長環(huán)境中水分、光照強(qiáng)度、海拔高度以及林型分類等都是影響黃精多糖富集的因素。賈向榮等[29]研究了土壤中水分對(duì)黃精多糖含量的影響，發(fā)現(xiàn)田間持水量為50%及75%時(shí)最適合黃精多糖的累積。沈瓊桃等[30]研究了海拔高度150 ～1200 m 對(duì)黃精多糖含量的影響，發(fā)現(xiàn)多糖的含量隨海拔的升高而降低，以海拔150 ～600 m 內(nèi)黃精長勢(shì)較好，多糖含量較高。倪天宇等[23]研究發(fā)現(xiàn)不同生長環(huán)境下黃精多糖的含量差異較大，以錐栗林中生長的黃精多糖含量較高，其他由高到低順序依次為毛竹林、常綠闊葉林、大田、針闊混交林。有研究比較了林型及郁閉度對(duì)黃精多糖含量的影響，發(fā)現(xiàn)毛竹林、蘋果林等闊葉林下黃精多糖含量較高，針葉林（杉木林、馬尾松林）及大田（玉米地）較低；光照強(qiáng)度以40%透光率遮陽網(wǎng)最低，郁閉度為0.4 ～0.6時(shí)多糖含量最高，郁閉度高于0.8 時(shí)多糖累積效果最差，說明黃精雖為喜陰植物，但生長發(fā)育需要適度散射光[25，31]。綜合各種生長環(huán)境分析，海拔梯度為150 ～600 m、田間持水量為50%及75%、郁閉度為0.4 ～0.6 的毛竹林或闊葉林下的生長環(huán)境有利于黃精多糖的累積。

1.4 炮制對(duì)多糖含量的影響

中草藥經(jīng)過炮制后，可以達(dá)到增效減毒、改變藥性的作用。黃精作為傳統(tǒng)中藥，生制兼用，炮制后黃精的麻味減少，可減輕對(duì)咽喉的刺激，改善口感，并增強(qiáng)補(bǔ)益作用，這可能與炮制過程中化學(xué)成分的變化有關(guān)[32-34]。黃精經(jīng)過炮制后其多糖的含量會(huì)發(fā)生改變，多數(shù)研究表明黃精清蒸后，多糖的含量會(huì)降低[10，14，18]；個(gè)別研究認(rèn)為清蒸后多糖的含量升高[35]，出現(xiàn)這種差異的原因還需進(jìn)一步研究。

炮制時(shí)間及炮制次數(shù)也是影響多糖含量的因素，含量隨炮制時(shí)間及次數(shù)的增加而降低[36-40]?？疾炀耪艟艜穹ㄅ谥泣S精時(shí)，有研究表明當(dāng)蒸曬次數(shù)為1 ～5 時(shí)，多糖含量與蒸曬次數(shù)成正比；當(dāng)蒸曬次數(shù)為6 ～9 時(shí)，多糖含量與蒸曬次數(shù)成反比[41]。而現(xiàn)行藥典以多糖的含量作為黃精的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，說明并不是蒸曬次數(shù)越多，黃精的品質(zhì)越佳，因此建議將黃精生品及炮制品的藥理作用進(jìn)行深入研究，明確各類黃精藥材的藥理活性成分，確定各類黃精藥材的含量測定指標(biāo)。

此外，炮制過程中添加的輔料對(duì)多糖的含量也有影響，含量依次為黑豆制6.26%、蔓荊子制5.94%、（黑豆＋姜＋蜜）制5.66%、（黑豆＋蜜＋酒）制4.44%、九蒸九曬法制3.6%、黃酒單次蒸制3.54%、熟地黃制2.95%[35]，說明輔料在黃精炮制過程中可能會(huì)影響化學(xué)成分的分解轉(zhuǎn)化。

2 黃精多糖的抗糖尿病作用研究

《中國藥典》2020 版記載黃精用于治療“內(nèi)熱消渴”[6]。而消渴癥有多飲、多尿、多食的特征，與糖尿病的癥狀相似，近年來研究發(fā)現(xiàn)黃精多糖是黃精抗糖尿病的活性成分，其不僅能夠降低血糖，還能提高糖尿病小鼠的胸腺、脾臟、肝臟指數(shù)，對(duì)機(jī)體起到一定的保護(hù)作用[42]。

2.1 黃精降血糖作用機(jī)制研究

2.1.1 升高胰島素的水平 胰島素是機(jī)體中調(diào)節(jié)血糖的重要物質(zhì)，當(dāng)機(jī)體血糖濃度偏高時(shí)，能夠快速降低血糖，使體內(nèi)血糖濃度達(dá)到平衡。賈璐等[43]發(fā)現(xiàn)對(duì)高脂飼料誘導(dǎo)的糖尿病小鼠以500 mg·kg－1黃精多糖水溶液（25 g·L－1）每日灌胃1 次，連續(xù)給藥8 周，可降低其空腹血糖值，提高胰島素受體表達(dá)，升高血漿胰島素及C 肽水平，并能抑制高血糖環(huán)境下的高氧化應(yīng)激狀態(tài)。有研究對(duì)鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠以黃精多糖4 mL/（kg·d）每日灌胃2 次，連續(xù)給藥8 周，得出同樣的結(jié)果，并認(rèn)為其作用機(jī)制可能是通過減少胰島細(xì)胞凋亡，下調(diào)Caspase-3蛋白的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的[44-45]。

2.1.2 抑制α-葡萄糖苷酶α-葡萄糖苷酶在糖的催化反應(yīng)中起著重要作用，抑制α-葡萄糖苷酶可延緩碳水化合物的吸收，降低餐后血糖。高英等[46]研究了黃精多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制作用，發(fā)現(xiàn)將黃精醇提物進(jìn)行分離純化分段后，不同分子量（M）黃精多糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性不同，抑制活性由強(qiáng)到弱依次為M 為2000 ～14 000（含單一葡萄糖）的多糖、M ＞50 000（含甘露糖和葡萄糖兩種單糖）的多糖、M 為14 000 ～50 000（含甘露糖、葡萄糖、半乳糖三種單糖）的多糖、M ＜2000（含阿拉伯糖和葡萄糖兩種單糖）的多糖，并且其降血糖活性的強(qiáng)弱也與抑制α-葡萄糖苷酶活性的強(qiáng)弱一致，其中M 值在2000 ～14 000 的多糖對(duì)四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠降血糖作用最強(qiáng)，說明黃精多糖組成不同對(duì)糖苷酶的影響也有差異，這是未來在相關(guān)制劑研發(fā)過程中要注意的問題。

2.2 黃精多糖對(duì)糖尿病器官損傷的保護(hù)作用

2.2.1 眼保護(hù)作用 糖尿病眼病是糖尿病常見的并發(fā)癥，可致糖尿病患者視力減退甚至失明[47]。王藝等[48]研究了黃精多糖對(duì)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠眼保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)以黃精多糖低（200 mg·kg－1）、中（400 mg·kg－1）、高（800 mg·kg－1）劑量每日1 次灌胃給藥，可使糖尿病大鼠血糖降低，延緩其眼部毛細(xì)管擴(kuò)張、視網(wǎng)膜內(nèi)出血等并發(fā)癥的發(fā)生，延后和降低糖尿病白內(nèi)障的發(fā)病時(shí)間及發(fā)病率。其作用機(jī)制可能與黃精多糖抑制糖基化終產(chǎn)物，改善糖脂代謝，提高糖耐量有關(guān)。

2.2.2 大腦保護(hù)作用 糖尿病腦?。╠iabetic encephalopathy，DE）是由糖尿病引起的以認(rèn)知功能和運(yùn)動(dòng)功能障礙為特征的并發(fā)癥[49-50]。糖尿病并發(fā)癥發(fā)生的關(guān)鍵因素之一是糖基化終產(chǎn)物受體[51-52]，抑制其表達(dá)可防治糖尿病腦組織損傷。吳燊榮等[53]研究了黃精多糖對(duì)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病小鼠腦組織糖基化終產(chǎn)物受體mRNA 表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)以2 mL/（kg·d）[相當(dāng)于生藥 20 g/（kg·d）]的黃精多糖每日灌胃1 次，連續(xù)給藥12 周后，其大腦組織的糖基化終產(chǎn)物受體mRNA的表達(dá)低于模型組，說明黃精多糖對(duì)高血糖及糖基化終產(chǎn)物所致的腦組織損傷具有保護(hù)作用。

2.2.3 心臟保護(hù)作用 糖尿病心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引發(fā)的一種以心肌纖維化為主要特征的慢性心肌病變。張忠英等[54]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠連續(xù)灌胃黃精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，與生理鹽水灌胃組相比，心肌組織中的骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（BMP-7）和Smad7表達(dá)明顯升高，轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1）和Smad 2/3 表達(dá)明顯減少，心肌組織病變得到明顯改善，其作用機(jī)制可能與促進(jìn)心肌組織中BMP-7 表達(dá)，影響TGF-131/Smads 信號(hào)通路有關(guān)。

Toll 樣受體是一類在天然免疫反應(yīng)中有重要作用的受體，主要表達(dá)于炎性細(xì)胞與微生物識(shí)別有關(guān)的受體家族。陳婷婷等[55]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠連續(xù)灌胃黃精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，其心肌組織中的Toll 受體4以及炎癥因子核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）、巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子（MIF）的表達(dá)均較生理鹽水灌胃組低，且黃精多糖組的左室舒張末壓（LVEDP）以及左室開始收縮至左室內(nèi)壓上升速率峰值時(shí)間（tdp/dtmax）明顯下降，左心室收縮壓（LVSP）明顯升高，心功能得到改善，并且黃精多糖（1000 mg·kg－1）組的血糖、三酰甘油（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）均明顯降低，高密度脂蛋白（HDL）升高，其作用機(jī)制可能與其降低血糖、血脂、抑制炎性反應(yīng)有關(guān)。

2.2.4 腎臟保護(hù)作用 糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病嚴(yán)重的微小血管并發(fā)癥，最終可導(dǎo)致終末期腎衰竭（end-stage renal disease，ESRD）。付婷婷等[56]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)STZ誘導(dǎo)的糖尿病腎病大鼠以黃精多糖 250、500、1000 mg·kg－1連續(xù)灌胃12 周后，與蒸餾水組相比，黃精多糖組的血糖及24 h 尿蛋白明顯降低，腎臟組織中TGF-β1、內(nèi)皮素-1（ET-1）、Ⅰ型膠原蛋白（Col-I）表達(dá)減少，腎臟病變改善，其作用機(jī)制可能與黃精多糖降血糖、抑制纖維化因子有關(guān)。

2.2.5 肝臟保護(hù)作用 糖尿病肝損傷主要是由于糖脂代謝紊亂導(dǎo)致糖原和脂質(zhì)在肝臟堆積及肝微血管病變，最終形成脂肪肝甚至肝硬化。趙宏麗等[57]發(fā)現(xiàn)對(duì)STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠以黃精多糖（120、240、480 mg·kg－1）連續(xù)灌胃8 周后，黃精多糖480、240 mg·kg－1組的空腹血糖（FBG）、TG、TC、LDL-C、游離脂肪酸（FFAs）水平均降低，高密度脂蛋白（HDL-C）水平升高，肝細(xì)胞脂肪變性減少，說明黃精多糖可減輕糖尿病大鼠的肝細(xì)胞脂肪變性，其作用機(jī)制可能與黃精多糖減少固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c（SREBP-1c）以及硬脂酰輔酶A 去飽和酶（SCD-1）蛋白的表達(dá)有關(guān)。黃精多糖還能提高糖尿病小鼠血清和肝臟中超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性，降低丙二醛（MDA）含量，改善肝功能[42]。

3 結(jié)論與展望

3.1 黃精多糖含量受多種因素影響

黃精多糖是黃精抗糖尿病的有效成分，其含量是評(píng)價(jià)黃精質(zhì)量的重要指標(biāo)，但品種、產(chǎn)地、生長環(huán)境、生長年限、炮制方法等不同均會(huì)影響黃精多糖的含量，進(jìn)而影響黃精臨床使用的有效性和安全性。根據(jù)目前的研究情況分析，有利于黃精中多糖累積的適宜生長環(huán)境應(yīng)該是海拔150 ～600 m、郁閉度為0.4 ～0.6、田間持水量為50%、75%的毛竹林或闊葉林下。民間一般認(rèn)為藥材的生長年限越長，價(jià)值越高，但超過一定的生長年限，黃精根莖會(huì)老化腐爛，組織松散，重量變輕，品質(zhì)變差，因此建議黃精的種植年限為3年。總之，應(yīng)該綜合考慮黃精的植物學(xué)特性、生化特性，將其種植于適宜的生長環(huán)境中，才能獲得品質(zhì)較佳的黃精藥材[58]。另外有研究發(fā)現(xiàn)黃精的愈傷組織中多糖含量與鮮黃精相近[59]，未來或可將多糖含量較高的黃精品種進(jìn)行組織培養(yǎng)以獲取黃精多糖。

過去有觀點(diǎn)認(rèn)為黃精的炮制應(yīng)該九蒸九曬，但研究發(fā)現(xiàn)炮制次數(shù)與黃精多糖的含量并不成正相關(guān)，并且炮制會(huì)改變黃精多糖的相對(duì)分子質(zhì)量分布、藥理活性[60]，因此需根據(jù)用藥目的選擇適宜的炮制方法。

3.2 黃精多糖可防治糖尿病并發(fā)癥

糖尿病并發(fā)癥直接影響糖尿病患者生活質(zhì)量，而黃精多糖可直接降低血糖，改善糖尿病糖脂代謝紊亂，減輕糖尿病并發(fā)癥的癥狀，延緩并發(fā)癥的發(fā)生，起到保護(hù)糖尿病引起的眼睛、心臟、腎臟等重要機(jī)體器官損傷的作用。目前尚未有以黃精多糖為主要成分的抗糖尿病藥物，未來可對(duì)黃精多糖進(jìn)行深入研究，根據(jù)作用效果研制成單方或以其為主要成分的復(fù)方制劑用于糖尿病的治療。