天然產(chǎn)物多糖對(duì)脂肪酶的抑制活性研究進(jìn)展*

王 雨，孫延平，楊炳友，王秋紅，匡海學(xué)

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 黑龍江省中藥及天然藥物藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150040；2.廣東藥科大學(xué) 中藥學(xué)院 中藥炮制學(xué)教研室，廣東 廣州 512000）

脂肪酶是一種人體必需的酶，能水解脂肪（甘油三酯中的酯鍵）形成脂肪酸和甘油。大約95%的攝入脂肪被小腸吸收都與消化脂肪酶有關(guān)。因此，抑制脂肪酶活性被認(rèn)為是降低甘油三酯從而發(fā)揮抗肥胖的有效途徑之一[1]。多糖類成分作為高等植物、動(dòng)物細(xì)胞膜和微生物細(xì)胞壁的重要組成部分，在生物體的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。近年來，多糖因其具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌、抗糖尿病和保護(hù)肝臟等廣泛的藥理作用特別是抗肥胖、降血脂活性而受到越來越多的關(guān)注，是一類重要的生物活性天然產(chǎn)物[2,3]。本文按多糖對(duì)脂肪酶活性的抑制類型分類，對(duì)近年來多糖對(duì)脂肪酶抑制活性以及部分構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行綜述，為開發(fā)新天然多糖類脂肪酶抑制劑提供理論基礎(chǔ)。

1 多糖對(duì)脂肪酶的抑制活性

酶抑制劑活性常用IC50值衡量，IC50通常被定義為抑制率達(dá)到50%時(shí)抑制劑的濃度，但它還取決于酶抑制劑的抑制類型、抑制常數(shù)以及測(cè)定IC50值時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件。因此，酶抑制劑活性需要根據(jù)其相對(duì)抑制力（IC50值）以及抑制類型來綜合評(píng)估。通常脂肪酶的抑制作用可分為競爭性、非競爭性及混合型3種抑制類型[1]。

1.1 多糖對(duì)脂肪酶活性的競爭性抑制

李祥龍等[4]報(bào)道了茯磚茶多糖對(duì)脂肪酶抑制作用的影響，結(jié)果顯示，茯磚茶多糖IC50為662.44mg·mL-1，對(duì)應(yīng)的多糖含量為（1.46±0.01）%。Dixon和Lineweaver-Burk分析表明，茯磚茶多糖抑制類型為可逆競爭性抑制。宋田源等[5]從紅毛藻中通過水提醇沉方法制備得到紅毛藻粗多糖，對(duì)粗多糖進(jìn)行了分離純化，得到紅毛藻粗多糖片段F。片段SF1、SF2和SF3是由片段F進(jìn)一步分離純化得到的，其中片段SF1和SF2是由阿拉伯糖、葡萄糖和糖醛酸組成，片段SF3則主要是由半乳糖與葡萄糖組成。將SF1、SF2和SF3對(duì)脂肪酶的抑制作用分別進(jìn)行研究，結(jié)果表明，SF1、SF2和SF3對(duì)胰脂肪酶均有抑制作用，且隨著多糖濃度的逐漸升高，抑制作用逐漸加強(qiáng)。抑制效果由好到差的片段分別為：SF3（IC50為0.50mg·mL-1），SF2（IC50為0.60mg·mL-1）和SF1（IC50為0.69mg·mL-1），其對(duì)照成品藥Orlistat的半抑制濃度IC50是1.45g·mL-1。可以看出，相對(duì)于片段SF1和SF2，片段SF3對(duì)胰脂肪酶的抑制作用顯著，屬于競爭性抑制。多糖發(fā)揮脂肪酶的競爭性抑制作用在于部分多糖可以與脂肪酶的活性中心結(jié)合形成多糖-酶的復(fù)合物，而這種復(fù)合物又不會(huì)進(jìn)一步的分解，阻斷了酶與底物的結(jié)合，降低了脂肪酶活力。這種類型的抑制作用，取決于多糖與底物濃度比例關(guān)系，多糖濃度越大，底物濃度越小，形成的多糖-酶的復(fù)合物就會(huì)越多[5]。

1.2 多糖對(duì)脂肪酶活性的非競爭性抑制

高航等[6,7]從蓮子紅衣粗多糖中分離純化得到重均分子質(zhì)量分別為3.78×104D和4.94×104D的中性多糖和酸性多糖兩種組分，純度分別為91.16%和90.24%。中性多糖組分由葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖等4種單糖組成；酸性多糖組分由葡萄糖、木糖、半乳糖、巖藻糖、阿拉伯糖等5種單糖組成。研究蓮子紅衣粗多糖對(duì)胰脂肪酶抑制作用，結(jié)果表明，在pH值為7.2、多糖提取物濃度為0.15g·mL-1、反應(yīng)時(shí)間為10min時(shí)，抑制效果最佳，此條件下可達(dá)到最高抑制率94.61%。其抑制作用類型為非競爭性抑制，抑制常數(shù)Ki為73.6mg·mL-1。顏軍等[8]用DEAE-纖維素柱層析從苦蕎麥多糖（TBP）中獲得3個(gè)苦蕎多糖組分TBP-1、TBP-2和TBP-3。其中，組分TBP-1、TBP-2是由葡萄糖組成的均一多糖；組分TBP-3是由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖組成的雜多糖。經(jīng)考察，苦蕎麥多糖對(duì)體外胰脂肪酶具有抑制活性，底物為三油酸甘油酯，苦蕎麥多糖的半抑制濃度（IC50）為28.23mg·mL-1，抑制率達(dá)到52.17%，抑制常數(shù)Ki=43.28mg·mL-1，抑制作用類型為非競爭性抑制[9]。蔡銘等[10]從黑木耳子實(shí)體提取的多糖AAP80經(jīng)多次純化得到單一多糖組分AAP80-3a。AAP80-3a主要含有D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖，其摩爾比為1∶0.26∶0.15。冉琳等[11]以月桂酸4-硝基苯酯為底物，研究了黑木耳多糖對(duì)胰脂肪酶活性的抑制作用，結(jié)果表明，抑制效果最好的為組分中的中性多糖組分a，最佳條件時(shí)抑制率可達(dá)到46.93%，是一種可逆的非競爭性抑制劑，抑制常數(shù)Ki為30.32mg·mL-1，根據(jù)Dixon和Lineweaver-Burk分析，米氏常數(shù)Km為17.68mg·mL-1，最大反應(yīng)速率Vmax為1.43μmol·min-1?？喙隙嗵怯砂肴樘恰⑹罄钐?、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、木糖等6種單糖組成，其摩爾比為2.22∶0.50∶0.11∶0.88∶1∶0.12，多糖含量達(dá)51.16%[12]。安歡等[13]考察了苦瓜多糖對(duì)脂肪酶體外抑制活性的影響，確定了最佳反應(yīng)條件為：苦瓜多糖濃度為30mg·mL-1，pH值為7.5，反應(yīng)時(shí)間為15min，反應(yīng)溫度為37℃。此條件下，苦瓜多糖對(duì)胰脂肪酶的抑制效果最好，抑制率為51.24%，IC50為29.86mg·mL-1，抑制常數(shù)Ki為21.62mg·mL-1，其抑制類型為非競爭性抑制作用。陳永麗等[14]測(cè)定桑葉多糖由8種單糖組成，分別為甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸，體外脂肪酶抑制活性研究表明，桑葉多糖對(duì)胰腺脂肪酶抑制作用類型為非競爭性抑制，具有較強(qiáng)的抑制活性，半數(shù)抑制濃度為10.32mg·mL-1。以上多糖的脂肪酶抑制類型均表現(xiàn)為非競爭性抑制，這種類型是由于多糖與脂肪酶的活性中心以外的某些基團(tuán)密切結(jié)合，所形成的多糖-脂肪酶復(fù)合物再與底物相結(jié)合，最終形成不會(huì)進(jìn)一步分解的多糖-脂肪酶-底物的復(fù)合物，從而表現(xiàn)出脂肪酶非競爭性抑制活性[5]。

1.3 多糖對(duì)脂肪酶活性的混合型抑制

裴若楠[15,16]對(duì)石花菜粗多糖進(jìn)行純化和各多糖組分的分離，得到較純的GAP1多糖。GAP1主要是由鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖和L-巖藻糖組成，其中以半乳糖含量最高。GAP1的重均分子質(zhì)量為62651Da，測(cè)得GAP1的半抑制濃度（IC50）為1.44mg·mL-1，對(duì)照組奧利司他的半抑制濃度為0.12mg·mL-1。表明GAP1對(duì)胰脂肪酶可起到一定的抑制作用。GAP1對(duì)胰脂肪酶的抑制機(jī)制兼具競爭和非競爭性抑制作用的特點(diǎn)，為線性混合型抑制。李祥龍等[4]另外報(bào)道了黑茶中其他3種茶多糖對(duì)脂肪酶抑制作用的影響，結(jié)果顯示，抑制效果由好到差的茶多糖分別為：普洱茶茶多糖（IC50為47.57mg·mL-1）、六堡茶多糖（IC50值為64.10mg·mL-1）、康磚茶多糖（IC50值為244.58mg·mL-1），對(duì)應(yīng)的多糖含量為（2.83±0.00）%、（2.32±0.01）%、（2.19±0.01）%。Dixon和Lineweaver-Burk分析表明，3種茶多糖抑制類型相同，均為可逆競爭性與非競爭性混合型。多糖對(duì)脂肪酶的混合型抑制作用在于，這些多糖不僅能與底物競爭結(jié)合脂肪酶，而且還能與底物-脂肪酶復(fù)合物相互作用，形成多糖-底物-脂肪酶復(fù)合物，從而表現(xiàn)出混合型抑制作用[17]。

2 多糖純度的影響

多糖的純化是研究中不可缺少的環(huán)節(jié)，從天然物質(zhì)中提取的多糖可能含有部分的蛋白質(zhì)、多酚等雜質(zhì)，分離純化多糖后，伴隨著多糖純度的提高，多糖對(duì)脂肪酶活性的抑制能力也有相應(yīng)的變化[18]。陳靜慧[19]測(cè)得鐵皮石斛水溶物（ODOP）、鐵皮石斛粗多糖（CDOP）及純度為89.06%的鐵皮石斛精制多糖（DOP）的胰脂肪酶活性IC50分別約為2.50、2.00、1.80mg·mL-1。實(shí)驗(yàn)證明，在一定濃度范圍內(nèi)，鐵皮石斛多糖對(duì)胰脂肪酶活性的抑制作用呈濃度依賴性，純化后的多糖對(duì)酶的抑制活性高于純化前的粗多糖。裴若楠[15,16]采用DEAE-52離子交換柱層析及Sephadex G-200凝膠柱層析分離純化了石花菜粗多糖（GAP），得到總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.56%的多糖組分GAP1，兩者的半抑制濃度（IC50）分別為226.13、1.44mg·mL-1，對(duì)照組奧利司他的半抑制濃度為0.12mg·mL-1。表明石花菜多糖對(duì)胰脂肪酶可起到一定的抑制作用，且純化后的酸性多糖GAP1對(duì)胰脂肪酶表現(xiàn)出更為顯著的抑制效果。

3 多糖分子量的影響

多糖對(duì)脂肪酶的抑制作用可能與其分子量大小有關(guān)。Li等[20]以海參為原料，測(cè)定當(dāng)濃度為8mg·mL-1時(shí)，4種硫酸化多糖對(duì)脂肪酶的抑制活性不同，F(xiàn)CSPG、FCS-Ib、FUC-PG和FUC-Ib的胰酶抑制率分別為（24.13±4.59）%、（6.76±1.11）%、（62.07±3.45）%和（60.92±5.86）%。結(jié)果表明，相對(duì)分子質(zhì)量較高的FUC-PG和FUC-Ib對(duì)體外胰腺脂肪酶活性的抑制作用較大。He等[21]通過不同的提取方法（加壓水提取、熱水提取、超聲波輔助提取、微波輔助提?。┓謩e獲得不同分子量的青稞多糖THb-P、THb-H、THb-U和THb-M。濃度為8.0mg·mL-1時(shí)，這4種青稞多糖對(duì)胰腺脂肪酶的抑制率分別為（63.20±1.11）%、（58.39±0.98）%、（54.67±1.03）%和（52.65±0.83）%，IC50分別為3.761、4.487、6.423和7.276mg·mL-1，結(jié)果表明，具有較高分子量的THb-P對(duì)胰脂酶的抑制作用高于THb-H、THb-U和THb-M。Edashige等[22]從4種柑橘品種中提取分離，分別得到含有果膠的高分子量多糖組分和低分子量多糖組分，4個(gè)品種均表現(xiàn)出相似的結(jié)果：高分子量組分（分子量大于30萬）對(duì)胰腺脂肪酶活性有很強(qiáng)的抑制作用，而低分子量組分（分子量小于30萬）幾乎沒有抑制作用。

4 結(jié)論

綜上所述，天然產(chǎn)物多糖對(duì)脂肪酶活力的抑制作用可分為競爭性抑制、非競爭性抑制和混合型抑制3種類型，并結(jié)合其半數(shù)抑制濃度（IC50）、抑制率以及抑制常數(shù)（Ki）綜合分析多糖的酶抑制活性。伴隨對(duì)各類多糖的分離純化，相比純化前，純化后的多糖對(duì)脂肪酶往往表現(xiàn)出更為顯著的抑制效果，因此，多糖純度成為影響脂肪酶抑制活性重要因素之一。除此之外，多糖的分子量也會(huì)影響脂肪酶的抑制能力，這可能與多糖的鏈構(gòu)象等因素有關(guān)，仍需要進(jìn)一步的研究其他構(gòu)效關(guān)系因素，包括多糖的單糖組成、糖苷鍵鏈接方式等。本文為尋找新的天然多糖脂肪酶抑制劑提供了新的研究方向，使多糖類減肥藥物具有更廣闊的應(yīng)用前景。