植物多糖提取及抗腫瘤研究進(jìn)展

程婷婷，陳貴元，2*

(1.大理大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，云南 大理 671000；2.云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 大理 671000)

目前，惡性腫瘤已成為威脅人類生命健康最常見的疾病之一，常用的治療方法有手術(shù)切除、放療、激素治療(乳腺癌)、抗激素治療(前列腺癌)和化療，常引起機(jī)體的不良反應(yīng)。在抗腫瘤化學(xué)藥物殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，亦會(huì)殺死機(jī)體的正常細(xì)胞，導(dǎo)致患者機(jī)體免疫功能下降。因此，對(duì)價(jià)格成本低且毒副作用小的新型抗腫瘤藥物的研究已成為國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。研究表明，植物多糖在抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗疲勞、免疫調(diào)節(jié)、降血壓、降血糖等方面有顯著且獨(dú)到的功效，其中抗腫瘤的免疫機(jī)制及其功能已成為研究熱點(diǎn)[1]。

植物多糖的抗腫瘤活性已受到廣泛認(rèn)可，由于其能夠?qū)Χ喾N腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用，而對(duì)正常細(xì)胞幾乎沒(méi)有毒副作用，故已成為潛在的抗腫瘤藥物資源被研制開發(fā)[2-3]。目前，國(guó)內(nèi)利用多糖進(jìn)行抗腫瘤的研究已有報(bào)道。鄒翔等[4]觀察了3種蘆薈多糖對(duì)Hela、K562和A973人體腫瘤細(xì)胞的體外作用，結(jié)果顯示蘆薈多糖對(duì)3種腫瘤細(xì)胞均有抑制作用。杜小燕等[5]通過(guò)建立小鼠移植瘤模型，研究了絞股藍(lán)多糖對(duì)小鼠肉瘤S180的體內(nèi)抗腫瘤作用，證明絞股藍(lán)多糖可明顯抑制移植性動(dòng)物腫瘤S180的生長(zhǎng)。本文綜述近年來(lái)多糖提取方法及其可能的作用機(jī)制的相關(guān)研究，以期為植物多糖的深入研究提供參考。

1 植物多糖提取方法

多糖是由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈，至少有超過(guò)10個(gè)單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，隨著人們對(duì)多糖重要性認(rèn)識(shí)的日益深入，多糖的提取方法也逐步改進(jìn)。以往常使用的植物多糖提取方法有冷熱水提法、水提醇沉法，但工藝復(fù)雜[6-7]。目前多采用現(xiàn)代提取法，如酶提取法[8]、超聲波輔助法[9]、微波輔助提取法[10]、超高壓提取技術(shù)[11]、雙水相萃取[12]等，提取效率大幅提高。

2 植物多糖抗腫瘤機(jī)制

植物多糖來(lái)源廣泛，成本相對(duì)較低，對(duì)人機(jī)體毒副作用小，其可通過(guò)不同機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤作用。例如：①直接抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[13-14]；②誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[15]；③增強(qiáng)機(jī)體免疫功能[16]；④抗自由基作用[17]；⑤改善細(xì)胞膜生物活性；⑥增加淋巴細(xì)胞數(shù)量和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[18]；⑦線粒體膜去極化[19]；⑧NO途徑等[20]。

3 主要植物多糖提取及抗腫瘤活性研究

3.1 黃芪多糖

3.1.1 提取方法 傳統(tǒng)的溶劑萃取法存在提取時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、提取率低等缺點(diǎn)，鄭丹等[21]為提高黃芪水溶多糖的提取率，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)相結(jié)合，優(yōu)化料液比、提取溫度、提取時(shí)間，得出水提醇沉法提取黃芪水溶性多糖的方法可提高提取率。陳玉霞等[22]通過(guò)水提醇沉法和微波提取法比較了黃芪多糖的提取率，分別為4.468%、4.502%，含量分別為29.40%和31.25%，此結(jié)果表明，微波提取法提高黃芪多糖產(chǎn)率優(yōu)于水提醇沉法。

3.1.2 抗腫瘤機(jī)制 目前，直接的抗腫瘤活性和宿主免疫應(yīng)答激活被廣泛認(rèn)為是黃芪多糖發(fā)揮抗癌活性的機(jī)制。Li等[23]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管APS并未顯著抑制MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)，但APS-activated RAW264.7巨噬細(xì)胞阻滯G1期細(xì)胞周期，抑制癌細(xì)胞增殖，抑制率達(dá)41%。此外，APS可上調(diào)一氧化氮(NO)水平和腫瘤壞死factor-α(TNF-α)水平，作為誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡?？傮w看，APS能激活巨噬細(xì)胞釋放NO和TNF-α，直接阻止癌細(xì)胞生長(zhǎng)，可為乳腺癌治療提供策略。YU等[24]研究表明，從黃芪中分離到了一種新的冷水可溶性多糖(APS4)，APS4通過(guò)阻斷MGC-803細(xì)胞的S期周期和誘導(dǎo)線粒體內(nèi)凋亡通路，對(duì)MGC-803細(xì)胞有明顯的凋亡誘導(dǎo)作用。Tang等[25]研究表明，使紊亂的腫瘤血管正?；?，而不是阻斷它，是一種新的抗癌治療方法。黃芪多糖與姜黃素聯(lián)合應(yīng)用于原位裸鼠肝癌模型，CD31表達(dá)降低，NG2表達(dá)明顯升高，可較好抑制腫瘤生長(zhǎng)。尤其重要的是，聯(lián)合給藥比單獨(dú)給予黃芪多糖或姜黃素更能使腫瘤血管正?；纳颇[瘤血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腫瘤血管成熟。這為黃芪多糖與姜黃素聯(lián)合應(yīng)用于肝癌血管正常化的治療提供了合理的可能性。

3.2 人參多糖

3.2.1 提取方法 Zhao等[26]用熱水提取和微波輔助提取兩種方法對(duì)人參多糖MPPG的提取進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，微波輔助提取人參多糖的提取率高于優(yōu)化條件下的熱水提取率(WPPG)，實(shí)際提取率分別為(41.6%±0.09%)和(28.5%±1.62%)。微波輔助提取是獲得人參多糖的有效方法。趙立春等[27]通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)比較了人參多糖的微波輔助熱水提取法、超聲輔助熱水提取法、索氏提取法等3種方法，提取率分別為19.32%、34.12%、24.13%，通過(guò)比較可知，超聲輔助熱水提取人參多糖的提取率最高，且用時(shí)短，操作簡(jiǎn)單，是較為理想的提取方法。

3.2.2 抗腫瘤機(jī)制 Shin等[28]從人參葉中提取了多糖組分(GS-P)發(fā)現(xiàn)，GS-P治療可顯著抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，且呈劑量依賴性。GS-P對(duì)結(jié)腸26-M3.1細(xì)胞無(wú)細(xì)胞毒性，對(duì)小鼠脾細(xì)胞增殖無(wú)促進(jìn)作用。小鼠腹腔滲出液巨噬細(xì)胞(PEMs)中分泌腫瘤壞死因子(TNF)-α和白介素(IL)-12增強(qiáng)。此外，經(jīng)GS-P處理的小鼠PEMs對(duì)結(jié)腸26-M3.1細(xì)胞的殺傷活性明顯增強(qiáng)，脾細(xì)胞對(duì)YAC-1腫瘤細(xì)胞的殺傷活性明顯增強(qiáng)?？笹M1(NK細(xì)胞耗竭抗體)預(yù)處理部分抑制了GS-P對(duì)肺轉(zhuǎn)移瘤的抑制作用。這些數(shù)據(jù)表明，通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞的活化，GS-P具有抗轉(zhuǎn)移活性。

3.3 靈芝多糖

3.3.1 提取方法 Kang等[29]采用超聲波輔助提取(UAE)和熱水提取(HWE)對(duì)靈芝多糖(GLP)的提取進(jìn)行了比較，高效凝膠滲透色譜法(HPGPC)測(cè)定GLPUAE和GLPHWE的平均分子量分別為465.65 kDa和703.45 kDa。多糖的HWE提取時(shí)間長(zhǎng)，提取溫度高，超聲輔助提取(UAE)具有節(jié)能、縮短提取時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。田淑雨等[30]通過(guò)比較熱水浸提法、超聲清洗輔助提取法、超聲破碎提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法的實(shí)驗(yàn)，得出相對(duì)應(yīng)的得率依次為1.11%、0.33%、1.95%、3.98%、2.28%，微波輔助提取法的得率明顯高于其他方法，推測(cè)可能是由于微波的急劇作用導(dǎo)致細(xì)胞壁和細(xì)胞膜產(chǎn)生孔洞，持續(xù)加熱而使細(xì)胞碎裂，從而析出多糖。賈少杰等[31]采用響應(yīng)面分析方法對(duì)微波輔助法進(jìn)行優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，微波功率150～450 W，液料比10∶1～15∶1 mL·g-1，提取時(shí)間15～20 min，提取次數(shù)2次時(shí)，可得到較高的多糖提取率。

3.3.2 抗腫瘤機(jī)制 研究表明，GLP通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制侵襲、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答等途徑抑制腫瘤的發(fā)生。Pan等[32]研究認(rèn)為，靶向自噬可能是一種有前途的癌癥治療策略。研究表明，GLP誘導(dǎo)結(jié)直腸癌(CRC)HT-29和HCT116細(xì)胞發(fā)生自噬，其表現(xiàn)為L(zhǎng)C3-II蛋白、GFP-LC3斑點(diǎn)蛋白水平升高，雙膜空泡形成增加。而GLP處理使p62表達(dá)明顯升高。機(jī)制研究表明，GLP誘導(dǎo)自噬體-溶酶體融合的破壞是由于溶酶體酸化和溶酶體組織蛋白酶活性降低所致。細(xì)胞活力和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)顯示，GLP induced自噬小體積累是導(dǎo)致CRC細(xì)胞GLP誘導(dǎo)凋亡的原因，證明了GLP誘導(dǎo)的自噬小體積累和凋亡是通過(guò)MAPK/ERK激活介導(dǎo)的。GLP在體內(nèi)抑制腫瘤生長(zhǎng)，抑制自噬通量。這些結(jié)果揭示了GLP潛在的抗癌作用的新分子機(jī)制，提示GLP是一種有效的自噬抑制劑，可能在抗癌治療中發(fā)揮作用。Guo等[33]的實(shí)驗(yàn)研究表明，靈芝多糖GLP的引入促進(jìn)了微乳的腫瘤特異性積累。體內(nèi)抗腫瘤結(jié)果顯示，MEs(PS-GLP)可明顯抑制A549荷瘤裸鼠腫瘤生長(zhǎng)，明顯提高血清免疫指數(shù)。異種移植瘤小鼠MEs(PS-GLP)表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性、腫瘤定位及腫瘤生長(zhǎng)抑制作用，驗(yàn)證了GLP對(duì)腫瘤積累和抗腫瘤作用的意義。

3.4 枸杞多糖(LBP)

3.4.1 提取方法 張倩等[34]采用了水提醇沉法提取枸杞多糖，實(shí)驗(yàn)在每50 mL枸杞提取液添加80 mL體積分?jǐn)?shù)95%乙醇，觀察0～24 h提取率變化，發(fā)現(xiàn)在放置12 h后，多糖提取量增加緩慢，得出醇沉最佳時(shí)間為12 h。劉樹興等[35]采用超聲波輔助法提取，克服了水提醇沉法導(dǎo)致枸杞多糖因長(zhǎng)時(shí)間加熱發(fā)生褐變的缺點(diǎn)，測(cè)得多糖含量為5.65%，多糖得率為9.92%。

3.4.2 抗腫瘤機(jī)制 Deng等[36]研究了LBP對(duì)H22荷瘤小鼠全身和局部T細(xì)胞依賴性抗腫瘤免疫反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，枸杞多糖能抑制小鼠實(shí)體瘤的生長(zhǎng)。此外，在枸杞多糖作用下，外周血(PB)、腫瘤引流淋巴結(jié)(TDLN)和腫瘤組織中的T細(xì)胞增加，抑制TGF-β1和血清中IL-10的生產(chǎn)，減少疲憊T細(xì)胞的表型，并維持細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞。LBP通過(guò)減輕小鼠的免疫抑制和維持小鼠的抗腫瘤免疫反應(yīng)，同時(shí)誘導(dǎo)H22荷瘤小鼠的全身與局部免疫反應(yīng)。Deng等[37]為了研究LBP3對(duì)Dox抗 腫瘤活性的影響，將H22荷瘤小鼠分別用生理鹽水、Dox、LBP3或Dox+LBP3處理。結(jié)果表明，LBP3可改善外周血淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)，促進(jìn)骨髓細(xì)胞周期恢復(fù)，恢復(fù)自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性。此外，在H22荷瘤小鼠中，LBP3增強(qiáng)了Dox的抗腫瘤活性，改善了外周血淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)和脾細(xì)胞的毒性。LBP3可以降低Dox的免疫毒性，增強(qiáng)其抗腫瘤活性。

3.5 紅芪多糖

3.5.1 提取方法 李越峰等[38]比較了曬干、陰干、電熱鼓風(fēng)干燥、微波、真空冷凍、真空干燥等6種不同干燥方法對(duì)紅芪多糖含量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紅芪多糖含量與干燥工藝關(guān)系密切，其中，微波干燥低溫二層多糖含量最高為22.72%，此方法最為理想。楊秀艷等[39]通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，利用復(fù)合酶聯(lián)合超聲波提取技術(shù)(MC)，在參數(shù)為復(fù)合酶配比1∶1、超聲功率105 W、超聲時(shí)間60 min、酶解pH=5，多糖得率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(14.01±0.64)%、(92.45±1.47)%，相較其他提取方法提取率大大提高。

3.5.2 抗腫瘤機(jī)制 王小軍等[40]通過(guò)不同劑量HPS-1處理人肺腺癌A549細(xì)胞，觀察不同時(shí)間后細(xì)胞增殖凋亡情況，得出HPS-1具有抑制人肺腺癌A549 細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)人肺腺癌 A549 細(xì)胞凋亡的作用。田河等[41]采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法和RT-PCR法，觀察到中劑量紅芪多糖對(duì)膀胱癌大鼠腫瘤抑制效果最佳。紅芪多糖促進(jìn)機(jī)體免疫功能增強(qiáng)，同時(shí)其可能通過(guò)調(diào)節(jié)膀胱癌組織AQP1和AQP3，而產(chǎn)生利水滲濕功效，從而達(dá)到抑制膀胱癌的效果。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

多糖是生命有機(jī)體不可缺少的組成部分，是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸外又一類重要的生物大分子，與蛋白質(zhì)和核酸相比，糖類在生命過(guò)程中是最理想的信息載體，它能以最小的結(jié)構(gòu)單元承載最大的生物信息量，在細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞間物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞凋亡等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。研究表明，植物多糖具有多種生物活性，因其安全、高效、低毒等優(yōu)勢(shì)已成為醫(yī)學(xué)及食品等領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。目前已發(fā)現(xiàn)植物多糖具有多種生物活性，尤其是植物多糖的抗腫瘤活性已受到廣泛認(rèn)可，由于其能夠?qū)Χ喾N腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抑制效果，而對(duì)正常細(xì)胞幾乎沒(méi)有毒副作用，因而具有潛在的抗腫瘤藥物開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。植物多糖種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提取方法及生物學(xué)活性多樣。不同植物來(lái)源的多糖，其結(jié)構(gòu)往往也不相同，因而為了保持其結(jié)構(gòu)的完整和生物學(xué)活性，通常需選擇不同的提取方法[1]。

惡性腫瘤是嚴(yán)重威脅人類生命健康的疾病，目前已取代心腦血管疾病成為導(dǎo)致人類死亡的頭號(hào)殺手。據(jù)美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)估計(jì)，到2050年全球每年將有270萬(wàn)癌癥新發(fā)病例，將有1 750萬(wàn)人死于癌癥[42]。手術(shù)、放療和化療是癌癥治療的“三大法寶”。其中，化學(xué)藥物治療是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于已錯(cuò)過(guò)最佳手術(shù)治療期的晚期癌癥患者來(lái)說(shuō)，使用有效的抗癌藥物，可以幫助他們獲得更長(zhǎng)的生存時(shí)間。目前，腫瘤化療對(duì)白血病、惡性淋巴瘤等的治療已有突破，但對(duì)嚴(yán)重危害人類生命健康、占惡性腫瘤90%以上的實(shí)體瘤治療尚未達(dá)到滿意效果[43]。由于臨床放療、傳統(tǒng)化療等抗腫瘤藥物可引起患者消化道反應(yīng)、肝腎毒性、骨髓抑制等毒副作用，在抗腫瘤化學(xué)藥物殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)殺死機(jī)體的正常細(xì)胞，導(dǎo)致患者機(jī)體免疫功能下降，對(duì)人體造成嚴(yán)重的毒副作用，且治療價(jià)格昂貴。因此，開發(fā)價(jià)格低廉且毒副作用小的新型抗腫瘤藥物的研究已成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)界的重要課題。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，更多的植物多糖將會(huì)被提取、純化與結(jié)構(gòu)解析，并逐步運(yùn)用于抗腫瘤的臨床實(shí)踐，為新型低副作用的抗腫瘤藥物研發(fā)提供廣闊的應(yīng)用前景。