栝樓不同藥用部位多糖成分研究進展

王靜，張波，李新朋

(1.臨沂市中醫(yī)醫(yī)院腫瘤科，山東 臨沂 276000；2.臨沂大學醫(yī)學院，山東 臨沂 276000)

栝樓屬植物在我國分布廣泛，共約有41個種和8個變種，其中栝樓(TrichosantheskirilowiiMaxim.)和雙邊栝樓(TrichosanthesrosthorniiHarms)為《中國藥典》2020年版[1]收載的多種瓜蔞中藥材的植物基源，如二者的干燥成熟果實為瓜蔞、干燥成熟果皮為瓜蔞皮、干燥成熟種子為瓜蔞子、干燥根為天花粉，均為臨床常用中藥材。

中藥多糖是天然存在的一類生物大分子，具有廣泛的藥理活性，如抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、增強免疫等[2-4]，且中藥多糖還具有來源廣、多靶向、毒副作用小、無殘留、不易產生耐藥性等優(yōu)點[5-6]，近年來備受關注。研究發(fā)現(xiàn)，瓜蔞及瓜蔞皮中多糖含量高達20%以上[7-8]；瓜蔞子中蛋白質、多糖和脂肪總量超過80%[9]；天花粉中主要成分同樣以蛋白質、多糖等大分子為主[10]，說明栝樓各藥用部位多糖成分含量均較高，具有較大的開發(fā)利用價值。

但由于藥用部位組織結構不同、質地基質不同，故多糖提取方法有所差異。再者，多糖類成分具有一級、二級、三級、四級等多種構型，且其功能與結構密切相關，所以各藥用部位多糖結構及功能也不盡相同。因此，為增強栝樓各藥用部位多糖成分的開發(fā)與利用，本文對瓜蔞多糖、瓜蔞皮多糖、瓜蔞子多糖、天花粉多糖的提取方法、結構特征及藥理作用現(xiàn)有研究進行綜述，以供參考。

1 瓜蔞多糖

瓜蔞性寒，味甘、微苦，具有清熱滌痰，潤燥滑腸，寬胸散結之功效?！吨袊幍洹访鞔_其性狀特征應“具焦糖氣”，且“糖分足(濃)”是其傳統(tǒng)質量優(yōu)劣評價的重要依據之一[11]。研究證實[12]瓜蔞多糖含量約為16.17%～32.65%，而優(yōu)質瓜蔞多糖總量均大于25%，與傳統(tǒng)鑒別經驗一致。

1.1 瓜蔞多糖的提取方法 瓜蔞為干燥成熟果實，組織結構上實際包含果皮、果瓤和種子，而三者軟硬質地相差較大，故傳統(tǒng)水煎法提取效果差強人意。目前，已報道的瓜蔞多糖提取方法主要包括超聲波提取、超臨界CO2萃取法以及超聲輔助纖維素酶提取法等。

超聲提取法具有操作簡單、提取效率高、節(jié)省溶劑等優(yōu)點，盛桂華等[13]優(yōu)選了瓜蔞多糖的超聲提取條件為：提前浸泡20 min、超聲功率250 W、溫度40 ℃、提取溶劑40%乙醇水溶液，H+濃度3 mol·L-1，提取時間130 min，提取次數1次。超臨界CO2萃取具有高效、無危害、無污染的優(yōu)點，研究表明[14]在萃取壓力20.1 MPa、萃取溫度55.2 ℃、攜帶劑乙醇濃度50.2%、攜帶劑劑量12 mL/100 g時，多糖得率最高。纖維素酶可破壞細胞壁，通過與超聲法聯(lián)合使用可大大提高提取效率，Chen等[15]通過響應面法優(yōu)化了超聲輔助纖維素酶提取瓜蔞多糖的工藝，主要技術指標包括：纖維素酶用量5 000 U·g-1、溫度45 ℃、料液比30 mL·g-1、pH 4.5。

1.2 瓜蔞多糖結構特征 屠婕紅等[16]通過薄層色譜法和氣相色譜法分析了瓜蔞水溶性多糖的一級結構，發(fā)現(xiàn)瓜蔞多糖由葡萄糖、阿拉伯糖和鼠李糖3種組成，比例為4.7∶2.4∶1。Chen等[15]通過Sephadex G-100色譜柱對瓜蔞多糖進行分離純化后發(fā)現(xiàn)瓜蔞多糖可分為3個組分，其中組分1含量最高，并鑒定其分子量大小為1.49×105Da。

1.3 瓜蔞多糖藥理作用 多糖類成分含有較多羥基，通常具有一定的抗氧化能力，體外抗氧化實驗如還原力測定實驗、DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)清除能力實驗、ABTS·+[2,2′-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)]自由基清除能力實驗等均表明瓜蔞多糖具有一定的抗氧化活性，其中60%乙醇沉淀部位效果較優(yōu)，其對DPPH和ABTS·+清除能力半數有效量IC50分別為0.185 mg·mL-1和0.341 mg·mL-1[17]。瓜蔞多糖可顯著提升免疫抑制小鼠胸腺指數和脾臟指數，提高小鼠吞噬細胞能力，提高小鼠淋巴細胞轉化增殖能力，且均呈濃度依賴性，提示瓜蔞多糖對小鼠特異性免疫功能和非特異性免疫功能均有明顯積極影響[18]。此外，體外抗腫瘤活性研究發(fā)現(xiàn)瓜蔞多糖對C4-2、DU145、PC3等3種人前列腺癌細胞均具有較好的抑制效果[15]；而斑馬魚心率抑制實驗發(fā)現(xiàn)60%乙醇沉淀的瓜蔞多糖可顯著改善特非那定引起的斑馬魚心率抑制作用，表現(xiàn)出心臟保護效果[17]。

2 瓜蔞皮多糖

瓜蔞皮性寒，味甘，具有清熱化痰，利氣寬胸之功效?！吨袊幍洹?020年版在性狀鑒別中同樣明確其應“具焦糖氣”，說明多糖是瓜蔞皮的重要質量控制指標[1]。

2.1 瓜蔞皮多糖的提取方法 目前，對瓜蔞皮多糖的提取方法研究相對較多，除傳統(tǒng)水提醇沉方法[19]以外，還有攪拌提取[20]、超聲提取[21]、微波輔助提取[22]、膜分離提取[23]和超高壓提取技術[24]等多種方法的應用。各種方法的最佳提取條件、提取率及其優(yōu)缺點詳見匯總表1。

表1 瓜蔞皮多糖提取方法研究詳情表

2.2 瓜蔞皮多糖結構特征 郝變等[25]通過水提醇沉-離心-脫色-透析等工藝分離純化了瓜蔞皮精制多糖，并通過HPLC結合1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮衍生法檢測了瓜蔞皮多糖的單糖組成，結果發(fā)現(xiàn)純化前后瓜蔞皮粗多糖和精制多糖均是由葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等7種單糖組成，差異之處在于粗多糖葡萄糖含量偏高，而精制多糖半乳糖偏高。

2.3 瓜蔞皮多糖藥理作用 瓜蔞皮多糖具有良好的抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)[22]其在0.2～1.2 g·L-1濃度范圍內的還原力、羥基自由基(·OH)清除能力和NO2-·清除能力均呈濃度依賴性，當濃度為1.2 g·L-1時，其還原力為0.54，·OH清除率和NO2-·清除率分別可達72.8%和35.6%。

王輝俊等[26-27]將瓜蔞皮多糖依次經DEAE Sepharose Fast Flow陰離子交換樹脂分離和Superdex-75系列凝膠純化后得4個組分，其中組分1是由葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖(摩爾比為10∶4.3∶0.2)3種單糖組成的相對分子量為1 367的低聚糖，具有顯著的血管緊張素轉移酶(ACE)抑制作用；而組分5是由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖(摩爾比為10∶6.9∶4.4∶5.5)4種單糖組成的相對分子量為3 722的均一多糖，具有較強的抗腎素作用。腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)是一種參與調解血壓和體液電解質平衡的內分泌系統(tǒng)，腎素或血管緊張素抑制劑在治療高血壓、動脈粥樣硬化和冠心病等方面均有重要應用，故王輝俊等[26-27]的研究提示瓜蔞皮多糖可能為其潛在活性物質基礎。

Chen等[28]從瓜蔞皮多糖中分離純化得到了一個由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖(摩爾比為1∶3.3∶4.3∶6)4種單糖組成相對分子量為1.2×105Da的多糖組分，該組分可顯著降低鏈佐量誘導的高血糖大鼠模型丙二醛、肌酸酐、甘油三酯、膽固醇和血尿素氮含量，顯著提升胰島素和超氧化物歧化酶(SOD)含量，說明瓜蔞多糖具有較好的降血糖效果。

Zhang等[29]研究發(fā)現(xiàn)瓜蔞多糖可顯著提高半乳糖誘導的老齡化大鼠的體重、脾臟指數和胸腺指數，同時降低肝臟組織、腦組織和血清中的SOD、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和丙二醛含量，表現(xiàn)出較好的抗衰老活性，且通過磷酸化修飾后的抗衰老活性會進一步提高。

3 瓜蔞子多糖

瓜蔞子性寒、味甘，具有潤肺化痰，滑腸通便之功效。種子類藥材通常富含油脂，瓜蔞子潤腸通便之功多是瓜蔞子油之力。除此之外，瓜蔞子還含有甾醇類、黃酮類、苯丙素類、蛋白質、氨基酸、揮發(fā)油、多糖等成分[30]。

3.1 瓜蔞子多糖的提取方法 熊利芝等[31]通過單因素考察和正交試驗優(yōu)化了瓜蔞子超聲波輔助法多糖工藝，最佳條件為：70 ℃下用175 W超聲提取60 min，料液比1∶20(g·mL-1)。Hu等[32]通過星點設計-響應面法的超聲輔助提取工藝為：80 ℃下用570 W超聲提取26 min，料液比1∶42(g·mL-1)。

3.2 瓜蔞子多糖結構特征 研究發(fā)現(xiàn)瓜蔞子多糖是由D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸和D-半乳糖醛酸等8種單糖組成，且糖醛酸類成分約占25%[33]。Hu等[32]通過陰離子交換纖維素色譜柱DEAE-52進一步對瓜蔞子多糖進行了分離純化，共獲得了5個組分，其中組分1、2、4是由甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖等10個單糖組成，而組分3在上述基礎上無巖藻糖，組分5則無葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和巖藻糖。以上研究說明，不同提取方法、不同組分所獲得的瓜蔞子多糖在一級結構上存在較多差異。

3.3 瓜蔞子多糖藥理作用 瓜蔞子多糖對·OH、超氧陰離子自由基(O2-·)、DPPH均具有較好的清除效果，甚至對·OH的清除能力強于常用抗氧化劑檸檬酸和抗壞血酸[31,33]。但不同于其他多糖類成分多具有增強免疫的作用，研究發(fā)現(xiàn)瓜蔞多糖可抑制巨噬細胞RAW264.7增殖并減弱其吞噬能力，說明瓜蔞子多糖具有抑制免疫作用，其可能原因在于瓜蔞子多糖的細胞毒性，但也可“反其道而行之”用以免疫抑制劑的開發(fā)[32]。

4 天花粉多糖

天花粉藥性微寒，味甘、微苦，具有清熱瀉火，生津止渴，消腫排膿之效。天花粉主要含有淀粉、天花粉蛋白、天花粉多糖、植物凝集素、氨基酸類、三萜皂苷類、葫蘆素B等化學成分。栝樓為雌雄異株植物，傳統(tǒng)用藥認為天花粉以雄株入藥效果好，而從多糖含量比較亦發(fā)現(xiàn)雄株天花粉多糖(3.24%)顯著高于雌株天花粉多糖(2.63%)[34]。

4.1 天花粉多糖的提取方法 目前已報道的天花粉多糖提取方法包括水提醇沉法、浸提、超聲提取、微波提取法、纖維素酶輔助超聲提取等。但傳統(tǒng)水提醇沉法多糖提取率低，僅為0.84%[35]。超聲提取法不但提取效率更高，且同時可以避免由于高溫浸提或回流提取導致的樣品成糊狀(淀粉溶出)給后續(xù)的分離純化帶來麻煩[36]。譚志燦等[37]通過星點設計-響應面法優(yōu)化了天花粉多糖的提取工藝，在提取溫度52 ℃、料液比1∶16(g·mL-1)、提取時間71 min、提取次數2次的條件下，天花粉多糖提取率可提升至4.36%。為進一步提高超聲提取的效率，牛憲立等[38]建立了纖維素酶輔助超聲提取的工藝，在優(yōu)化條件下(提取溫度60 ℃、纖維素酶用量0.2%、pH 5.0、提取時間1.5 h)，天花粉多糖提取率達到5.48%。微波技術是不同于超聲波的新提取技術，微波穿透力更強、選擇性和加熱效率更高，王莉等[39]建立的微波提取方法可直接提升天花粉多糖提取率至18.3%，效率極高。

4.2 天花粉多糖結構特征 屠婕紅等[40]通過水提醇沉-除蛋白-纖維色譜柱-凝膠色譜柱分離純化后制備了天花粉多糖，并利用薄層色譜、高效凝膠過濾色譜、氣相色譜、紅外光譜和核磁共振等方法對其結構進行了確認，結果發(fā)現(xiàn)該天花粉多糖組分為葡萄糖1種單糖組成，相對分子量為17 555，其糖環(huán)構型為吡喃環(huán)，且單糖以α-型糖苷鍵相連。秦明明等[41]則從天花粉多糖中精制了兩個組分，其中組分1為葡萄糖和兩個未知單糖組成的雜多糖，而組分2是由葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖和1個未知單糖組成的雜多糖且相對分子量為42 025。黃曉蘭等[42]通過超聲提取-重結晶-凝膠色譜純化等工藝制備了天花粉多糖，該多糖由葡萄糖、果糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖組成。以上研究表明，天花粉多糖的提取及純化工藝不同所獲得的天花粉多糖在單糖組成上有較大差異、分子量懸殊；再者由于果糖不能乙?；蕷庀嗌V-質譜聯(lián)用技術無法測定果糖，而HPLC對果糖和甘露糖的分離效果又不好，故單糖測定結果也會受到分析儀器的限制，兩者結合分析結果較準確。

4.3 天花粉多糖藥理作用 脾臟和胸腺是主要的免疫器官，而淋巴細胞和巨噬細胞是主要的免疫細胞，研究發(fā)現(xiàn)天花粉多糖可顯著提高肉雞的脾臟指數和胸腺指數[43]，但對小鼠胸腺細胞增殖效果偏弱，對小鼠脾臟指數提升顯著[44]；體外細胞實驗研究表明天花粉多糖可顯著促進綿陽紅細胞產生抗體，促進小鼠腹腔巨噬細胞吞噬能力，促進人外周血單個核細胞(PBMC)淋巴細胞增殖[43-44]?？梢姡旎ǚ鄱嗵蔷哂酗@著的免疫增強活性，且其作用機制與增強淋巴細胞功能，促進淋巴細胞分化增殖，誘導細胞因子分泌等有關。

天花粉多糖還具有抗腫瘤活性，曹麗莉等[45]研究發(fā)現(xiàn)低濃度(5 μmol·L-1)天花粉多糖處理人乳腺癌細胞MCF-7兩天即可見核濃縮等細胞凋亡現(xiàn)象，且caspase-3和caspase-8表達量增加，提示天花粉多糖可能通過激活caspase家族從而誘導癌細胞凋亡。此外，趙桂珠等[46]發(fā)現(xiàn)天花粉多糖不僅對MCF-7有抑制作用，還可抑制人宮頸癌細胞Hela細胞生長，且在5～20 mmol·L-1范圍內呈濃度依賴關系。

5 總結

栝樓果實、果皮、種子和根等多個部位均可入藥，具有較高的綜合開發(fā)利用價值。栝樓各部位中均含有一定的多糖成分，且各部位多糖成分均具有較豐富的藥理活性，通過本文綜述可知：瓜蔞多糖具有抗氧化、增強免疫、抗腫瘤和心臟保護作用；瓜蔞皮多糖具有抗氧化、抗衰老、降血糖和調節(jié)血壓等作用；瓜蔞子多糖具有抗氧化和免疫抑制作用；天花粉多糖具有增強免疫和抗腫瘤活性。此外，也有研究表明栝樓藤莖也含有一定的多糖成分，且抗氧化活性良好[47]。然而，雖然藥理作用研究較多，但目前對各部位多糖藥理研究仍停留在簡單藥理活性的驗證上，對于作用機制則缺乏深入研究。

在提取工藝方面，多糖類成分的常規(guī)提取方法多以水提醇沉為主，但該法提取率偏低且對于天花粉基質中含有大量淀粉這一特質容易導致成糊狀不利純化，故現(xiàn)在多采用超聲提取、纖維素酶輔助超聲提取或微波提取，個別更先進的提取工藝如膜提取和超高壓提取等也可供借鑒。因此，在栝樓各部位多糖的提取過程中應根據基質不同、質地不同并綜合提取率和提取成本等因素選擇合適的提取方法。

目前對栝樓各部位多糖的結構研究方面主要集中在一級結構層面，如測定多糖平均分子量以及單糖組成種類及比例等。但同時也發(fā)現(xiàn)：①不同藥用部位其單糖組成及分子量差異顯著；②同一部位，不同提取純化方法所獲得的多糖其單糖組成及分子量也存在較多差異；③結構差異導致藥理作用各不相同。因此，筆者建議可從構效關系角度開展部分研究，雖然研究難度較大，但對闡明藥理機制及后續(xù)新藥開發(fā)具有重要意義。

總之，栝樓各部位多糖藥理作用較豐富，多糖提取方法已研究相對成熟，在結構特征及藥理作用機制方面仍有待深入研究。