白術(shù)多糖藥理作用研究進(jìn)展

蔣維維，馮小花，文貴輝，3

（1.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005；2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南 長沙 410131；3.湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410131）

1 前言

白術(shù)（Atractylodes macrocephala Koidz）隸屬菊科，是一種多年生草本植物，廣泛分布于東亞地區(qū)，主要分布在中國、韓國和日本。在溫帶和亞熱帶地區(qū)，白術(shù)已有700 多年的栽培歷史[1]，尤其在中國具有深厚的文化背景。作為東亞地區(qū)，尤其是中國最著名的草藥之一，白術(shù)以其卓越的藥用價(jià)值備受認(rèn)可，其藥理活性也得到廣泛的關(guān)注。當(dāng)前，大部分關(guān)于白術(shù)藥效成分的研究主要集中在根莖部分，其中藥理活性成分種類多樣，主要包括揮發(fā)性成分、多糖類、內(nèi)酯類、黃酮類和苷類等[2]。尤其在白術(shù)化學(xué)成分的研究中，主要關(guān)注于內(nèi)酯類、揮發(fā)性成分以及多糖類等方面。作為一種草藥，白術(shù)在藥用成分和藥理活性方面擁有豐富的資源，但仍需要進(jìn)一步的深入研究來揭示其潛在價(jià)值。

白術(shù)的粗提物和純化化合物被廣泛應(yīng)用于治療多種疾病，包括胃腸功能低下、癌癥、關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松、脾虛弱、胎兒運(yùn)動(dòng)異常、阿爾茨海默氏病以及肥胖癥等。其中，白術(shù)的提取物白術(shù)多糖在多項(xiàng)研究中已經(jīng)顯示出多種生理活性，具有抗氧化、抗癌、保肝以及調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血糖等方面的作用[3]。本文就白術(shù)多糖的生理活性進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

2 白術(shù)多糖的理化性質(zhì)

白術(shù)多糖為白術(shù)的主要活性成分，其中重均分子量（Mw）大約是3.5×103的小分子多糖高達(dá)97%，大約是5×107的大分子只有3%[4]。白術(shù)多糖呈現(xiàn)為可溶于水的白色疏松固體，具有良好的溶解性，不易受潮，無異味，不會(huì)與乙醇、丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑發(fā)生溶解反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)研究顯示，白術(shù)多糖不含有糖醛酸成分，不包含蛋白質(zhì)和核酸成分。通過柱前衍生化高效液相色譜法（HPLC）的檢測，可得知白術(shù)多糖是一種單一組分[5]。經(jīng)過硼酸型纖維素柱洗脫后，進(jìn)一步分離純化得到兩種粉末狀物質(zhì)，分別為PSAM-1 白色粉末和PSAM-2 淺咖啡色粉末，PSAM-1 由D-半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、D-甘露糖構(gòu)成，其質(zhì)量比例依次為4.20∶0.68∶3.38∶1.00；PSAM-2 由木糖、阿拉伯糖、D-半乳糖組成，質(zhì)量比例為9.33∶0.64∶1.00。因此，根據(jù)文獻(xiàn)資料[6]可知，白術(shù)多糖的成分中，不同種類單糖的摩爾比例大致為：阿拉伯糖∶半乳糖∶葡糖∶甘露糖=1.00∶0.74∶1.88∶1.07。

2 白術(shù)多糖的生物活性及其作用機(jī)制

2.1 抗氧化作用

據(jù)報(bào)道，在大鼠模型系統(tǒng)中，白術(shù)多糖表現(xiàn)出抗氧化活性。Qi 等的研究指出，在D-半乳糖誘導(dǎo)的大鼠細(xì)胞損傷模型中，使用白術(shù)多糖能夠增加腦組織中一氧化氮合酶（NOS）的活性，并促進(jìn)一氧化氮（NO）的產(chǎn)生，同時(shí)降低脂質(zhì)過氧化物（LPO）的含量[7]。Jin 等人的實(shí)驗(yàn)使用D-半乳糖誘導(dǎo)大鼠肝臟損傷，并使用白術(shù)多糖（劑量100～200 mg/kg）連續(xù)治療6 周，結(jié)果顯示，白術(shù)多糖能夠降低丙二醛（MDA）和脂褐素（Lipo）水平，降低單胺氧化酶（MAO）的活性，提高谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和總抗氧化能力（T-AOC）的活性；白術(shù)多糖對(duì)大鼠肝臟缺血再灌注損傷具有顯著的保護(hù)作用，可能是因?yàn)槠渚邆淇寡趸匦?，同時(shí)抑制了核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）的活化[8]。 有試驗(yàn)[9]證明，白術(shù)多糖能夠?qū)χ|(zhì)過氧化物的生成形成抑制作用，并且使得抗氧化酶的活性提高，增加抗氧化活性的效果。但是，這些研究也具有一定的局限性，在研究中僅使用一劑或兩劑白術(shù)多糖補(bǔ)充劑，因此有關(guān)劑量依賴性作用的信息有限。吳銘[10]及其團(tuán)隊(duì)借助超氧陰離子自由基以及DPPH 體系，在白術(shù)多糖的抗氧化活性方面進(jìn)行初步研究，研究證明白術(shù)多糖能清除DPPH 自由基、超氧陰離子自由基的活性。此研究結(jié)果在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用將十分寬廣。

2.2 免疫調(diào)節(jié)作用

炎癥是對(duì)各種免疫刺激（如感染和組織損傷）的復(fù)雜生理反應(yīng)，其受到多種炎癥介質(zhì)的調(diào)節(jié)。盡管高度調(diào)控的炎癥反應(yīng)對(duì)身體功能有益，但炎癥反應(yīng)過輕微或失衡時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致組織損傷和慢性疾病的發(fā)生，例如癌癥、糖尿病和帕金森氏病等。白術(shù)多糖的抗炎作用與抑制NF-κB 核活性密切相關(guān)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，NF-κB 位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，處于非活性狀態(tài)，與核因子κB（IkB）形成三聚體結(jié)合。當(dāng)受到外部刺激時(shí)，IkB 激酶會(huì)磷酸化IkB，導(dǎo)致IkB 從三聚體中分離，使NF-κB 獲得活性，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，發(fā)揮調(diào)控功能，最終引發(fā)炎癥反應(yīng)。NF-kB 激活機(jī)制見圖1。

圖1 NF-κB 激活機(jī)制

在炎性疾病模型中（例如胃炎和結(jié)腸炎），研究人員（如Hossen 等）用白術(shù)多糖對(duì)大鼠模型進(jìn)行治療，獲得顯著效果。研究結(jié)果揭示，白術(shù)多糖通過抑制炎性酶的表達(dá)發(fā)揮抗炎作用，即它降低了誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）和環(huán)氧合酶2（COX-2）等蛋白的表達(dá)水平[11]，降低了NF-κB mRNA 的表達(dá)水平，減少了LPS 誘導(dǎo)的CD3＋、CD2＋和CD8＋淋巴細(xì)胞亞群的比例[12]。

在免疫系統(tǒng)中，巨噬細(xì)胞扮演著不可或缺的角色，其主要功能包括吞噬病原體、刺激產(chǎn)生多種細(xì)胞因子，以及處理和呈遞抗原。此外，巨噬細(xì)胞還作為多種促炎細(xì)胞因子的介質(zhì)，如一氧化氮（NO）和γ干擾素（IFN-γ）等，這些因子在先天免疫中發(fā)揮著重要作用，特別是一氧化氮（NO）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）被認(rèn)為是主要的效應(yīng)分子，對(duì)于免疫反應(yīng)具有不可替代的作用。

Ji 等[13]的研究指出，在刺激巨噬細(xì)胞以促進(jìn)吞噬活性的過程中，白術(shù)多糖能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮（NO）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和γ干擾素（IFN-γ）等物質(zhì)。此外，NF-κB 在白術(shù)多糖激活的巨噬細(xì)胞中與一氧化氮（NO）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的釋放過程密切相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)表明，白術(shù)多糖能夠激活巨噬細(xì)胞并具有有效的免疫刺激作用；白術(shù)多糖具有涉及NF-κB 途徑的有效免疫刺激活性。然而，該研究未將白術(shù)多糖與陽性對(duì)照藥物的效應(yīng)進(jìn)行比較，也未對(duì)最佳劑量進(jìn)行評(píng)估，且在白術(shù)多糖存在下的宿主免疫和炎癥反應(yīng)中，上游信號(hào)通路的作用，需要進(jìn)一步的研究。

2.3 調(diào)節(jié)消化系統(tǒng)

通過大鼠模型實(shí)驗(yàn)研究白術(shù)多糖對(duì)腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)使用不同劑量的白術(shù)多糖（0.035、0.105 g/kg）對(duì)大鼠的生命狀態(tài)和自身質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響，白術(shù)多糖的使用顯著提升了大鼠體內(nèi)腸道細(xì)菌對(duì)消化還原糖的能力[14]?；谶@些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出白術(shù)多糖口服藥對(duì)腸道菌群的調(diào)理和疏導(dǎo)具有一定作用。在大鼠小腸上皮細(xì)胞系（IEC-6）細(xì)胞模型系統(tǒng)中，白術(shù)多糖的處理對(duì)微絨毛的生長和細(xì)胞分化具有重要且明顯的影響。研究結(jié)果表明，白術(shù)多糖對(duì)胃腸道功能發(fā)揮了積極影響，這可能是由于絨毛蛋白的存在促進(jìn)了腸道損傷的恢復(fù)[15]。

2.4 抗癌

人類肝細(xì)胞癌（HCC）是全球第三大最常見的癌癥，每年約有70 萬新診斷病例，其中大多數(shù)發(fā)生在發(fā)展中國家。朱云等的研究[16]發(fā)現(xiàn)，白術(shù)多糖通過AKT/GSK-3β/β-catenin 通路抑制了體外肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲，且這種作用呈現(xiàn)出濃度依賴性。Feng 的研究[17]證實(shí)白術(shù)多糖通過誘導(dǎo)免疫反應(yīng)、將H22 腫瘤細(xì)胞阻滯在S 期，有效地抑制了細(xì)胞增殖，從而抑制了腫瘤的生長。同樣地，白術(shù)多糖通過線粒體途徑對(duì)人食管癌細(xì)胞（Eca-109）也具有生長抑制作用，降低了食管癌的發(fā)病率。另一項(xiàng)研究[18]中，F(xiàn)eng 使用白術(shù)多糖顯著降低了C57BL/6J 小鼠結(jié)腸癌細(xì)胞（MC38）的增殖，在不影響小鼠體重的情況下同時(shí)延長了患有腫瘤的小鼠的存活時(shí)間。白術(shù)多糖抗癌作用機(jī)制詳見表1。

表1 白術(shù)多糖抗癌作用機(jī)制

2.5 保肝

氧化應(yīng)激和活性氧中間體的生成在肝缺血再灌注損傷（IRI）中扮演重要角色。由氧化應(yīng)激引發(fā)的自由基，可能通過脂質(zhì)過氧化等機(jī)制，對(duì)肝細(xì)胞膜造成破壞。這些自由基對(duì)細(xì)胞內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及碳水化合物等四個(gè)主要生物分子產(chǎn)生破壞作用，從而引發(fā)急性和慢性肝損傷[19]。

Cheng 等[20]探討白術(shù)多糖對(duì)肝缺血再灌注損傷（IRI）的影響。他們通過胃管灌胃的方式，對(duì)大鼠進(jìn)行為期7 天的白術(shù)多糖或聯(lián)苯菊酯治療，研究顯示，白術(shù)多糖在顯著減少大鼠肝功能障礙標(biāo)志物升高的同時(shí)，減輕了肝IRI 誘導(dǎo)的肝形態(tài)學(xué)改變；白術(shù)多糖能夠抑制谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、總膽紅素（TBIL）、直接膽紅素（DBIL）和丙二醛（MDA）的增加，并增強(qiáng)超氧化物歧化酶（SOD）活性，提示白術(shù)多糖在脂質(zhì)過氧化方面具有肝臟保護(hù)效應(yīng)。

NF-κB 是一種轉(zhuǎn)錄因子，在免疫應(yīng)答、炎癥發(fā)生和細(xì)胞增殖等基因調(diào)控中扮演重要角色。與健康肝臟相比，IRI 后肝臟中NF-κB 的表達(dá)顯著增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，白術(shù)多糖預(yù)處理能夠抑制IRI 治療大鼠中白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和NF-κB 的表達(dá)，對(duì)大鼠肝臟IRI 具有保護(hù)和治療效應(yīng)。Shan 和Tian[19]等的實(shí)驗(yàn)也證明白術(shù)多糖可預(yù)防各種化學(xué)物質(zhì)或毒素對(duì)肝臟的傷害。

白術(shù)多糖主要藥理作用見表2。

表2 白術(shù)多糖主要藥理作用

3 白術(shù)多糖在畜禽生產(chǎn)中的作用

白術(shù)多糖對(duì)禽畜生長性能、腸道健康、抗氧化力等方面的影響研究較多。文貴輝[21]研究表明，在綠殼蛋雞的日糧中添加5%白術(shù)多糖（純度≥68%），與未添加白術(shù)多糖組相比，可顯著提高蛋平均重量，產(chǎn)蛋率提高了7.33%，降低了料蛋比，增加了蛋殼厚度，表明白術(shù)多糖有利于提高蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)。曹楠等[22]發(fā)現(xiàn)，添加400 mg/kg 白術(shù)多糖顯著改善嶺南黃雞生長性能和屠宰性能，并促進(jìn)免疫器官的生長發(fā)育。Li 等[23]試驗(yàn)表明，在仔豬日糧中添加0.3%的白術(shù)多糖能顯著提高仔豬生長性能，能使仔豬血清中IgG 和的IgM 的含量以及IL-6、TNF-α、INF-γ 和NFATmRNA 的相對(duì)表達(dá)量顯著提高。因而提示，白術(shù)多糖可能通過提高畜禽免疫功能和抗氧化應(yīng)激能力來提高生產(chǎn)性能。

陳浩祥等[24]研究表明，與環(huán)磷酰胺組相比，飼糧添加400 mg/kg 白術(shù)多糖能顯著降低血清丙二醛（MDA）含量（P＜0.05）,顯著提高血清超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性（P＜0.05），同時(shí)使得肝臟組織半胱氨酸蛋白酶3（caspase-3）的蛋白相對(duì)表達(dá)量和半胱氨酸蛋白酶9（caspase-9）的mRNA 相對(duì)表達(dá)量顯著下降（P＜0.05）, 白術(shù)多糖能夠緩解由環(huán)磷酰胺引起的嶺南黃雞氧化應(yīng)激和肝臟細(xì)胞凋亡增多的現(xiàn)象。陳麗君等[25]研究指出，與脂多糖（LPS）組相比，白術(shù)多糖的基礎(chǔ)飼糧宜添加量為400 mg/kg，此時(shí)可抑制LPS引起的氧化應(yīng)激、炎性因子水平上升，通過線粒體及死亡受體途徑緩解雛鵝胸腺細(xì)胞的凋亡，并維持胸腺組織的結(jié)構(gòu)完整性。同時(shí)，張冰琪等[26]研究顯示，白術(shù)多糖通過Toll 樣受體4/p38 絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)通路，可緩解脂多糖誘導(dǎo)的雛鵝法氏囊損傷。

4 小結(jié)

白術(shù)多糖作為其活性成分的多重生物學(xué)特性，主要體現(xiàn)了包括抗腫瘤、抗炎、抗癌和抗氧化等四大特性，它還具備改善腸胃功能、促進(jìn)能量代謝以及調(diào)節(jié)免疫活性的能力。但白術(shù)多糖的結(jié)構(gòu)和生物活性在不同來源之間尚不明確，這些問題需要我們不斷深入研究和探索。未來的研究應(yīng)重點(diǎn)考察白術(shù)多糖與其他藥物或生物活性物質(zhì)的相互作用，揭示其多樣生物學(xué)活性的潛在機(jī)制，同時(shí)，需要進(jìn)行更為現(xiàn)代的體內(nèi)藥理研究，以評(píng)估白術(shù)多糖的有效性。白術(shù)多糖對(duì)畜禽生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響的研究還相對(duì)有限，我們可以通過研究不同信號(hào)通路來解析其影響機(jī)制，并結(jié)合不同動(dòng)物的不同生長階段進(jìn)行深入試驗(yàn)。相信隨著更深入的研究，白術(shù)多糖將擁有更為廣泛的應(yīng)用前景。