基于紅豆杉多糖結(jié)構(gòu)表征和生物活性相關(guān)研究進(jìn)展

摘要：本文主要分析了紅豆杉多糖的結(jié)構(gòu)特性以及生物活性，探討了紅豆杉多糖的來源、結(jié)構(gòu)表征以及對(duì)動(dòng)物機(jī)體的相關(guān)藥理作用，對(duì)紅豆杉多糖今后的研究趨勢(shì)與前景進(jìn)行了展望，說明了紅豆杉多糖在畜禽飼料添加劑領(lǐng)域存在巨大的發(fā)展?jié)摿?，旨在為紅豆杉多糖進(jìn)行表征分析和對(duì)動(dòng)物機(jī)體的調(diào)節(jié)作用以及應(yīng)用于飼料添加劑方面的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：紅豆杉多糖；結(jié)構(gòu)特征；生物活性

紅豆杉是當(dāng)今世界上公認(rèn)的最瀕危的天然稀有抗癌植物。一九九六年聯(lián)合國教科文組織將其列入全球稀有瀕危植物；一九九九年，被評(píng)為中國一類珍稀瀕危野生植物[1]。紅豆杉的根莖葉都可入藥。葉含紫杉素（taxine，C35H42O9）、紫杉次素（taxinine，C30H31O8）、紫杉次素A（C26H36O8）、金松黃酮（saciadopitysin，C33H24O10·H2O）、揮發(fā)油以及多糖等。以葉入藥，主治腎炎性浮腫，對(duì)于糖尿病、女性月經(jīng)不調(diào)以及血容量增加都有治療作用。枝莖、樹皮含紫杉醇（taxol，C47H51NO14），對(duì)白血病和腫瘤有抵抗作用[2]。

目前，國內(nèi)外對(duì)于紅豆杉多糖的研究甚少。本文對(duì)近年來國內(nèi)外關(guān)于紅豆杉多糖來源、結(jié)構(gòu)特征、生物活性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為紅豆杉多糖應(yīng)用于畜禽飼料添加劑深入開發(fā)提供參考。

1 紅豆杉多糖的結(jié)構(gòu)特征

紅豆杉多糖是一種雜多糖，單糖組分包括鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、糖醛酸和氨基酸殘基等。由于多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣以及技術(shù)不足，目前對(duì)紅豆杉多糖的結(jié)構(gòu)解析多局限于一級(jí)結(jié)構(gòu)，即確定單糖組成及摩爾比、糖苷鍵構(gòu)型和連接位置等見表1。張春椿等[3]通過3 因素3水平的響應(yīng)面分析法得出，南方紅豆杉枝中多糖一次提取率可達(dá)11.640 5mg/g，葉中多糖可達(dá)45.834 4mg/g，即南方紅豆杉葉多糖含量比枝多糖含量高。并且，紅豆杉的細(xì)莖（新枝）比粗莖多糖含量高多達(dá)十幾倍[4]。

2 紅豆杉多糖的生物活性

2.1 抗腫瘤、抗癌

腫瘤的發(fā)病機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過程，細(xì)胞癌基因、抑癌基因、細(xì)胞凋亡異常等在其中有一定作用。

張菲菲[10]通過MTS 法和流式細(xì)胞術(shù)研究發(fā)現(xiàn)紅豆杉多糖能通過誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞SGC-7901 細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用，并且當(dāng)紅豆杉單組份多糖CPTC-2與5-FU（5-氟尿嘧啶）聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可明顯提高5-FU對(duì)人胃癌細(xì)胞SGC-7901 的抑制作用。Zhao[11]使用響應(yīng)面法確定了紅豆杉多糖（TCFP）最佳的提取條件，證明超聲-微波協(xié)同萃取是提取TCFP快速有效的方法；還研究了TCFP對(duì)體內(nèi)S180腫瘤生長的抑制作用，發(fā)現(xiàn)TCFPs 的腫瘤抑制率為76.33%，具有腫瘤抑制作用，且對(duì)肝臟，腎臟，脾臟，心臟或肺部沒有毒性。衛(wèi)強(qiáng)[12]以Lewis肺癌小鼠（C57BL/6）為模型，觀察紅豆杉莖、葉多糖對(duì)腫瘤的影響，發(fā)現(xiàn)皖南紅豆杉莖、葉多糖可有效抑制肺癌移植瘤生長，且紅豆杉葉多糖的作用明顯優(yōu)于紅豆杉莖多糖，其作用機(jī)制可能與降低血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）的表達(dá)，降低微血管密度（MVD），提高血管抑素、內(nèi)皮抑素的水平有關(guān)。宋燕[13]研究發(fā)現(xiàn)南方紅豆杉多糖可可通過下調(diào)Survivin基因、Bcl-2基因、Caspase-3 基因的表達(dá)，上調(diào)P53 基因的表達(dá)，來達(dá)到抑制宮頸癌HeLa細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

鄭造乾[14]通過綜合研究發(fā)現(xiàn)紅豆杉單組分多糖PSY-1 可抑制多株人源及鼠源腫瘤細(xì)胞的增殖，無毒劑量（0耀5 mg/mL）時(shí)能顯著抑制B16-F10 細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶家族成員MMP-2 和MMP-9 的表達(dá)，及I資B 的磷酸化，而有效抑制S180肉瘤、Lewis肺癌、HepA肝癌荷瘤小鼠模型的腫瘤生長。

2.2 調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)

免疫系統(tǒng)（immune system）是機(jī)體執(zhí)行免疫反應(yīng)及免疫功能的重要系統(tǒng)，它由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫分子組成。具有識(shí)別和排除抗原性異物、協(xié)調(diào)其它系統(tǒng)共同維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境相對(duì)恒定和生理平衡的功能[15]。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，大部分植物多糖都具有吸收快、療效高、毒性低等優(yōu)點(diǎn)，被選擇成為新一代的免疫調(diào)節(jié)劑[16]。

李循[17]研究發(fā)現(xiàn)，紅豆杉多糖可以提高荷瘤小鼠CTX所減弱的小鼠T、B淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化功能和巨噬細(xì)胞吞噬功能，對(duì)免疫功能具有良好的促進(jìn)作用。紅豆杉多糖可通過調(diào)節(jié)血清中T淋巴細(xì)胞亞群和B淋巴細(xì)胞，通過調(diào)節(jié)體液免疫增強(qiáng)免疫抑制小鼠免疫功能[18，19]。

2.3 調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)

心血管系統(tǒng)是由心臟、動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管等組成的“循環(huán)系統(tǒng)”。心臟作為一個(gè)“動(dòng)力泵”將氧、各種營養(yǎng)物質(zhì)、激素等供給器官和組織，并將組織代謝產(chǎn)生的廢物運(yùn)送到排泄器官，以維持機(jī)體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)態(tài)、新陳代謝的進(jìn)展和正常生命活動(dòng)的維持。

有研究證明，紅豆杉多糖具有減輕缺血再灌注（MIRI）導(dǎo)致的心肌損傷，其機(jī)制可能與降低MCP-1 蛋白表達(dá)和NO水平[20]；降低NADPH氧化酶NCF-47K mRNA 表達(dá)，升高SOD 活性，減少O2-等氧自由基的損傷[21]；保護(hù)線粒體、胞核和肌絲[22]，以及抑制心肌細(xì)胞調(diào)亡等有關(guān)。王如濤[23]利用流式細(xì)胞術(shù)分析了紅豆杉單組份多糖CPTC-1a、CPTC-1b、CPTC-2對(duì)心肌細(xì)胞細(xì)胞周期的影響，表明這幾種多糖都不會(huì)誘導(dǎo)凋亡，而且單組份多糖CPTC-2在低濃度條件下（約8 滋g/mL）對(duì)心肌細(xì)胞增殖無抑制作用；在100 滋g/mL 的濃度時(shí)，紅豆杉總糖對(duì)心肌細(xì)胞具有保護(hù)作用，使其細(xì)胞周期變慢。

2.4 降血糖

目前認(rèn)為高血糖癥的發(fā)生主要與以下機(jī)制有關(guān)：胰腺茁細(xì)胞分泌胰島素不足，琢細(xì)胞分泌胰高血糖素過多；外周組織中的胰島素抵抗，包括肝臟、肌肉和脂肪組織；腸道吸收，腸道菌群和腸道影響血糖控制激素，導(dǎo)致其異常；腎臟對(duì)糖的過度重吸收；神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)葡萄糖代謝的異常調(diào)節(jié)。

史巖[24]報(bào)道，紅豆杉多糖可通過激活大鼠中樞免疫器官中抗氧化系統(tǒng)而發(fā)揮降糖作用。

3 有關(guān)紅豆杉多糖的產(chǎn)品開發(fā)

國家“十二五”規(guī)劃綱要指出：“加強(qiáng)中藥資源保護(hù)、研究開發(fā)和合理利用，推進(jìn)質(zhì)量認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)”，為國家十二五及今后一段時(shí)間中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。由于植物多糖優(yōu)異的高效低毒性和高保濕特性，已被廣泛運(yùn)用到制藥、護(hù)膚品、食品等行業(yè)中，在純天然護(hù)膚行業(yè)，植物多糖是不可缺少的調(diào)和劑[25]。作為珍稀藥用植物紅豆杉，其研發(fā)和生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為紅豆杉中藥飲片、醫(yī)藥中間體（紫杉醇、10-DAB、紅豆杉多糖）、創(chuàng)制新藥（復(fù)方紅豆杉顆粒劑、降尿酸顆粒劑）[26]。孔繁智[27]的報(bào)告指出，紅豆杉多糖具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能及抑制腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移的作用，同時(shí)能增強(qiáng)機(jī)體的耐受力；將紅豆杉多糖作為活性成份的治療有效量的藥物在臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)具有緩解和穩(wěn)定晚期胃癌、肺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌和前列腺癌的療效，具有調(diào)節(jié)機(jī)體T淋巴細(xì)胞功能的作用，有助于使癌癥患者免疫系統(tǒng)發(fā)揮較正常的功能。由于紅豆杉本身是有毒的，但是將紫杉醇與南方紅豆杉總黃酮、總多糖聯(lián)合配伍使用可以達(dá)到增效減毒作用[28]。但目前，紅豆杉多糖在護(hù)膚品、食品領(lǐng)域的應(yīng)用還很少。

4 小結(jié)和展望

4.1 紅豆杉多糖結(jié)構(gòu)特征分析

紅豆杉枝葉莖均可提取出多糖，其提取量為紅豆杉葉多糖躍紅豆杉新枝多糖躍紅豆杉粗莖多糖。紅豆杉多糖的單糖組成均由Rha、Man、Ara、Gal、Glc等構(gòu)成，但因提取位置、提取方式的不同其摩爾比略有不同。紅豆杉多糖的相對(duì)分子質(zhì)量范圍廣，5 800耀178 000 Da。分子鏈構(gòu)型呈多個(gè)鏈狀和棒狀結(jié)構(gòu)，紅豆杉枝葉多糖多為琢型吡喃糖和/或茁型吡喃糖，含有大量1寅3、1寅4、1寅3，5、1寅3，6糖苷鍵。

4.2 紅豆杉多糖生物活性分析

紅豆杉多糖主要通過激活T、B 淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和NK 細(xì)胞以及補(bǔ)體系統(tǒng)來調(diào)節(jié)體液免疫和細(xì)胞免疫，影響蛋白質(zhì)和抗體的合成、免疫信息素（白介素、干擾素等）的產(chǎn)生，以及打破機(jī)體免疫耐受，提高抗原識(shí)別能力等來增強(qiáng)機(jī)體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，并且研究證明，其降血糖作用也與調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能有關(guān)。紅豆杉多糖的抗腫瘤、抗癌作用主要與提高宿主免疫功能、改變細(xì)胞膜生化特性、抗自由基、作用于血管因子等，調(diào)控基因水平和蛋白水平等有密切關(guān)聯(lián)，試驗(yàn)證明可有效抑制S180 肉瘤、Lewis 肺癌、HepA 肝癌和Hela宮頸癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞調(diào)亡，且對(duì)肝臟、腎臟、脾臟等無毒副性作用。紅豆杉多糖還具有減輕MIRI 導(dǎo)致的心肌損傷，保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。

4.3 對(duì)紅豆杉多糖進(jìn)行化學(xué)修飾的展望

常見的植物多糖修飾方法有硒化修飾、硫酸化修飾、乙?；揎椇汪燃谆揎椀萚29]。對(duì)植物多糖進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)修飾多在植物多糖分子結(jié)構(gòu)支鏈上進(jìn)行共價(jià)修飾，即使單組分多糖的分子結(jié)構(gòu)支鏈上的連接鍵斷裂，插入所要修飾的目的基團(tuán)。據(jù)研究證實(shí)，經(jīng)過相應(yīng)化學(xué)修飾后的植物多糖可有效改善其水溶性和生物活性，均可以在其原有藥理作用上得到增強(qiáng)和補(bǔ)充。根據(jù)紅豆杉多糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表明其分子結(jié)構(gòu)包括常見的單糖、糖醛酸或氨基酸殘基，主要是由琢-糖苷鍵和/或茁-糖苷鍵結(jié)合形成的一種吡喃型糖蛋白綴合物，Sevag方法不能完全去除分子中的肽鏈[30]。但目前來看，關(guān)于對(duì)紅豆杉多糖進(jìn)行化學(xué)修飾的研究尚未被發(fā)表，有待于后續(xù)研究。

紅豆杉作為珍稀的藥用植物，其在研發(fā)和生產(chǎn)上都是具有良好的開發(fā)前景的。盡管對(duì)紅豆杉多糖的研究日益深入，但仍存在許多不足，包括：淤紅豆杉多糖分子量范圍大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)的降解分析仍停留在一級(jí)結(jié)構(gòu)上，還有待深入探究；于目前來看，對(duì)紅豆杉多糖進(jìn)行化學(xué)修飾還未有研究。據(jù)文獻(xiàn)證實(shí)，對(duì)植物多糖進(jìn)行化學(xué)改性可有效提高其水溶性和生物活性，降低毒副反應(yīng)，增強(qiáng)藥理作用。因此，可根據(jù)紅豆杉多糖的結(jié)構(gòu)特征考慮對(duì)其采取相應(yīng)的化學(xué)修飾方法進(jìn)行改性，此方面還有待深入探究，為今后更好應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中提供參考；盂大多數(shù)多糖對(duì)免疫抑制類細(xì)菌、病毒等都有抑制或拮抗作用，在畜牧養(yǎng)殖中飼料添加劑_歘=P_的合理使用可以為產(chǎn)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。紅豆杉多糖作為一種綠色安全的飼料添加劑，對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用也使其可以作為免疫增強(qiáng)劑應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中。以達(dá)到提高飼料利用率、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、抑制胃腸道有害菌感染、增強(qiáng)營養(yǎng)成分吸收、促生長、提產(chǎn)量的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許建聞，張力，王占海.東北紅豆杉的特點(diǎn)、功用及園藝設(shè)施栽培[J].中國園藝文摘，2010，26（12）：134-135.

[2] 王國強(qiáng)．全國中草藥匯編[M].人民衛(wèi)生出版社，2014.

[3] 張春椿，李影影，黃孝聞.南方紅豆杉不同部位多糖含量提取分析研究[J].中華中醫(yī)藥雜志，2014，29（8）：2634-2639.

[4] 衛(wèi)強(qiáng)，任定美，李四聰，等.皖南山區(qū)紅豆杉多糖提取、純化方法及單糖組成分析[J].食品科學(xué)，2017，38（16）：190-197.

[5] 原菲，宋麗艷，于榮敏.紅豆杉多糖的分離鑒定和體外抗腫瘤活性測(cè)試[J].中國生化藥物雜志，2011，32（1）：41-43.

[6] Yin Y，Rongmin Y，Wei Y， et al. Structural characterization and anti-tumoractivity of a novel heteropolysaccharide isolated from Taxus yunnanensis[J]. Int J Biol Macromol，2010，82：543-548.

[7] 曹傳英.東北紅豆杉多糖的化學(xué)研究[D].吉林大學(xué)，2007.

[8] 韓飛飛. 紅豆杉多糖純化、結(jié)構(gòu)分析和抗腫瘤活性研究[D]. 浙江大學(xué)，2006.

[9] 鄭寶華.南方紅豆杉葉中活性多糖提取與純化研究[D].浙江大學(xué)，2006.

[10] 張菲菲. 紅豆杉單組份多糖的分離純化，結(jié)構(gòu)分析及抗腫瘤藥效研究[D].浙江大學(xué)，2015.

[11] Chunjian Z，Zhao L， Chunying L， et al. Optimized extraction of polysaccharidesfrom Taxus chinensis var. mairei fruits and its antitumor activity[J].Int J Biol Macromol，2015，75：192-198.

[12] 衛(wèi)強(qiáng)，胡水銀，汪培培，等.皖南紅豆杉莖、葉多糖抑制Lewis 肺癌小鼠腫瘤機(jī)制研究[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，39（3）：36-39.

[13] 宋燕，于杰.南方紅豆杉多糖對(duì)宮頸癌細(xì)胞增殖及凋亡的影響[J].深圳中西醫(yī)結(jié)合雜志，2021，31（18）：10-12.

[14] 鄭造乾. 紅豆杉多糖PSY-1 的抗腫瘤活性及機(jī)制研究[D]. 浙江大學(xué)，2015.

[15] 陳淑增，楊翀，邱丹纓.病原生物學(xué)與免疫學(xué)[M].第2 版.華中科技大學(xué)出版社，2015：9.

[16] Zhu P F，Zhao Y L，Dai Z，et al. Phenoli camides with immunomodulatoryactivity from the nonpolysaccharide fraction of Lycium barbarum fruits[J].J Agric Food Chem，2020，68（10）：3079-3087.

[17] 李循，敖雷，朱婉萍.紅豆杉多糖對(duì)荷瘤小鼠免疫功能的影響[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，22（6）：26-28.

[18] 蔡遠(yuǎn)榛，朱慧民，陳琪，等.紅豆杉多糖對(duì)小鼠免疫功能的影響[J].上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，29（2）：58-60.

[19] 李露露， 朱慧民， 蔡遠(yuǎn)榛， 等. 紅豆杉多糖對(duì)免疫低下小鼠血清IL-2、IFN-γ 的影響[J].中華全科醫(yī)學(xué)，2016，14（12）：2020-2022.

[20] 朱天民，朱慧民，李輝.紅豆杉多糖對(duì)Beagle 犬心肌缺血再灌注模型心肌細(xì)胞凋亡及單核細(xì)胞趨化蛋白-1與NO 表達(dá)的影響[J].中草藥，2010，41（5）：778-781.

[21] 朱慧民，李輝，朱天民，等.紅豆杉多糖對(duì)Beagle 犬心肌缺血再灌注損傷模型心肌NADPH 氧化酶mRNA 及SOD、MDA 的影響[J]. 中草藥，2011，42（5）：935-939.

[22] 李輝，石涵，朱天民，等.紅豆杉多糖對(duì)犬心肌缺血再灌注損傷模型心肌組織損傷及超微結(jié)構(gòu)的影響[J].中華中醫(yī)藥雜志，2012，27（1）：222-226.

[23] 王如濤.紅豆杉單組份多糖的分離，結(jié)構(gòu)特性分析和對(duì)心肌細(xì)胞作用的研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[24] 史巖，王宇峰，郭麗嬌，等.紅豆杉多糖對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用及機(jī)制研究[J].黑龍江醫(yī)藥科學(xué)，2020，43（1）：184-185+187.

[25] 申利紅，王建森，李雅.植物多糖的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（2）：349-352.

[26] 王強(qiáng)，紅豆杉產(chǎn)業(yè)化重要科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)問題研究與應(yīng)用.浙江省，寧波泰康紅豆杉生物工程有限公司，2014-11-30.

[27] 孔繁智，朱婉萍.紅豆杉多糖在制藥中的應(yīng)用[P].浙江：CN1957944，2007-05-09.

[28] 蔡偉，夏苗芬，熊耀康.南方紅豆杉總黃酮、總多糖與紫杉醇配伍增效減毒作用研究[J].世界科學(xué)技術(shù)- 中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2015，17（3）：556-562.

[29] Li H， Wang X， Xiong Q， et al. Sulfated modification， characterization， andpotential bioactivities of polysaccharide from the fruiting bodies of Russulavirescens[J]. Int J Biol Macromol，2020（154）：1438-1447.

[30] 鄭德勇，徐莉，鄭月梅，等.紅豆杉多糖的提取與結(jié)構(gòu)初探[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2012，32（2）：102-106.