當(dāng)歸多糖抗衰老的研究進(jìn)展

王麗平 彭雯

1 當(dāng)歸的藥理學(xué)作用

當(dāng)歸作為一種經(jīng)典的中藥材,為補血、補氣類藥品,傳統(tǒng)意義上主要治療病癥為原發(fā)性痛經(jīng)、月經(jīng)不調(diào)[1-2]、氣虧血虛、便秘等[3]。楊浩宇等[4]的研究提出了使用肉蓯蓉、火麻仁、當(dāng)歸組成的三味小方來治療老年性便秘。當(dāng)歸的藥理學(xué)研究提示,其有效成分具有抗血小板聚集、促進(jìn)造血、改善心血管功能、護(hù)肝保腎、消炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等作用[3,5]。當(dāng)歸的不同部位具有不同的化學(xué)成分和藥理作用,當(dāng)歸中含有當(dāng)歸多糖(angelica sinensis polysaccharide,ASP)、揮發(fā)油、有機酸、無機鹽等多種復(fù)雜的藥效成分[6],其中,ASP是當(dāng)歸的主要活性成分之一,具有多種藥理作用。研究表明,“土當(dāng)歸”的有效成分還具有腫瘤調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)、增強免疫、抗菌、心腦血管保護(hù)等多重藥理學(xué)活性[7]。

2 ASP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物活性

ASP是從當(dāng)歸中提取的一種有效成分,屬于植物多糖,具有多種生物學(xué)活性[8]。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu),ASP可分為相同單糖組合形成的同聚多糖和同種類,及2種及以上單糖組合形成的雜多糖;根據(jù)其溶解特性又分為水溶性多糖和非水溶性多糖,而其中活性多糖大部分為水溶性成分[9]。ASP的活性功能與分子化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、聚合糖組成成分密切相關(guān)。Liu等[10]的研究表明,多糖分子的糖鏈結(jié)構(gòu)決定了促白血病細(xì)胞凋亡的作用;單俊杰等[11]使用不同濃度的乙醇對當(dāng)歸總多糖進(jìn)行分級降解后發(fā)現(xiàn),不同分子量的ASP促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖的作用、誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞分泌免疫調(diào)節(jié)因子的能力、調(diào)節(jié)抗病毒類干擾素水平的能力不一樣,經(jīng)沉淀后分子量較大的多糖部分免疫活性明顯較強。ASP的硒化和硫酸化等不同化學(xué)修飾種類與其免疫活性密切相關(guān)。與未修飾過的ASP相比,硒化后的ASP免疫活性增強,這種增強是通過促進(jìn)疫苗接種受體淋巴細(xì)胞增殖、提高受體血清抗體效價、增加抗病毒干擾素水平來實現(xiàn)的,而且經(jīng)不同ASP劑量干預(yù)的受體表現(xiàn)出的免疫活性也不同[12]。硫酸化的ASP及其衍生物ASP-1顯著提高了外周血CD4+細(xì)胞水平,增加了白血病病毒感染小鼠的胸腺與BMI比值,這提示ASP增加了機體的免疫功能,研究還提示ASP-1可以抑制病毒的復(fù)制[13]。不同類型的單糖含量及組成也能對ASP的生物活性造成明顯影響[14]?？傊?ASP的分子種類、化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子含量、分子組成成分與其藥理作用和生物活性息息相關(guān)。

3 ASP的抗衰老作用

衰老是隨著年齡的增加,機體出現(xiàn)能量代謝減慢,組織、器官結(jié)構(gòu)退行性變化,功能衰退等一系列表現(xiàn)。目前,衰老的主要機制有氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、免疫功能下降、線粒體自噬、端粒學(xué)說、遺傳學(xué)說、激素代謝紊亂等[15]。結(jié)合ASP的藥理學(xué)作用、機體的衰老機制和ASP在衰老中的應(yīng)用研究,其抗衰老機制如下。

3.1 抗氧化損傷 在細(xì)胞的衰老機制中,氧自由基相關(guān)的氧化應(yīng)激是導(dǎo)致衰老的重要原因[16]。ASP能夠清除體內(nèi)的自由基,降低氧化應(yīng)激反應(yīng),從而延緩衰老過程。賈敏等[17]用過氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)細(xì)胞損傷,再給予注射ASP后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞活性得以改善。已有多項研究證實了ASP的抗氧化損傷作用:ASP可降低心肌細(xì)胞中活性氧的水平,從而抑制由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;提高抗氧化酶活性,減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量,減少氧化應(yīng)激反應(yīng);通過增加谷胱甘肽含量,減輕脂質(zhì)的過度氧化,抑制肝細(xì)胞凋亡,減輕氧化應(yīng)激造成的肝臟損傷[18-20]。一項使用ASP干預(yù)衰老模型大鼠的研究發(fā)現(xiàn),ASP通過抑制氧化損傷下調(diào)衰老相關(guān)標(biāo)志物β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)的表達(dá),進(jìn)而延緩細(xì)胞衰老[21]。李雪燕等[22]的研究證實,ASP可能通過提高大鼠腦組織的超氧化物歧化酶(SOD)活性來對抗細(xì)胞的氧化損傷。此外,ASP還可通過抑制氧化應(yīng)激過程,拮抗致衰劑誘導(dǎo)的衰老模型大鼠的多種臟器損傷[23-25]:經(jīng)ASP處理的模型鼠,抗氧化酶活性升高,氧化產(chǎn)物減少,肝細(xì)胞損傷減輕;ASP可提升睪丸組織的總抗氧化能力,減少衰老相關(guān)蛋白的表達(dá),延緩組織的衰老進(jìn)程;使用ASP干預(yù)衰老小鼠,可使小鼠腦部海馬區(qū)組織內(nèi)氧化產(chǎn)物減少,抗氧化能力增加。

3.2 減少細(xì)胞凋亡 衰老過程中,細(xì)胞凋亡速度逐漸增加,導(dǎo)致機體組織、器官功能逐漸衰退。ASP可通過調(diào)控線粒體自噬、保護(hù)線粒體功能、改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激等機制減少細(xì)胞凋亡。ASP通過激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路,抑制神經(jīng)細(xì)胞的凋亡和自噬,減輕細(xì)胞損傷[26]。王艷新等[27]的研究發(fā)現(xiàn),ASP通過阻斷Akt/GSK-3β通路,減輕細(xì)胞內(nèi)氧化損傷,抑制細(xì)胞的凋亡。ASP保護(hù)細(xì)胞的機制是多方面的,其一方面下調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白和因子的表達(dá),改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[28],一方面提高抑制細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)蛋白Bcl-2的表達(dá)[29],除此之外,還可抑制線粒體自噬相關(guān)信號通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[30]。研究證實,ASP從降低衰老標(biāo)志物γ-H2A的表達(dá)、提高細(xì)胞抗氧化能力、抑制細(xì)胞衰老過程中Wnt/β-catenin信號通路的過度激活3個方面發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用,延緩細(xì)胞衰老[31]。

3.3 增強免疫調(diào)節(jié) 伴隨著衰老過程一起發(fā)生的是先天免疫功能的下降,機體免疫系統(tǒng)對外界病原體的抵抗力減弱。隨著對ASP研究的逐步深入,其增強免疫功能的生物活性已得到廣泛認(rèn)可,ASP可促進(jìn)脾細(xì)胞增殖,增加小鼠的脾臟指數(shù),調(diào)節(jié)輔助T細(xì)胞分泌因子水平,調(diào)節(jié)機體的體液免疫和細(xì)胞免疫,維持機體免疫功能的穩(wěn)態(tài)[32-33]。免疫調(diào)節(jié)能力是ASP成分中當(dāng)歸醇沉物的重要生物活性[34]。ASP具有增強免疫細(xì)胞活性、促進(jìn)免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及免疫球蛋白生成的作用,進(jìn)而能提高機體的免疫功能,延緩衰老。ASP可明顯提高卵巢早衰小鼠的免疫調(diào)節(jié)功能[35]。ASP促進(jìn)了淋巴細(xì)胞的增殖,與未進(jìn)行化學(xué)修飾的ASP相比,硒化修飾的ASP免疫活性顯著增強[12]。劉永琦等[36]使用ASP治療鎘污染的大鼠后發(fā)現(xiàn),大鼠體內(nèi)促免疫細(xì)胞因子IL-2含量增加,淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)換能力以及自然殺傷細(xì)胞的殺傷能力均明顯提升。徐露等[37]在ASP抗衰老作用的研究中觀察到,使用ASP干預(yù)后,衰老模型小鼠脾淋巴細(xì)胞數(shù)目、脾臟指數(shù)增加。

3.4 抗炎作用 炎癥刺激是腦神經(jīng)元老化的促發(fā)因素[38],抑制炎癥反應(yīng)也是抗衰老的重要途徑。ASP可通過抑制炎癥因子的釋放,減輕炎癥反應(yīng),保護(hù)機體免受炎癥損傷,從而延緩衰老。一項使用ASP干預(yù)大鼠潰瘍性結(jié)腸炎的研究發(fā)現(xiàn),ASP明顯抑制了炎癥因子及相關(guān)蛋白的表達(dá),從而緩解大鼠結(jié)腸炎癥狀[39]。ASP通過減少TNF-α、IL-6等炎性因子水平,下調(diào)炎癥趨化因子表達(dá),減輕了炎癥的級聯(lián)反應(yīng)[40]。在使用ASP干預(yù)癲癇幼鼠的研究中也監(jiān)測到幼鼠體內(nèi)TNF-α、IL-1β等炎性因子水平下降,同時研究觀察到幼鼠海馬組織細(xì)胞的凋亡率下降,這與ASP調(diào)控了TLR4/NF-κB信號通路,幼鼠海馬區(qū)炎癥反應(yīng)的過度激活得以抑制有關(guān)[41]。ASP治療大鼠關(guān)節(jié)炎的研究表明,大鼠體內(nèi)IL-1β、TNF-α水平與ASP 呈劑量依賴性下降,ASP同時調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路來抑制組織內(nèi)的炎癥反應(yīng)[42]。ASP除了調(diào)節(jié)炎性因子分泌、調(diào)控炎癥通路外,還通過影響腸道菌群分布、加強腸道屏障功能、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等機制發(fā)揮抗炎作用[43]。ASP治療D-半乳糖誘導(dǎo)衰老大鼠的研究證實,ASP可通過減少TNF-α等炎性因子的表達(dá)來抑制慢性炎癥反應(yīng),拮抗衰老[44]。

3.5 調(diào)控端粒系統(tǒng) 端粒學(xué)說一直是衰老機制的著名學(xué)說,隨著細(xì)胞的不停增殖,端粒不斷縮短,導(dǎo)致細(xì)胞線粒體功能障礙以及細(xì)胞衰老,而端粒的長度是由端粒酶控制的[45]。ASP可通過調(diào)節(jié)端粒酶活性、保護(hù)端粒結(jié)構(gòu)延緩細(xì)胞衰老。汪蘭等[44]的研究發(fā)現(xiàn),使用ASP處理后,衰老模型大鼠海馬區(qū)端粒酶損耗速度受到抑制,明顯延緩了大鼠腦組織衰老。這些研究提示ASP可能通過調(diào)控端粒系統(tǒng)來延緩細(xì)胞、組織衰老。

4 結(jié)語和展望

綜上所述,ASP可以通過清除氧自由基、抑制氧化應(yīng)激、減少細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)免疫、抗炎、調(diào)控端粒酶活性、影響端粒酶損耗速度等多種作用機制來保護(hù)細(xì)胞,延緩細(xì)胞、組織的衰老。多糖是一類分子聚合體,ASP分子種類繁多,不同的化學(xué)修飾結(jié)構(gòu)、不同的單糖成分組合影響其生物活性,因此,ASP的分子結(jié)構(gòu)和藥理作用仍有待深入研究和挖掘。天然的ASP產(chǎn)量較低,提純方法復(fù)雜,但其毒理作用小、藥用價值大,有必要對其化學(xué)成分及炮制、提純方法進(jìn)一步研究。

衰老是多因子、多通路調(diào)控的。雖然已有較多研究從抗氧化、抗炎、免疫調(diào)節(jié)等角度證實ASP在致衰劑誘導(dǎo)的衰老模型鼠中的抗衰老作用,但ASP抗衰老的研究仍存在較多可深入探索的領(lǐng)域,有望從ASP的分子種類、劑量水平、分子量大小、化學(xué)修飾結(jié)構(gòu)等多方面探索特定ASP分子在氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞凋亡等相關(guān)信號通路中的具體有效靶點以及作用機制,這將有利于發(fā)現(xiàn)ASP抗衰老治療領(lǐng)域的新理論依據(jù)。總之,開發(fā)ASP抗衰老制劑有望成為防治老年性疾病的新途徑。