刺参多糖药理作用研究进展

张月杰，卢明锋，吉爱国

(1.山东理工大学 生命科学学院，山东 淄博 250049;2.山东大学 药学院，山东 济南 250012;3.山东大学 威海国际生物技术研发中心，山东 威海 264209)

刺参(Stichopus japonicus)属于棘皮动物门海参纲刺参科，它是我国北方出产的唯一食用海参，历来被认为是名贵滋补的食品和药材。刺参的生物活性成分主要包括皂苷、胶原蛋白、多肽、多糖、酶类、糖脂类、类胡萝卜素以及铁、锰、锌、硒等微量元素。近年来，刺参多糖和刺参皂苷的研究相对深入。多糖类物质约占干刺参体壁有机成分的6%［1］，具有抗凝血和抗血栓、抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等多种药理作用。本文对刺参多糖种类、结构及其药理作用加以综述，为进一步研究刺参多糖提供参考。

1 刺参多糖的种类和结构

刺参多糖主要有两种［2］:一种是黏多糖或糖胺聚糖，由乙酰氨基半乳糖、葡萄糖醛酸和岩藻糖组成的分支杂多糖，也称为岩藻糖化的硫酸软骨素;另一种是刺参岩藻多糖，由岩藻糖构成的直链均多糖，即岩藻聚糖硫酸酯。两者糖基组成虽不相同，但糖链均富含硫酸基团，含量高达30%左右［3］。刺参多糖硫酸化程度之高，在动物类食品中十分罕见，因此刺参多糖被称为聚阴离子化合物。目前多用蛋白酶水解法来提取刺参多糖，通常采用木瓜蛋白酶或者两种蛋白水解酶联合使用。研究表明胃蛋白酶与胰蛋白酶联合使用的效果要好于单一酶的作用或其与木瓜蛋白酶间的组合，虽消耗时间较长，但多糖得率最高［4］。

Ribeiro等［5］对刺参(Ludwigothurea grisea)多糖结构进行了研究，认为岩藻糖化的硫酸软骨素是其主要成分，刺参多糖是以硫酸软骨素(4－β－D－GlcA－1→3－β－D－GalNAc－1)为主链，高度硫酸化的岩藻糖支链连接于GlcA分子的C－3位(图1)。Kariya等［6］对刺参(Stichopus japonicus)多糖分子中岩藻糖支链进行结构分析，表明岩藻糖基以1－3糖苷键连接;约20%的支链与软骨素主链的GlcA 3－O连接，其余支链连接在GalNAc分子的4－O或6－O上。上述研究表明，刺参体壁多糖类物质的结构与哺乳动物来源的硫酸软骨素E相似，岩藻糖支链通过糖苷键连接于GlcA或GalNAc分子上，硫酸软骨素E主链及岩藻糖支链均连接有不同数量的硫酸酯。

图1 刺参(Ludwigothurea grisea)多糖的结构

2 刺参多糖的药理活性

2.1 抗凝血和抗血栓

刺参多糖作用于凝血过程的多个环节，不仅能够促进血小板聚集，还可以调节凝血因子、组织因子途径抑制剂的表达水平，激活纤溶系统促进血凝块的溶解等。刺参多糖通过调节组织因子、凝血酶调节蛋白等凝血因子的表达使凝血时间延长，还可以通过激活纤溶酶原促进纤维蛋白溶解、抑制纤维蛋白单体间的聚合、改变纤维蛋白凝块结构，从而有利于药物溶栓［7］。因此，刺参多糖在临床上多用于血栓性疾病的预防和治疗。从刺参体壁分离得到的岩藻糖化的硫酸软骨素具有显著的抗血栓功效，口服后同样能够以剂量依赖性方式阻止血栓形成，而且并不影响出血时间，有望成为新型的口服抗凝剂［8－9］。

2.2 抗肿瘤和免疫调节作用

刺参多糖对多种实验动物肿瘤的生长均具有抑制作用，包括MA－737乳腺癌、T－795肺癌、艾氏实体癌、S180肉瘤和乳腺癌细胞等。刺参酸性黏多糖能够抑制人宫颈癌Hela细胞的增殖，作用机制可能与抑制细胞周期因子［10］、下调细胞增殖核抗原的表达、细胞周期阻滞有关［11］;同时刺参多糖促使细胞内钙离子浓度升高［12］、细胞凋亡相关蛋白表达异常，进而诱导Hela细胞凋亡。Lu等［13］发现刺参酸性黏多糖能够抑制HepG2细胞增殖，具时间和剂量依赖性;诱导HepG2细胞凋亡，降低 Bcl－2的表达水平，增加nm23－H1基因的表达;认为刺参多糖可能作为一种潜在的抗肿瘤药物用以治疗原发性肝癌。

采用匀浆灌胃移植性肿瘤模型小鼠的研究表明，日本刺参能全面调节机体的特异性和非特异性免疫功能，控制和杀死肿瘤细胞［14］。玉足海参多糖能明显增加小鼠免疫器官脾脏的重量，促进机体对血中碳粒的吞噬速度，明显改变机体单核－巨噬细胞系统的吞噬功能，是一种作用较强的免疫促进剂，可用于肿瘤病人的辅助治疗［15］。二色桌片参多糖能促进小鼠淋巴细胞增殖，显著增加脾淋巴细胞产生白细胞介素－2(IL－2)的水平，增强小鼠迟发性超敏反应，增加脾脏和胸腺指数，增强细胞免疫，具有较强免疫活性［16］。

2.3 抗病毒

多糖通常无明显的抗病毒活性，但硫酸化多糖常表现出明显的抗病毒活性。刺参多糖的硫酸基含量非常高，超过了传统的补益类中药阿胶、鹿角胶、龟板胶、鳖甲胶等分子中硫酸基的含量。刺参多糖对仙台病毒的主要作用环节是抑制病毒吸附和病毒复制，抗病毒作用随多糖浓度的增加而增强，呈一定的量效关系;且具有体内抗病毒活性，能促进小鼠对病毒感染的免疫应答［17］。罗兵等［18］发现刺参糖胺聚糖浓度在0.25～0.2mg/mL范围内表现出抗Ⅰ型单纯疱疹病毒活性，且具有一定的量效关系。动物实验表明颅内感染的小鼠经刺参糖胺聚糖灌胃后，存活时间延长，死亡数明显减少。蒋泽伟等［19］发现刺参糖胺聚糖能够抑制HepG2.2.15细胞(稳定转染乙型肝炎病毒的人肝癌细胞系)分泌的乙型肝炎病毒表面抗原(HbsAg)和e抗原(HbeAg)，并且存在时间和浓度依赖性，表明刺参糖胺聚糖具有抗乙型肝炎病毒活性。

2.4 对血管内皮细胞的保护作用

日本刺参酸性黏多糖能够明显抑制氧化型低密度脂蛋白(ox－LDL)诱导的人脐静脉血管内皮细胞株(ECV304)的脂质过氧化损伤，显著促进血管内皮细胞增殖;降低细胞内丙二醛(MDA)含量;拮抗ox－LDL引起的血管内皮细胞凋亡，促进血管内皮细胞NO释放量，提高细胞一氧化氮合酶(NOS)活力［20］。研究表明，日本刺参酸性黏多糖对血管内皮细胞脂质过氧化损伤具有明显的保护作用，这种保护作用明显强于大西洋刺参多糖，北极刺参多糖具有同样的作用［21］。

刺参多糖不仅可以改善内皮细胞功能，而且对动脉粥样硬化及经皮腔内冠状动脉成形术后再狭窄也有抵抗作用。复方花刺参黏多糖能显著减轻家兔髂动脉损伤血管的内膜增生和管腔狭窄，延缓粥样斑块的发生和发展。刺参黏多糖处理组家兔动脉的内膜厚度及内膜中膜厚度比均明显减小;血小板源生长因子及转化生长因子β1(TGF－β1)的表达明显降低;Bax表达明显升高。其作用机理与抑制血管平滑肌细胞增殖、抑制生长因子的合成与分泌和促进凋亡有关［22］。采用扫描电镜及透射电镜观察家兔血管成形术后内皮的超微结构，结果进一步证实了刺参多糖具有抑制内膜增生和保护内皮功能的作用［23］。

2.5 对黏附分子表达的影响

王曼玲等［24］发现玉足海参糖胺聚糖可以抑制血小板与人脐静脉内皮细胞的黏附反应，浓度在5mg/mL时抑制作用最为明显。这种作用与血小板黏附分子的表达受到抑制有关，因此推测其可能是一种有效的抗血小板黏附剂。进一步的研究表明，花刺参黏多糖可抑制肿瘤坏死因子(TNF－α)诱导的平滑肌细胞血管细胞黏附分子－1和细胞间黏附分子－1的表达，减少单核细胞与平滑肌细胞的黏附和聚集，这可能对减轻血管壁的炎症反应、延缓动脉粥样硬化发生发展起一定作用［25］。可以看出，刺参多糖能够抑制动脉血管平滑肌细胞增殖，减轻内膜增生及管腔狭窄;促进损伤后人脐静脉内皮细胞的增殖和移位，保护血管内皮［26］;同时抑制黏附分子的表达，有效防治和减轻局部炎症反应。因此，刺参多糖不仅可以用于预防和治疗静脉血栓性疾病，还可以减弱动脉粥样硬化的发生发展和再狭窄的形成。

2.6 调节组织发生

刺参多糖能够抑制平滑肌细胞增殖，同时在肝素结合生长因子存在时能够促进内皮细胞增殖。进一步研究发现，在碱性成纤维细胞生长因子(FGF－2)存在时，刺参多糖显著增加内皮细胞形成新生血管的能力;这种作用依赖于多糖分子中硫酸化岩藻糖支链。另外，内皮细胞增殖并不仅仅是FGF－2体外诱导血管生成的唯一事件，还包括内皮细胞与细胞外基质相互作用等一系列的变化，如整合素分子表达增加和肌动蛋白等细胞骨架的重建等［27］。

采用伤口愈合模型并配合灌胃刺参多糖的研究表明，处理组小鼠伤口能提前2～3 d愈合，且伤口愈合后表面光滑无结痂［28］，提示刺参多糖对伤口愈合具有显著的促进作用。Kariya等［29］从刺参体壁中分离获得分子质量分别为9 000和32 000的两个多糖片段，体外破骨细胞形成实验结果表明，二者均抑制破骨细胞的生长，抑制率分别为99.8%和96.3%。因此，刺参多糖可能成为破骨细胞吸收的抑制剂，有利于减轻类风湿性关节炎和骨质疏松等疾病的症状。

2.7 其他作用

刺参多糖还具有保护β－淀粉样蛋白诱导的皮质神经元凋亡的作用［30］、抑制肿瘤转移及炎性因子招募［31］、有可能成为内源性的钙泵抑制剂［32］等作用。对刺参多糖急性毒理及其安全性评价结果显示，刺参多糖对于实验小鼠的体重、红细胞和白细胞以及肝、肾、脾等脏器器官均没有明显的影响，其半数致死量均大于10 000mg/kg，属于实际无毒物质［33］。

3 展望

在我国，刺参被冠为海八珍之首，历来被认为是名贵滋补的食品和药材。传统中医认为，海参具有滋阴壮阳、生血、补血、利水、主补元气、益滋五脏六腑和祛虚损的功能。刺参多糖的药理活性十分广泛，几乎涵盖当前对人类健康构成威胁的主要疾病，诸如肿瘤、心血管疾病、艾滋病和老年病等。作为天然活性物质，刺参多糖具有副作用小，活性强等优点，而且兼具免疫调节作用，具有良好的应用前景。目前，对其构效关系及作用机制尚缺乏系统的研究。因此，有必要对刺参多糖进行深入的研究，探讨其结构特征，例如分子质量大小、硫酸化程度及硫酸基取代位点等与其药理作用之间的关系，为可能的药物研发提供理论指导。

刺参多糖是由葡萄糖醛酸、乙酰氨基半乳糖、岩藻糖及硫酸基组成的杂多糖。由于组成多糖的单糖糖基之间连接顺序、糖链分支的位置及硫酸取代基的数量和位置等的差异，使不同品种、不同提纯方法所得到的刺参多糖分子质量大小、硫酸基数量及位置等均具有异质性［34］。因此，在深入研究多糖构效关系的基础上，确定刺参多糖的质量标准体系尚需进一步探索。以刺参多糖中特征性的岩藻糖为指标，采用高效液相色谱法对刺参多糖进行定量是一种快速、准确的评价方法［35］。

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