许春平,刘帅,孙斯文
(1.河南师范大学,河南新乡453007;2.郑州轻工业学院,河南郑州450000)
不同来源多糖在降血糖降血脂方面的研究进展
许春平1,刘帅2,孙斯文1
(1.河南师范大学,河南新乡453007;2.郑州轻工业学院,河南郑州450000)
多糖分子在降血压、降血糖方面的研究进展进行阐述,旨在为多糖分子药用价值和开发利用提供参考。
多糖;降血糖;降血压;进展
多糖(polysaccharides)又称多聚糖,是一类生物活性广泛的极性大分子聚合物,广泛分布于自然界各类生物体中。在过去的十几年,多糖由于其具有多重的生物学活性、药理学活性及对人体的安全性,已经越来越受到人们的关注。而近年来随着人类生活水平的不断提高以及不良饮食习惯,造成了很多肥胖、高血糖、高血脂患者,人们迫切需要能有效降低人体血脂血糖绿色纯天然药物。长久以来灵芝及冬虫夏草被人们当做降糖降脂类保健食品服用,研究表明这些保健品的主要有效成分就是多糖。随着研究的深入,发现越来越多来源于动物、植物、微生物的生理多糖具有降糖降脂的功效,这引起了人们的极大兴趣,也必将推动关于多糖生理功效研究的不断深入。
迄今为止,约有300多种各类多糖分子从自然界分离出来,其中从植物,特别是从中草药中提取出来的水溶性多糖最为重要。研究发现植物多糖参与了细胞内的各种生命活动,具有广泛的生物学功能[1]。
Kiho等[2]发现人参多糖对正常小鼠及四氧嘧啶糖尿病小鼠均有显著的降血糖作用。王德山等[3]分别用1 g/kg~24g/kg的枸杞子水煎液灌喂高脂血症大鼠10 d,实验结果表明:不同剂量枸杞子液均有降低血液中TC(血清胆固醇)、TG(血清甘油三酯)、LDL-C(低密度脂蛋白胆固醇)的作用,此外还发现枸杞子液具有降低肝内TC、TG的作用。罗琼等[4]发现枸杞多糖能极显著降低血清胆固醇、血清甘油三酯的含量,降脂效率达到100%。左绍远等[5]实验发现,对昆明种小鼠以100、200mg/kg的剂量灌胃螺旋藻多糖(psp),连续10 d。结果发现链脲佐菌素性糖尿病小鼠血糖水平有明显的降低。王庭祥等[6]研究了海带多糖LJPS对糖尿病大鼠血糖、血脂的调节作用,结果发现LJPS能在500mg/kg bw的剂量下明显降低糖尿病大鼠的TG、TC,同时在其降血糖实验中发现,250mg/kgbw的LJPS剂量血糖下降率达到50%。另外,在糖耐量实验中,LJPS被证明能增强糖尿病大鼠对高糖的耐受性。周斌星等[7]做了普洱茶多糖降血糖的研究,结果发现普洱茶多糖能显著(p<0.05)降低糖尿病小鼠的血糖值,另外,高剂量注射组效果要好于低剂量注射组,其差别显著(p<0.05)。张继等[8]从野生白沙蒿种子中提取出一种新型多糖ASP,进一步实验证明,ASP具有显著的降血糖作用(p<0.01),同时ASP能极显著地降低糖尿病小鼠血液中的胆固醇含量(p<0.05)。汪东风[9]研究发现,日本番茶的多糖含量很丰富,用番茶多糖TPS注射7周大小鼠发现正常组和模型组小鼠血糖水平分别降低了13.54%和22.18%。张忠等[10]用马齿苋粗多糖CPP灌胃由四氧嘧啶引起的糖尿病小鼠,结果发现28 d后,处理组小鼠空腹血糖、TC和TG值相对对照组都显著降低了(p<0.05),表明马齿苋多糖具有良好的降血糖、降血脂的功效。
植物多糖生物活性广泛,关于植物多糖的研究方兴未艾,作为药材使用的植物多糖,在降血糖、降血压方面由于其表现出独特活性和低毒效应,正受到人们越来越多的关注。
随着动物类药材研究的日益深入,发现动物体内的一些多糖分子具有多种生物学活性,一些动物多糖在降血脂血糖方面具有一定疗效。动物多糖方面的研究人员可能考虑到从哺乳类动物体内制备的多糖类药物具有病原体污染的可能性,故对哺乳类动物多糖研究较少[11],而目前关于动物来源多糖的降糖降脂作用的相关研究也主要集中于海洋类动物,如海参、鱿鱼、乌贼[11-15]。
动物多糖种类繁多,其中肝素是一种相对简单的粘多糖,主要是是作为动物体内凝血酶的拮抗物质,但也有报道认为低分子肝素长期应用于维持性血液透析患者的透析抗凝,可一定程度的降低高脂血症、改善血脂代谢紊乱。俞钟明[12]研究了肝素钙治疗早期糖尿病肾病的临床观察研究,结果发现肝素钙可降低血液黏度、调节血脂,在用于治疗早期糖尿病肾病方面有一定的疗效。现阶段关于海洋动物多糖的研究相对多些,甲壳素是节肢动物外壳的主要成分,同时也存在于一些藻类、真菌的细胞壁中,魏涛等[13]以实验大鼠为载体研究了壳聚糖的降糖降脂功效,结果发现壳聚糖具有显著的降血脂、降血糖作用。范秀萍等[14]研究毛蚶糖胺聚糖降血脂作用及其机制的初步研究,结果发现毛蚶糖胺聚糖对高血脂实验小鼠的降血脂效果明显,同时具有预防脂肪肝作用,而其作用机制被认为对细胞内胆固醇的合成途径的抑制有关。李英华[15]等研究发现分子量为60 KD的鲨鱼软骨多糖SCP有一定的降血脂作用。其机理一般认为是提高了血管内脂蛋白脂酶活性,并参与了该酶的释放。Girola等[16]研究表明壳多糖可降低动物血液中总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量。徐辉碧等[17]研究了泥鳅多糖(MAP)对链佐星、四氧吡啶分别所致糖尿病的小鼠血糖、血脂水平的影响。结果发现MAP能显著降低糖尿病小鼠的血糖水平,同时MAP还能明显降低糖尿病小鼠血清中总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇含量。钱晋[18]以市售玉足海参胶囊为载体,研究了玉足海参酸性粘多糖对冠心病患者血脂的影响,发现玉足海参胶囊具有一定的降血脂效果,这一效果被认为是胶囊主要成分酸性粘多糖(HL-P)的作用。此外,海星粘多糖、扇贝多糖也表现出较良好的降糖降脂效果[19]。
由动物体内制取的多糖组分,在生物兼容性方面表现良好,无毒且易被生物体分解,兼具降糖降血脂生物活性,因此在生物、医药、食品方面有广泛应用。
微生物代谢产生的多糖主要有细菌多糖和真菌多糖两大类,关于微生物多糖降糖降脂的报道也多数为细菌多糖和真菌多糖,此外还有蓝细菌多糖。但关于蓝细菌多糖的降糖降脂这一方面的研究报道还比较少,只有Hori等[20]在1994年报道了地木耳及其纤维状物质在降低大鼠胆固醇方面具有显著效果,而这种纤维状物质一般认为是多糖类,但其具体成分还不是很清晰。
3.1真菌多糖
真菌多糖是从真菌的子实体、菌丝体或真菌发酵液中提取分离出来的一类具有广泛生物活性的大分子碳水化合物。越来越多的研究表明,作为一种重要的生物效应调节剂,真菌多糖具有较显著的降血糖、降血脂等生理功效。截止目前已发现80余种真菌多糖都可使实验动物模型的血糖浓度明显降低[21]。
Zhai等[22]研究了大球盖菇液体深层培养胞外多糖的降血糖作用,用大球盖菇胞外多糖溶剂灌胃链脲霉素所致糖尿病的小鼠,结果发现较正常组小鼠,糖尿病组小鼠血糖水平下降了37%,而且总胆固醇下降了26%,降糖降脂效果明显。罗少洪[23]做了灵芝多糖调节血糖作用的实验研究,发现用高于100mg/kg的灌胃剂量时,高血糖小鼠的血糖水平明显降低了,在200mg/kg剂量时,正常小鼠的血糖水平也有明显的降低,并刺激胰岛细胞分泌胰岛素,增强高血糖小鼠对糖的耐受力。由此可见灵芝多糖具有显著的降血糖功效。金春花[24]通过对小鼠进行试验发现,灵芝多糖能明显降低高血脂症小鼠血清中的TG含量,延长小鼠凝血时间。申建和等[25]研究发现木耳多糖、银耳多糖和银耳孢子三种真菌多糖可显著降低高脂血症大鼠血清游离胆固醇、甘油三酯、β-脂蛋白、胆固醇酯含量,降低高胆固醇血症小鼠血清总胆固醇含量,并可防止高由胆固醇引起的小鼠高胆固醇血症的形成。Wang JC等[26]发现猴头菇多糖降血糖效果明显,此外对血清中总胆固醇和甘油三酸酯含量也有良好的作用效果。陈旭健等[27]做了红菇多糖的提取及其降血糖、血脂作用的研究,结果发现,给药组小鼠血清中葡萄糖、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯含量较对照组有极显著下降,并且发现高剂量组的效果比低剂量组更好。明建等[28]使用与血脂代谢、肥胖及肿瘤细胞增殖相关的PPARs模型对羊肚菌多糖PMEP-1的生物活性进行了高通量筛选,并对PMEP-1的降血脂作用进行了动物实验,结果证实PMEP-1具有降血脂功效,同时对高脂血症的发生有一定的预防作用。
目前市场上的真菌多糖类保健品也很多,单具有调节血脂功能的就有:调脂灵、山珍清脂康口服液、归宗牌降脂胶囊等,而其有效成分也主要是灵芝、木耳、银耳等真菌多糖。此外还有猪苓多糖片、云芝泰康冲剂、猴头菇冲剂等也表现出良好的市场应用前景[20]。
3.2 细菌多糖
近年来,随着研究人员对细菌多糖生物活性认知程度的不断提高,开发利用细菌生产多糖的研究逐渐开始深入。
细菌发酵所产多糖种类多样,性质各异,细菌多糖主要以三种形式存在:胞外多糖、胞壁多糖和胞内多糖。其中,细菌胞外多糖以其理化性质特别、安全无毒、易与发酵菌体分离及可通过液体深层发酵实现大规模生产的优良品质而倍受关注。
苏理等[29]等使用黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris)作为菌种发酵,得到微生物多糖具有明显抗肿瘤和降血糖血脂功能。张玢等[30]从西藏kefir粒分离出一株具有明显降低胆固醇的乳酸菌KF5,体外实验表明,胆固醇降解率达34.56%,而一般认为发酵乳这一特性与乳酸菌的细胞壁成分尤其是胞外多糖相关[31]。
与动植物多糖相比较而言,细菌多糖便于通过工业化液体深层培养获得,生产周期短,不受季节、天气地域和病虫害条件的制约,因此具有广阔的发展前景。
目前国内外对多糖降血糖、降血脂的研究基本上还处于动物实验研究阶段,而其具体的降糖降脂机理还不是十分清楚,但一般认为认为多糖降血糖的机制主要为以下几个方面:①改善胰岛细胞形态和功能,促进胰岛素分泌。②促进肝脏、肌肉等外周组织和靶器官对糖的利用。③改变糖代谢酶系活性。④提高免疫,清除自由基,降低血糖。随着研究的深入,而多糖降脂作用机理也主要有:①多糖对脂肪酶活性有一定的抑制作用,能减少体内游离脂肪酸的产生;②抑制胆酸与脂类物质结合;③还有一些能减少肠道对脂类物质的吸收。随着人们对多糖的降糖降脂作用研究的深入,多糖的这一生物学功效必将为造福人类做出巨大贡献。
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The Progress on Hypoglycem ic and Hypolipidem ic Activities of Polysaccharide from Different Source
XUChun-ping1,LIU Shuai2,SUN Si-wen1
(1.Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450000,Henan,China;2.Henan Normal University,Xinxiang453007,Henan,China)
The research and progress about the polysaccharide molecules for hypoglycemic and hypolipidemic activities are elaborated to provide the reference for the medicinal value,development and utilization of the polysaccharide.
polysaccharide;hypoglycemic activity;hypolipidemic activity;progress
10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.033
2013-09-13
国家自然科学基金项目[B060806],国家人社部“留学人员科技项目择优支持计划”豫留学函[2010]16号
许春平(1977—),男(汉),教授,博士,从事烟草工程与发酵工程研究。