植物多糖对神经细胞的保护作用

钟广英，付晓珍，张叶军,2，张志春,3，邹伟，2

1.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116081;2.辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室，辽宁 大连 116081；3.解放军215医院 精神科，辽宁 大连 116300

人口老龄化已成为全球性问题，在我国也日益突出。伴随着人口老龄化的加剧，神经退行性疾病也越来越成为困扰现代人生活的一个重大难题。这类疾病的主要病理变化是中枢神经系统神经元的减少和缺失，从而造成神经功能及认知功能障碍。目前对这类疾病还缺乏行之有效的治疗手段，这已发展成为直接影响个人生活和社会发展的难题。这类疾病多是由于神经细胞氧化-还原平衡被破坏，激发氧化应激，影响细胞的增殖、分化、迁移、凋亡引起的。已有研究表明，植物多糖有广泛的药理活性，如增强免疫功能、降血糖、调节血脂、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老作用等。新近发现，人参、枸杞、黄芪、灵芝等水溶性多糖不仅可维持细胞正常形态和结构，修复受损细胞的形态，而且还能对氧化损伤所致的细胞活力下降、凋亡发生起抑制作用，从而对神经细胞起到保护作用。我们在此简要综述植物多糖对神经细胞保护作用的研究进展,以期为多糖作为治疗老年神经性疾病的补充与替代治疗药物提供理论依据。

1 植物多糖的结构和性质

多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子结构复杂且庞大的糖类物质。凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均称为多糖，包括由1 种类型的单糖组成的葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等，由2 种以上的单糖组成的杂多糖。多糖的生物学功能通常是贮藏生物能和支持结构。但是，细胞膜和细胞壁的多糖成分不仅是支持物质，而且还直接参与细胞的分裂过程，在许多情况下成为细胞和细胞、细胞和病毒、细胞和抗体等相互识别结构的活性部位。其生物合成通常由结合在细胞膜质上的转糖基酶催化完成，利用各种糖苷作为前体。

植物多糖广泛存在于自然界中的多种植物体内，根据它们的存在部位，可分为细胞内多糖、细胞壁多糖和细胞外多糖。细胞内多糖包括淀粉、果聚糖和甘露聚糖；细胞壁多糖有半纤维素和果胶类，胞外多糖主要指树胶和粘胶，成分复杂，主要包括半乳聚糖、半乳糖醛酸、鼠李聚糖、葡聚糖醛酸、甘露聚糖、木聚糖、木葡糖和其他型多糖。

已经证实，许多植物多糖具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗菌、抗病毒、保护肝脏等作用[1]。机体的免疫系统有很强的监视作用，能及时清除异己及体内病变的细胞，起到抗肿瘤作用。其中，树突状细胞在人类特异性免疫过程中被认为是最强的抗原呈递细胞，发挥着举足轻重的作用。新近研究发现，附子多糖能在体外诱导肿瘤患者外周血单核细胞向树突状细胞分化并成熟表达细胞表面分子，促进细胞增殖，进而起到抗肿瘤作用[2]。金针菇多糖、银耳多糖等可显著降低心肌组织的脂褐素含量，增加脑和肝脏组织的SOD活力，从而起到延缓机体衰老的作用[3]。枸杞多糖可降低肝组织的丙二醛含量，提高肝糖原含量，从而提高机体的能量储备，有利于抵抗有害物质对肝脏的损害[4]。

2 植物多糖对神经细胞生长和凋亡的影响

2.1 植物多糖促进神经细胞增殖

许多学者发现，植物多糖对于神经细胞的增殖有一定的促进作用。如白扁豆多糖在一定浓度范围内能促进神经细胞增殖，能抵抗缺氧条件下神经细胞的损伤[5]。菟丝子多糖则可以减少神经细胞的肿胀、萎缩，维持正常神经细胞的数量，促进神经细胞生长，防止细胞核溶解、固缩、消失，防止尼氏体减少及其核崩解，促进神经纤维及脊髓内小血管等的再生，减少神经纤维脱髓鞘样变及减少。Jin 等综述了黄芪多糖的促神经细胞增殖作用[6]。研究还发现，仙人掌多糖可显著减少脑缺血-再灌注皮质及海马神经元的丢失，减轻脑组织形态学损伤，对脑缺血细胞模型具有神经保护作用[7]。

2.2 植物多糖促进神经细胞的分化

近年来，干细胞的研究和应用越来越受到人们关注，促进干细胞向神经细胞的分化成为治疗老年疾病的新方向。研究发现，枸杞多糖可显著减少小鼠缺血组脑梗死体积和神经功能缺损，抑制Bax、细胞色素C、caspase-3的表达量，其功能与线粒体凋亡通路有关。进一步发现，海马细胞提取液和枸杞多糖联合作用可促进海马神经干细胞更好地向神经元分化[4]。通常，骨髓间充质干细胞除具有向中胚层组织细胞如成骨细胞、脂肪细胞、肌细胞分化的能力，还可跨胚层分化成外胚层的神经细胞及内胚层的肝细胞等。Jiang 等发现，地黄多糖能诱导骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞，其在适宜的浓度范围内能更好地促进神经样细胞分化的形成[8]。我国学者也发现枸杞多糖可以诱导人脐血间充质干细胞向神经元样细胞分化[9]。土人参多糖也能够促进PC12细胞的分化。提示植物多糖具有神经营养活性，对神经细胞的分化有促进作用[10]。

2.3 植物多糖抑制神经细胞的凋亡

以往研究表明，多种神经系统退行性疾病都与神经兴奋毒性有关，后者可能是造成神经细胞死亡的“最后通路”。谷氨酸和β淀粉样蛋白（Aβ）是最常见的2 种神经毒性物质。前者一方面通过谷氨酸受体NMDA激活后钙离子内流以及代谢型谷氨酸受体激活引起胞内钙离子释放，导致神经元迟发性坏死，另一方面也可通过P35 裂解成为P25 激活下游神经元的坏死和凋亡通路；后者则主要通过造成神经细胞的钙平衡失调、增加氧自由基以及破坏线粒体的膜电位而引起细胞凋亡。研究发现，马齿苋多糖能够通过抑制神经细胞的凋亡来保护谷氨酸和Aβ引起的神经细胞损伤[11]。褐藻多糖JM 也能明显改善局灶性脑缺血损伤引起的神经功能缺陷，缩小脑梗死体积。它们可显著抑制体外缺糖缺氧损伤导致的神经胶质细胞内钙离子浓度的升高及细胞凋亡，提高神经细胞的存活率。另外有学者还发现，白扁豆多糖也具有抵抗神经细胞缺氧性凋亡的作用[12]。

3 植物多糖对神经细胞损伤的保护和修复机制

3.1 多糖提高神经细胞内的抗氧化水平

机体内许多疾病的发生都与氧自由基损伤细胞有一定的关系。超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）都可以有效地抵制氧自由基对机体的损伤。研究发现，枸杞多糖能显著增强脑缺血再灌注后海马区的SOD 活性，有助于清除大量产生的自由基，减少自由基对大脑海马的损害，同时降低IL-6 的含量，减轻炎性反应，从而对海马缺血再灌注损伤具有一定的保护作用[13]。经香菇多糖处理的SH-SY5Y细胞受H2O2氧化损伤后SOD值上升，提示其能对抗神经细胞内H2O2造成的损伤[14]。

3.2 植物多糖降低神经细胞中乳酸脱氢酶和丙二醛的含量

乳酸脱氢酶（LDH）、丙二醛（MDA）的含量可以反映细胞膜的受损程度，间接地反映细胞的损伤程度。用H2O2损伤体外原代培养大鼠皮层神经细胞模型的实验表明，香菇多糖能显著提高氧化损伤神经细胞的生存率，降低培养液中LDH 的漏出量和一氧化氮（NO）含量，抑制细胞内MDA 的生成，提高细胞内SOD 的活性，起到对神经细胞的保护作用[15-16]。有实验采用Aβ25-35 的阿尔茨海默病（AD）细胞模型观察琐琐葡萄多糖对PC12 细胞损伤的神经保护作用，发现Aβ25-35 损伤细胞前加入琐琐葡萄多糖干预，能提高细胞存活率，减少细胞释放的LDH 含量，改善细胞膜的损伤，降低细胞凋亡率。琐琐葡萄多糖处理组细胞SOD 活性增加、MDA 含量降低，表现出明显的抗氧化活性[17-18]

4 结语

随着社会的老龄化，神经退行性疾病如阿尔茨海默病等的发病率呈逐年上升趋势，其病因及病理机制仍未明确。目前研究认为，神经退行性疾病的发生可能是由于神经细胞的氧化-还原平衡遭到破坏，机体发生氧化应激反应损伤神经系统导致的。前述众多研究表明，植物多糖具有降低或清除自由基的功能，从而保护神经细胞。其机制可能与多糖通过刺激神经细胞产生SOD等抗氧化酶提高抗氧化水平，同时降低细胞内LDH 和MDA 的释放量，从而促进神经细胞增殖、分化，抑制神经细胞的凋亡有关。因此，有必要对植物多糖的神经保护作用机制进行深入研究，以期开发出新型神经保护药物，为人类健康服务。

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