植物多糖应用研究进展

吴祖云+姜豇+刘祝英

摘要：植物多糖广泛存在于生物体中，是生物体重要的营养物质，同时在生命活动中发挥重要的功能，如抗衰老、抗肿瘤、免疫促进、抗炎、抗病毒和降血糖等。本文就近年来植物多糖生物学功能研究进展做了简要评述。

关键词：植物多糖，分离纯化，生物活性

多糖（polysaccharides）又称多聚糖，是一类天然大分子物质，广泛存在于动物、植物和微生物中，是生物有机体内普遍存在的一类生物大分子，目前报道来源于中药的多糖已超过200种，且它们中的大部分都是从植物中分离和提纯得到。近年来，大量药理及临床研究表明，药用植物多糖如牛膝多糖、黄芪多糖、香菇多糖、芦荟多糖、酵母多糖、壳聚糖等是一种良好的免疫调节剂，它能激活免疫受体，提高机体的免疫功能，具备多种生物学功效。

一、多糖的提取、分离与纯化

提取多糖首先要根据多糖的存在形式及提取部位的不同决定在提取之前是否作预处理，对于含大量色素、脂肪酸等脂溶性成分的样品需脱脂，去除单糖、低聚糖等杂质。脱脂后的残渣或不需要脱脂的原料常用水作溶剂来提取多糖，此外按需要也可用碱性水液、氯化钠溶液或1%醋酸溶液作溶剂，温度控制在90-100℃，时间4-6 h，反复提取2-3次。一般植物多糖提取多采用热水浸提法。酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的释放或提取，同时超滤法、超声提取和微波提取也是近年用到的新型提取技术。

用水或稀碱水提取的多糖常含有蛋白质，常用的除蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法或三氯乙酸法，前两者多用于微生物多糖，后者多用于植物多糖。脱除蛋白后，用一定浓度的乙醇沉淀，沉淀物再经过DEAE-纤维素、SenhadxeA25，SenhadxeG50，DEAC-Cellulose等柱层析分离纯化。用乙醇沉淀是一种从溶液中定量回收多糖的简单方法，其原理是多糖溶于热水而不溶于乙醇等有机溶剂，因而可将多糖用乙醇沉淀出来。由于不同性质或不同分子量的多糖沉淀所需的乙醇浓度不同，故乙醇沉淀同样也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离。要根据具体情况使用不同浓度的乙醇，其中需要考虑的包括多糖的浓度及盐浓度。

二、植物多糖生物学功能研究进展

1.增强机体免疫

免疫系统是生命的卫士，是机体的防御系统。包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子，可特异性地或非特异性地清除侵入机体的异物。植物多糖具有免疫增强作用，对非特异性免疫或特异性免疫均有促进作用。多糖本身也可作为一种抗原，刺激机体产生相应的抗体，但作用较弱。用肺炎球菌多糖皮下注射小鼠可刺激小鼠产生特异的免疫球蛋白M（Ig M）抗体，在有霍乱毒素作为佐剂时还可刺激产生特异的免疫球蛋白A（Ig A）抗体。用熟地、当归为主的复合多糖口服250mg/Kg体重用于雏鸡，可使雏鸡免疫器官指数明显升高，能使环磷酰胺所致免疫抑制逆转至正常水平或正常以上的水平，这也表明中药多糖具有免疫调节剂的作用。

研究表明，黄芪及其活性成分对动物的T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞有影响。邱世翠等探讨中药黄芪的强身健体作用，结果表明用黄芪液灌服可显著促进小白鼠脾淋巴细胞增殖和IL-2的产生。Chen等的研究，结果表明日粮中添加200 mg/kg黄芪多糖及200 mg/kg牛膝多糖，可增加脾细胞NO和IL-2的产量，增强脾细胞增生的剂量依赖性。有试验表明，黄芪多糖能影响断奶仔猪细胞免疫进而可作为一种免疫调节剂，其中获得最大日增重的添加水平为381-568 mg/kg黄芪多糖，而免疫应答的最佳水平为324-563 mg/kg黄芪多糖。宁勇等对体外培养正常成人外周血单核细胞的研究则表明，牛膝多糖能显著诱导单核细胞表达TNF-α和IL-6，增加单核细胞胞质内溶酶体量，从而激活单核细胞、增强单核细胞的吞噬作用。

2.抑肿瘤作用

多糖能抑制肿瘤引起的白细胞下降，恢复免疫系统的创伤，起到恢复肝功能、增强骨髓造血功能、抑制肿瘤生长的作用。从中药复方（人参、白术、获菩、甘草、当归等）中提取的复合多糖可显著抑制荷瘤小鼠体内H22肿瘤的生长，提高荷瘤小鼠脾指数、白细胞数，促进脾内的T， B淋巴细胞增殖，对HeLa细胞的增殖有明显抑制作用圈。龙须菜多糖、坛紫菜多糖和毛头鬼伞多糖构成的复合多糖对HeLa细胞生长具有显著抑制作用，并呈剂量依赖性，QRT-PCR检测表明，复合多糖能提高HeLa细胞中凋亡蛋白酶基因caspase-10， caspase-3表达水平，诱导细胞凋亡。通过牛膝多糖对体外培养的人胸腔巨噬细胞，内乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase，LDH）和酸性磷酸酶（Acid phosphatase，ACP）活性的调节作用，以及对人胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的诱导作用，探讨牛膝多糖对活化巨噬细胞的激活作用，发现牛膝多糖能上调胸腔巨噬细胞内乳酸脱氢酶和酸性磷酸酶活性，并能显著诱导胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6，而且对肿瘤坏死因子-α的诱导表达具有显著的剂量效应，所以认为牛膝多糖可诱导巨噬细胞表达细胞因子，并对巨噬细胞具有激活作用。

一些多糖对肿瘤细胞有直接作用。刺五加多糖（APS）可强烈抑制体外培养的小鼠S180和人白血病K562细胞的增殖，其EC50分别为0.38g/L和0.28g/L。对肿瘤细胞的直接作用与多种途径有关：①影响细胞膜的生化特性：肿瘤细胞膜唾液酸含量的变化与肿瘤发生发展有密切关系，茯芩多糖在体外对S180、K562有直接抑癌作用，并使肿瘤细胞唾液酸升高，磷脂减少。茯芩多糖（PPS）使S180与K620、K562细胞膜磷脂脂肪酸组成发生明显改变，干扰膜的肌醇磷脂代谢，明显抑制磷脂酞肌醇转换。②通过促进抗癌细胞素的分泌、IL-2R受体的表达、LAK前体细胞的增生而达到抗肿瘤的作用。③诱导肿瘤细胞凋亡：多糖能使胃癌细胞内的P5基因表达增加和减少bcl-2的表达而影响肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡。

3.抗氧化作用

体内某些抗氧化酶，如超氧物歧化酶（SOD），能与机体代谢所产生的超氧阳离子自由基（O-2）进行歧化反应，将其清除；谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）能清除细胞内的有害代谢产物，如H2O2、OH-、O-2和RO等。王洪伟等研究发现牛膝多糖可显著提高大鼠SOD活性，降低丙二醛（MDA）活性，提高大鼠的抗氧化能力。以果蝇为动物模型研究牛膝多糖组分的抗衰老作用，发现小分子量组分可显著地使果蝇平均体重增加，增幅为3.85%-5.47%，并使果蝇平均寿命延长2.61%-3.16%。唐富天等通过灌胃给药南沙参多糖（ RAPS）可减轻大鼠60Cor射线辐射损伤，提高50天存活率。减少辐射大鼠血清丙二醛（MDA）含量，增加全血中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和红细胞中超氧化物歧化酶（SOD）含量，说明南沙参多糖具有较好的抗氧化作用。应用黄芪多糖100 mg/kg/d能使黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶造成Wistar大鼠离体心脏的氧自由基损伤而导致心脏功能指标明显下降的血流动力学与心肌力学参数恢复正常，说明黄芪多糖可能是通过增强超氧化物歧化酶（SOD）活性，促进氧自由基清除起作用。

自由基学说认为，衰老过程可能就是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤所致。D-半乳糖可导致动物体内的自由基产生过多而引起衰老。研究发现，枸杞多糖和牛膝多糖能提高经100μmol·L-1H2O2处理的人胚肺二倍体成纤维细胞（2BS）细胞的存活率，降低细胞的β半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色阳性率以及丙二醛水平，抑制细胞的单胺氧化酶B（MAO-B）活性，增强SOD活力，起到延缓衰老的作用。所以，植物多糖在动物体内的抗氧化途径可能有两种：一是直接清除体内过多的自由基；二是通过提高动物抗氧化酶活力的间接作用来清除过多自由基。

4.降血糖作用

许多植物多糖有较好的降血糖作用。杨宏莉等研究证实，山药多糖可明显提高体外培养的胰岛细胞存活率，改善胰岛功能。研究报道，高剂量浓度的紫心甘薯多糖能有效调节STZ糖尿病大鼠的糖代谢，显著提高肝糖原合成能力，减少葡萄糖的生成，起到降血糖的作用。党参多糖能显著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠升高的血糖；升高肝糖元含量和血清胰岛素水平；能显著降低糖尿病小鼠血清TC，TG水平，提高血清SOD活性，减少MDA产生；显著抑制小鼠糖异生，有显著改善氢化可的松琥珀酸钠诱导的小鼠胰岛素抵抗的作用。结果提示党参多糖能够显著降低糖尿病小鼠血糖，调节血脂代谢，抑制糖异生，促进糖元合成，改善胰岛素抵抗。李国庆等观察牛膝等中草药活血汤治疗糖尿病周围神经病变的疗效，有益气滋阴，活血通络的功效。糖尿病周围神经病变（DPN）是糖尿病的常见慢性并发症。研究表明牛膝多糖能够降低四氧嘧啶和肾上腺素所致小鼠血糖升高，促进糖尿病小鼠肝糖元合成，而对正常小鼠血糖无明显影响。Mao等研究表明高血糖小鼠灌服黄芪多糖能够减少内质网应激反应，增加胰岛素敏感性而降低血糖。黄芪多糖降低血糖的机制可能是通过减轻内质网诱导的转录因子6（ATF6）活化，逆转ATF6在细胞内转位，抑制肝脏蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的高表达，减轻其肝脏内质网应激而发挥胰岛素增敏作用。

促生长作用

研究表明，添加1.5%黄芪粉显著提高了蛋鸡36-70 d和试验全期的产蛋率（P<0.05），300 mg/kg黄芪多糖组显著提高了蛋鸡第70 d鸡蛋蛋白含量（P<0.05）。余亮彬等在生长育肥猪日粮中添加600mg/T的植物多糖，能显著提高日增重，相比对照组而言，饲料转化率提高了17.29%（P<0.05）。日粮中添加0.6%白术粗多糖不仅能够显著提高平均日增重，还能提高饲料报酬，降低腹泻率。彭颖等使用Hela细胞进行了粘附试验及粘附抑制试验，研究牛膝多糖对大肠埃希菌对细胞的黏附的影响。结果发现牛膝多糖浓度为0.8mg/ml时，对细菌的细胞粘附抑制最为明显，粘附率由（257.0±5.2）个细菌细胞降低到（63.6±3.6）个细菌细胞，牛膝多糖对大肠埃希菌的细胞粘附具有抑制作用，说明牛膝多糖具有调节肠道微生态的潜在应用价值。陈清华等研究结果表明，在断奶仔猪日粮中添加0.05%、0.1%、0.15%牛膝多糖，与对照组相比，日增重提高11.80%，19.90%和14.74%（P<0.05），料肉比分别降低12.42%，8.28%，17.75%和14.20%（P< 0.05）；结果表明在断奶仔猪日粮中添加牛膝多糖能提高断奶仔猪的生产性能。植物多糖能促进动物生长，其机理可能是多糖能有效兴奋胃肠道和促进消化腺酶的分泌，促进血红蛋白、血清蛋白的合成，改善蛋白代谢，提高饲料养分的吸收效率，促进某些酶和激素的分泌，改善动物肠道健康，从而促进物质和能量代谢，改善动物生长性能和饲料报酬。

三、应用前景与展望

我国中草药资源丰富，目前在畜牧生产中使用的陆地中草药大概有1000多种，常用的有200多种，植物多糖具有调节机体免疫、抗肿瘤、促进动物生长等作用，在临床上和畜牧业中具有广阔的应用前景。在畜牧业生产中将植物多糖开发为绿色环保饲料添加剂，这对真正意义上减少抗生素等药物添加剂在饲料中的使用，推进动物饲料“无抗生素化”或尽量少用抗生素的进程，保证畜产品的安全和我国畜牧业可持续发展具有重大意义。

参考文献（略）