生物多糖药理作用的研究概况

陈亚洁，时连根

（浙江大学 动物科学学院，浙江 杭州 310058）

生物多糖药理作用的研究概况

陈亚洁，时连根＊

（浙江大学 动物科学学院，浙江 杭州 310058）

本文简要介绍了生物多糖的分类、提取、纯化和构效关系，并综述了生物多糖药理作用的研究进展，指出今后的研究方向。

生物多糖；药理作用；构效；提纯

多糖是多个单糖分子缩合去水后，以糖苷键结合形成的一类天然高分子碳水化合物，存在于高等动、植物细胞膜和微生物细胞壁中［1］，常以（C6H10O5）n通式表示，40≤n≤3000，聚合度大于10，分子量数千到数百万，广义上包括高分子碳水化合物的衍生物如酸性多糖、糖脂、糖胺聚糖等［2］。

生物多糖是构成生物体的四大基本物质之一，完成多种生命活动，携带有大量生物信息。细菌中的各种荚膜多糖是研究较早且最多的生物多糖，在医药上被成功用作疫苗［5］，引起了人们的广泛关注。经过50年的不断发展，对生物多糖这一重要的生命物质有了很多新的认识，研究也取得了很大进展。我国对生物多糖研究起步较晚，但随着生物学、化学等学科与技术的飞速发展，对生物多糖的认识也不断深入。

1 生物多糖的种类

生物多糖有多种分类方式，在实验研究中常采用按来源进行分类的方式，可分为动物多糖、植物多糖、微生物多糖、藻类地衣多糖等。

1.1 植物多糖

植物多糖是以α–或β–糖苷键将许多相同或不同单糖连接而成的化合物［2］，其分子量从数万至数百万不等，在自然界植物体中广泛存在。其中枸杞、黄芪、茶、胖大海、南瓜、苦瓜、银杏叶等植物多糖，被研究较多并显示出很好的药用价值［3］。

1.2 动物多糖

动物多糖通常存在于动物的组织、器官中，其中能被充分利用的主要有肝素、透明质酸、壳多糖等。肝素一种含硫的黏多糖，以其抗凝血、调节血脂、疏通血管等药理作用，在各种心脑血管疾病的临床治疗中被应用；透明质酸是一种酸性多糖，在润滑骨关节、保护细胞等中起到很好作用，壳多糖存在于虾、蟹、贝壳中，有很好的调节血脂和调节胆固醇的作用，两者在医药领域均具有很好的开发前景［3，4］。

1.3 微生物多糖

药用真菌如灵芝、香菇、云芝、茯苓等的多糖研究既深又广，其中香菇多糖和云芝多糖在临床上作为治疗癌症的辅助药物被使用。此外，酵母多糖、孔层菌多糖也有研究，细菌荚膜多糖在医药上主要用于疫苗［4］。

1.4 藻类地衣多糖

海藻多糖、海带多糖等的抗氧化、免疫调节、降血糖等生物活性相继被报道，冰岛地衣的抗肿瘤作用也有研究报道［1，3］。

2 生物多糖的提取、纯化、结构分析

2.1 分离提取

生物多糖从生物组织中分离提取出来，常采用溶剂提取和乙醇沉淀相结合的方法。溶剂提取又包括酸提、碱提、水提等，并辅助以超声波、微波等处理。乙醇沉淀常采用分级沉淀，乙醇浓度以30%、60%、80%逐渐增加，将多糖按分子量由大到小沉淀出来［5］。

2.2 纯化

纯化包括除去大分子蛋白质和小分子色素、盐离子等杂质。前者常采用Sevage法和酶结合的方法，后者采用电泳、超滤、DEAE-Sephrose、High-Res⁃olution Sephacryl等方法。张安强等用DEAE-Se⁃phrose和High-Resolution Sephacryl相结合的方法，纯化出较均一的猴头菌、孔层菌、金针菇等多糖组分，并进行了结构鉴定［6，7］。

2.3 纯度鉴定

纯度鉴定是后续药理作用实验的基础，采用超离心、高压电泳、旋光测定、凝胶色谱等方法，其中常用的是高效液相色谱和红外色谱分析［8］。

2.4 结构分析

均一的生物多糖组分采用HPLC、FT-IR、GCMS、NMR等进行结构分析。猴头菌、孔层菌、石莼、灰树花等多种生物多糖组分的单糖组分、糖苷键类型、支链特有基团等被相继报道［6，8］。

3 生物多糖的构效关系

生物多糖具有广泛的生物活性，其生物活性取决于分子量、糖苷键型、糖链分支、空间结构、化学修饰等结构。研究表明，生物多糖主链有β（1→3）键，支链有β（1→6）键，通常具有抗癌作用；硫酸化香菇多糖具有抗HIV的生物活性，而天然香菇多糖具有抗肿瘤作用；三股螺旋β（1→3）-D-葡聚糖具有调节免疫作用，三股螺旋的形成要求多糖分子量大于9.0×104D，而三股螺旋的稳定又依赖于β（1→3）糖苷键；硫酸化白多孔菌多糖能增强淋巴细胞增殖和巨噬细胞吞噬功能，并且随取代度和剂量的增大而增强［2］。

中国文章学会第二十九次学术年会于2013年5月18日-19日在江西上饶师范学院隆重召开。本次年会到会学者28人，收到论文近30篇。到会人数不多，但代表面广，从年龄上看，有学会的创办者、早已退休的学术耆老，有学养深厚、学术专精的专家教授、有年富力强朝气蓬勃的年轻学者；从与会者的职业上看，有大学里从事文学、文章学、文学批评、写作等领域教学科研的教授，有教育出版界精英，以及优秀中学语文教师。论文数量不多，但是视点多，视野开阔，视角新颖，颇多具有开创性的佳作。

4 生物多糖的药理作用

生物多糖的研究不断深入与发展，现已成为生命科学中最为活跃的领域之一，前景十分广阔。

大量的药理和临床试验表明，生物多糖具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、降血糖等多种生物活性［9］。

4.1 抗氧化作用

自由基代谢失衡是引发生物体衰老、癌变、炎症、免疫性疾病等的主要原因之一。为此，提高机体的抗氧化能力，就成为了对抗此类疾病的有效措施。

Lin等用DEAE-Sepharose从溪黄草（Rabdosia⁃serra）的茎和叶中分别分离出三个多糖组分：RSLPI、RSLP-II、RSLP-III和RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III，氧自由基吸收能力测定结果显示，RSLP-I、RSLPII、RSLP-III的抗氧化作用强于 RSSP-I、RSSP-II、RSSP-III，并且其间的单糖摩尔比和糖苷键连接存在显著差异，表明多糖的化学组成、结构与其抗氧化作用有很大联系，并且中性多糖的抗氧化作用强于酸性多糖，这为抗氧化药物的筛选提供了很好的科学依据［10］。

环孢霉（CsA）在器官移植领域是很好的免疫抑制剂，但对肝脏存在很大的毒性。Anthony Jose⁃phine等从马尾藻（SargassumWightii）中分离出一种硫酸多糖，对CsA诱导的氧化性肝损伤具有减轻作用，其作用可能是通过缓解CsA诱导的氧化应激、形态学变化、血脂改变、细胞内大分子损伤等来实现的，预示该硫酸化多糖可以在使用CsA时作为一个肝保护药［11］。此外，该研究者在2006年研究CsA诱导的肾损伤时，用该多糖组分实验取得了与以上一致的效果。

Tehila等从紫球藻中分离出一种硫酸多糖，发现该多糖对FeSO4处理过的3T3细胞（Swiss系小鼠胚胎细胞株）形态恢复有明显的促进作用，表明该多糖具有抗氧化作用。

此外，从桦褐孔菌（Inonotusobliquus）［12］、丹参素［13］、海带［14］等的多糖提取物，均具有抗氧化作用。

4.2 免疫调节作用

机体的免疫机制在抗病、抗衰老等方面都发挥很重要的作用。Xie等在研究白术（Atractylodismac⁃rocephalaeKoidz）多糖（RAMPs）调节小鼠肠道粘膜免疫中发现，RAMPs能增加血液特异性免疫球蛋白（IgG）的产生，增加肠道免疫球蛋白A、mRNA（TGF-α、IL-6、TNF-β、IgA+、十二指肠上皮淋巴细胞的产生，肠道产生的初次免疫消退很快，但会刺激机体特异性免疫的产生，但RAMPs作为口服免疫调节药物还需进一步分子机制的研究［15］。

此外，紫芝多糖［17］、菖蒲多糖［18］、红球藻多糖［19］、石莼多糖［20］等也显示出免疫调节作用。

4.3 抗肿瘤作用

癌症是世界范围内死亡率很高的疾病，威胁着数百万人的生命，其产生因素很多，发生的地区差异很大，目前较常用的治疗方法是手术切除和化学治疗。但化疗不仅仅对肿瘤细胞有杀灭作用，对正常细胞也有杀伤作用，副作用很大。生物多糖对肿瘤细胞的抑制作用明显，但对正常细胞没有明显杀伤作用，为此在临床上得到广泛应用。

Yang等研究油菜花粉（pollen ofBrassica na⁃pusL）的体内抗肿瘤作用，发现油菜花粉多糖（LB⁃PP）对荷肉瘤小鼠和黑色素瘤小鼠的肿瘤重量、体积具有减轻、减少的作用，且呈浓度依赖型；增强脾脏和胸腺的相对重量、自然杀伤细胞的活性、巨噬细胞的作用、淋巴细胞的增殖、抗体和血液溶血抗体的产生；结果表明LBPP对肿瘤细胞具有抑制作用，可能是通过调节免疫和补血作用来实现的［21］。

Xue等研究了层孔菌（Phellinus baumii）菌丝的水提多糖（PB）对人肝癌细胞HepG2和小鼠巨噬细胞RAW264.7的体外作用，发现PB在一定浓度范围内对RAW264.7生长有明显促进作用，而对HepG2有明显抑制作用；能增加NO产生量并呈浓度依赖型；显著增加RAW264.7中的IL-1b、IL-18，IL-6、IL-12p35和IL-12p40的mRNA产生量；使HepG2细胞周期停滞在S期，并且从24 h到48 h显著增加，而细胞凋亡在48 h显著增加；结果表明PB对HepG2具有体外抑制作用，其中包含有免疫调节作用［22］。

HasemHabelhah等研究了云芝多糖（Polysaccha⁃ride K，PSK）诱导的超氧化物歧化酶（Mn-SOD）在肿瘤组织中的作用和对QR-32肿瘤细胞恶性增值的抑制作用，发现PSK能明显抑制QR-32细胞生长，显著增多QR-32细胞中Mn-SOD的产生量以及IFNγ的mRNA和蛋白表达量，减少TGFβ和TGFβ的表，结果表明PSK是在共同作用Mn-SOD、IFNγ、TGFβ和TGFβ下抑制肿瘤细胞增殖的［23］。

此外，小叶蕨藻多糖［24］、匙羹藤多糖［25］、地榆多糖26］、灰树花多糖［27］等的抗肿瘤作用也有研究。

4.4 降血糖作用

胰岛素依赖型糖尿病是由于分泌胰岛素的胰腺β细胞损伤所致，致病因素很多，发病率很高。ByungRyong Lee等研究了茶树菇（Agrocybechaxin⁃gu）多糖对链霉素（STZ）诱导的糖尿病的体内、体外作用，发现茶树菇多糖对大鼠胰岛瘤细胞（RINm5F）生长无抑制作用，能显著减少NO产生量、iNOS表达量和mRNA表达量，且呈浓度依赖型；能显著降低糖尿病模型大鼠血糖水平，显著减少iNOS表达量，胰腺损伤得到修复，结果表明茶树菇多糖具有成为糖尿病治疗药物的潜力［28］。

Guoqing Zhang等探究了蛹虫草对链霉素（STZ）诱导的大鼠糖尿病的治疗作用，发现多糖粗提物具有降血糖作用且呈浓度依赖型，同时比其他药用真菌冬虫夏草、蒙古口蘑、雷丸多糖的作用更强；在STZ注射前24 h给小鼠口服多糖粗提物（40 mg/kg），则STZ诱导后的血糖浓度明显降低，结果表明蛹虫草多糖是一种防护和治疗糖尿病的潜在药物［29］。

此外，从大球盖菇［30］、黑色粘玉米［31］等中分离出的多糖具有降血糖作用。

4.5 其他

生物多糖还有很多其它药理作用，如抗炎症、抗病毒、抗凝血、降血脂等［15］。

5 结语

近年来，生物多糖的研究涉及动物、植物、真菌、细菌、藻类地衣等领域，具有生物活性的多糖不断被发现、鉴定，其药用、保健价值日益引起重视。

生物多糖的研究大部分集中在提取、纯化、药理作用、鉴定和初步的机理研究。为了生物多糖能在疾病预防、治疗方面的应用，体内实验、药理作用机理研究、活性的相互作用、结构与药理作用的联系等相关工作，有待开展。

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Research Progress in Pharmacological Effects of Biological Polysaccharides

CHEN Ya-jie,SHI Lian-gen＊
(College of Animal Sciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310058,China)

In this paper,we briefly introduced the classification,extraction,purification,and structure-activity relationships of biological polysaccharides,and also reviewed the progress of pharmacological effects,then pointed out the future perspectives in this field.

biological polysaccharides;pharmacological effects;structure-activity;extraction and purification

Q539

A

0258-4069［2017］03-015-05

国家自然科学基金项目（31572462，31272375）

陈亚洁（1989-），女，河南开封人，博士研究生，主要从事蚕桑生物反应器与资源学研究。E-mail：yajiesw@126.com

时连根，男，教授，博士生导师。E-mail：slgsilk@zju.edu.cn