天然产物多糖对脂肪酶的抑制活性研究进展*

王 雨，孙延平，杨炳友，王秋红，匡海学

（1.黑龙江中医药大学 教育部北药基础与应用研究重点实验室 黑龙江省中药及天然药物药效物质基础研究重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040；2.广东药科大学 中药学院 中药炮制学教研室，广东 广州 512000）

脂肪酶是一种人体必需的酶，能水解脂肪（甘油三酯中的酯键）形成脂肪酸和甘油。大约95%的摄入脂肪被小肠吸收都与消化脂肪酶有关。因此，抑制脂肪酶活性被认为是降低甘油三酯从而发挥抗肥胖的有效途径之一[1]。多糖类成分作为高等植物、动物细胞膜和微生物细胞壁的重要组成部分，在生物体的生长发育过程中发挥着重要的作用。近年来，多糖因其具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗糖尿病和保护肝脏等广泛的药理作用特别是抗肥胖、降血脂活性而受到越来越多的关注，是一类重要的生物活性天然产物[2,3]。本文按多糖对脂肪酶活性的抑制类型分类，对近年来多糖对脂肪酶抑制活性以及部分构效关系进行综述，为开发新天然多糖类脂肪酶抑制剂提供理论基础。

1 多糖对脂肪酶的抑制活性

酶抑制剂活性常用IC50值衡量，IC50通常被定义为抑制率达到50%时抑制剂的浓度，但它还取决于酶抑制剂的抑制类型、抑制常数以及测定IC50值时的实验条件。因此，酶抑制剂活性需要根据其相对抑制力（IC50值）以及抑制类型来综合评估。通常脂肪酶的抑制作用可分为竞争性、非竞争性及混合型3种抑制类型[1]。

1.1 多糖对脂肪酶活性的竞争性抑制

李祥龙等[4]报道了茯砖茶多糖对脂肪酶抑制作用的影响，结果显示，茯砖茶多糖IC50为662.44mg·mL-1，对应的多糖含量为（1.46±0.01）%。Dixon和Lineweaver-Burk分析表明，茯砖茶多糖抑制类型为可逆竞争性抑制。宋田源等[5]从红毛藻中通过水提醇沉方法制备得到红毛藻粗多糖，对粗多糖进行了分离纯化，得到红毛藻粗多糖片段F。片段SF1、SF2和SF3是由片段F进一步分离纯化得到的，其中片段SF1和SF2是由阿拉伯糖、葡萄糖和糖醛酸组成，片段SF3则主要是由半乳糖与葡萄糖组成。将SF1、SF2和SF3对脂肪酶的抑制作用分别进行研究，结果表明，SF1、SF2和SF3对胰脂肪酶均有抑制作用，且随着多糖浓度的逐渐升高，抑制作用逐渐加强。抑制效果由好到差的片段分别为：SF3（IC50为0.50mg·mL-1），SF2（IC50为0.60mg·mL-1）和SF1（IC50为0.69mg·mL-1），其对照成品药Orlistat的半抑制浓度IC50是1.45g·mL-1。可以看出，相对于片段SF1和SF2，片段SF3对胰脂肪酶的抑制作用显著，属于竞争性抑制。多糖发挥脂肪酶的竞争性抑制作用在于部分多糖可以与脂肪酶的活性中心结合形成多糖-酶的复合物，而这种复合物又不会进一步的分解，阻断了酶与底物的结合，降低了脂肪酶活力。这种类型的抑制作用，取决于多糖与底物浓度比例关系，多糖浓度越大，底物浓度越小，形成的多糖-酶的复合物就会越多[5]。

1.2 多糖对脂肪酶活性的非竞争性抑制

高航等[6,7]从莲子红衣粗多糖中分离纯化得到重均分子质量分别为3.78×104D和4.94×104D的中性多糖和酸性多糖两种组分，纯度分别为91.16%和90.24%。中性多糖组分由葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖等4种单糖组成；酸性多糖组分由葡萄糖、木糖、半乳糖、岩藻糖、阿拉伯糖等5种单糖组成。研究莲子红衣粗多糖对胰脂肪酶抑制作用，结果表明，在pH值为7.2、多糖提取物浓度为0.15g·mL-1、反应时间为10min时，抑制效果最佳，此条件下可达到最高抑制率94.61%。其抑制作用类型为非竞争性抑制，抑制常数Ki为73.6mg·mL-1。颜军等[8]用DEAE-纤维素柱层析从苦荞麦多糖（TBP）中获得3个苦荞多糖组分TBP-1、TBP-2和TBP-3。其中，组分TBP-1、TBP-2是由葡萄糖组成的均一多糖；组分TBP-3是由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖组成的杂多糖。经考察，苦荞麦多糖对体外胰脂肪酶具有抑制活性，底物为三油酸甘油酯，苦荞麦多糖的半抑制浓度（IC50）为28.23mg·mL-1，抑制率达到52.17%，抑制常数Ki=43.28mg·mL-1，抑制作用类型为非竞争性抑制[9]。蔡铭等[10]从黑木耳子实体提取的多糖AAP80经多次纯化得到单一多糖组分AAP80-3a。AAP80-3a主要含有D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖，其摩尔比为1∶0.26∶0.15。冉琳等[11]以月桂酸4-硝基苯酯为底物，研究了黑木耳多糖对胰脂肪酶活性的抑制作用，结果表明，抑制效果最好的为组分中的中性多糖组分a，最佳条件时抑制率可达到46.93%，是一种可逆的非竞争性抑制剂，抑制常数Ki为30.32mg·mL-1，根据Dixon和Lineweaver-Burk分析，米氏常数Km为17.68mg·mL-1，最大反应速率Vmax为1.43μmol·min-1。苦瓜多糖由半乳糖、鼠李糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、木糖等6种单糖组成，其摩尔比为2.22∶0.50∶0.11∶0.88∶1∶0.12，多糖含量达51.16%[12]。安欢等[13]考察了苦瓜多糖对脂肪酶体外抑制活性的影响，确定了最佳反应条件为：苦瓜多糖浓度为30mg·mL-1，pH值为7.5，反应时间为15min，反应温度为37℃。此条件下，苦瓜多糖对胰脂肪酶的抑制效果最好，抑制率为51.24%，IC50为29.86mg·mL-1，抑制常数Ki为21.62mg·mL-1，其抑制类型为非竞争性抑制作用。陈永丽等[14]测定桑叶多糖由8种单糖组成，分别为甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸，体外脂肪酶抑制活性研究表明，桑叶多糖对胰腺脂肪酶抑制作用类型为非竞争性抑制，具有较强的抑制活性，半数抑制浓度为10.32mg·mL-1。以上多糖的脂肪酶抑制类型均表现为非竞争性抑制，这种类型是由于多糖与脂肪酶的活性中心以外的某些基团密切结合，所形成的多糖-脂肪酶复合物再与底物相结合，最终形成不会进一步分解的多糖-脂肪酶-底物的复合物，从而表现出脂肪酶非竞争性抑制活性[5]。

1.3 多糖对脂肪酶活性的混合型抑制

裴若楠[15,16]对石花菜粗多糖进行纯化和各多糖组分的分离，得到较纯的GAP1多糖。GAP1主要是由鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖和L-岩藻糖组成，其中以半乳糖含量最高。GAP1的重均分子质量为62651Da，测得GAP1的半抑制浓度（IC50）为1.44mg·mL-1，对照组奥利司他的半抑制浓度为0.12mg·mL-1。表明GAP1对胰脂肪酶可起到一定的抑制作用。GAP1对胰脂肪酶的抑制机制兼具竞争和非竞争性抑制作用的特点，为线性混合型抑制。李祥龙等[4]另外报道了黑茶中其他3种茶多糖对脂肪酶抑制作用的影响，结果显示，抑制效果由好到差的茶多糖分别为：普洱茶茶多糖（IC50为47.57mg·mL-1）、六堡茶多糖（IC50值为64.10mg·mL-1）、康砖茶多糖（IC50值为244.58mg·mL-1），对应的多糖含量为（2.83±0.00）%、（2.32±0.01）%、（2.19±0.01）%。Dixon和Lineweaver-Burk分析表明，3种茶多糖抑制类型相同，均为可逆竞争性与非竞争性混合型。多糖对脂肪酶的混合型抑制作用在于，这些多糖不仅能与底物竞争结合脂肪酶，而且还能与底物-脂肪酶复合物相互作用，形成多糖-底物-脂肪酶复合物，从而表现出混合型抑制作用[17]。

2 多糖纯度的影响

多糖的纯化是研究中不可缺少的环节，从天然物质中提取的多糖可能含有部分的蛋白质、多酚等杂质，分离纯化多糖后，伴随着多糖纯度的提高，多糖对脂肪酶活性的抑制能力也有相应的变化[18]。陈静慧[19]测得铁皮石斛水溶物（ODOP）、铁皮石斛粗多糖（CDOP）及纯度为89.06%的铁皮石斛精制多糖（DOP）的胰脂肪酶活性IC50分别约为2.50、2.00、1.80mg·mL-1。实验证明，在一定浓度范围内，铁皮石斛多糖对胰脂肪酶活性的抑制作用呈浓度依赖性，纯化后的多糖对酶的抑制活性高于纯化前的粗多糖。裴若楠[15,16]采用DEAE-52离子交换柱层析及Sephadex G-200凝胶柱层析分离纯化了石花菜粗多糖（GAP），得到总糖质量分数为92.56%的多糖组分GAP1，两者的半抑制浓度（IC50）分别为226.13、1.44mg·mL-1，对照组奥利司他的半抑制浓度为0.12mg·mL-1。表明石花菜多糖对胰脂肪酶可起到一定的抑制作用，且纯化后的酸性多糖GAP1对胰脂肪酶表现出更为显著的抑制效果。

3 多糖分子量的影响

多糖对脂肪酶的抑制作用可能与其分子量大小有关。Li等[20]以海参为原料，测定当浓度为8mg·mL-1时，4种硫酸化多糖对脂肪酶的抑制活性不同，FCSPG、FCS-Ib、FUC-PG和FUC-Ib的胰酶抑制率分别为（24.13±4.59）%、（6.76±1.11）%、（62.07±3.45）%和（60.92±5.86）%。结果表明，相对分子质量较高的FUC-PG和FUC-Ib对体外胰腺脂肪酶活性的抑制作用较大。He等[21]通过不同的提取方法（加压水提取、热水提取、超声波辅助提取、微波辅助提取）分别获得不同分子量的青稞多糖THb-P、THb-H、THb-U和THb-M。浓度为8.0mg·mL-1时，这4种青稞多糖对胰腺脂肪酶的抑制率分别为（63.20±1.11）%、（58.39±0.98）%、（54.67±1.03）%和（52.65±0.83）%，IC50分别为3.761、4.487、6.423和7.276mg·mL-1，结果表明，具有较高分子量的THb-P对胰脂酶的抑制作用高于THb-H、THb-U和THb-M。Edashige等[22]从4种柑橘品种中提取分离，分别得到含有果胶的高分子量多糖组分和低分子量多糖组分，4个品种均表现出相似的结果：高分子量组分（分子量大于30万）对胰腺脂肪酶活性有很强的抑制作用，而低分子量组分（分子量小于30万）几乎没有抑制作用。

4 结论

综上所述，天然产物多糖对脂肪酶活力的抑制作用可分为竞争性抑制、非竞争性抑制和混合型抑制3种类型，并结合其半数抑制浓度（IC50）、抑制率以及抑制常数（Ki）综合分析多糖的酶抑制活性。伴随对各类多糖的分离纯化，相比纯化前，纯化后的多糖对脂肪酶往往表现出更为显著的抑制效果，因此，多糖纯度成为影响脂肪酶抑制活性重要因素之一。除此之外，多糖的分子量也会影响脂肪酶的抑制能力，这可能与多糖的链构象等因素有关，仍需要进一步的研究其他构效关系因素，包括多糖的单糖组成、糖苷键链接方式等。本文为寻找新的天然多糖脂肪酶抑制剂提供了新的研究方向，使多糖类减肥药物具有更广阔的应用前景。