多糖类药物的研究进展*

2013-02-09隋玉荣

天津药学 2013年2期

隋玉荣

(天津市药品检验所，天津 300070)

多糖(polyasccharide)广泛的存在于自然界中，是生命科学中除肽链、核苷酸链之外的第3种链状生物大分子。多糖复合物的存在形式多种多样，也决定了其化学结构，性质及生物活性的差异。多糖的糖链结构的不同和改变在分子生物学中具有决定性的作用。另外，多糖的活性与物理性质有着重要关系，其可参与细胞的多种活动，主要具有抗肿瘤、抗自由基活性、抗病毒、抗凝血、调节免疫、降低血糖、抗感染等生物活性，并且具有毒副作用低，临床表现不良反应少。随着化学和生物技术的飞速发展，其结构、生物活性、药理作用以及质量分析控制的研究对于新药的研发显得尤其重要。

1 多糖的来源

多糖主要源于高等植物、动物细胞膜以及微生物细胞壁中。第一类植物多糖类药物是我国研究最多、应用最早的药物之一，广泛的应用于各类疾病的治疗当中。如：人参、枸杞、黄芪、当归、海藻都含有多糖［1］。第二类动物多糖类代表的主要药物有：取自动物的结缔组织肥大细胞的肝素类、从动物软骨中提取的硫酸软骨素、取自黏液组织的透明质酸和来源于动物甲壳的壳聚糖。作为新型的药物替代品的主要是微生物多糖类药物，应用广泛，主要代表的包括银耳多糖、香菇多糖、猴头菌多糖等。据统计，迄今为止已有300多种多糖类化合物从天然产物中分离出来，其中植物的水溶性多糖成为现代生命科学研究的重点和热点之一。

2 多糖结构与生物活性的关系

多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的，含有20个以上糖基的糖链可形成直链多糖、支链多糖、环状多糖。多糖的结构可分为四级结构，活性与这些结构包括硫酸基数量、位置、糖苷键组成、支链分支度、聚合度、金属离子络合、空间构象、分子修饰有很大关系。当其中任意的组成发生变化，其活性可能相应的改变，如抗肿瘤活性的多糖类物质经过硫酸酯化结构修饰后，其抗肿瘤活性增加。每一因素对多糖活性有不同程度的影响，糖苷键的类型、糖苷键的连接方式对活性的贡献较大。具有抗肿瘤活性的多糖所具有的高级结构(尤其是空间构象)，由于受到测试手段的限制，目前研究较少，未来具有很大的研究空间。如白术多糖，熟地黄多糖的研究日渐增多，但作用机制尚不清楚［2，3］，包括最近备受追捧的石斛多糖具有显著的抗氧化、抗肿瘤、调节免疫及降血糖等生理功能，但石斛多糖结构与其功能的关系仍未确立［4］。

3 多糖物理性质与活性关系

多糖的物理性质是直接影响其生物活性的一个指标，如溶解度、黏度、分子大小等。

3.1 溶解度有些多糖如茯苓多糖，不溶于水基本上无抗肿瘤活性，没有抗癌作用。但水解产物或经功能团键合后的多糖，如甲基化，羧基化的改变将增加其水溶性，即拥有了强抗肿瘤活性［5］。

3.2 黏度多糖的黏度是临床上影响药效发挥的关键控制因素之一，与多糖药物的吸收有极强的相关性。大分子裂褶多糖，因高黏度而无法应用于临床，在不改变其基本重复结构基础上，经过解聚，降低分子量和黏度，而保持抗肿瘤活性，成为具有应用前景的抗肿瘤药物。

3.3 分子量分子的大小是多糖具备生物活性的必要条件。多糖进入生物体内发挥生物学活性是进入多重细胞膜起效的过程。以分子量表示分子的大小，其分子量与体积，直接影响着药效。但当分子量低至无法形成产生活性的聚合结构时则失去了药理作用。硫酸酯化多糖的相对分子量在一定范围时，能够抑制HIV诱导的合胞体的形成，抗病毒活性指数最大;当分子量超过一定值后活性将会呈下降趋势。分子量影响了多糖的空间结构，从而导致活性的改变［6］。

4 多糖的药理作用

4.1 抗肿瘤活性多糖类药物的起效途径主要是通过刺激机体的各种免疫活性细胞的成熟、分化和繁殖，恢复机体免疫系统的平衡，进而吞噬、消除癌细胞或诱导肿瘤细胞凋亡。临床常见的有香菇多糖。其制剂香菇多糖注射液联合化疗用药，治疗肺癌晚期患者改善和提高生存期质量［7］。山药多糖主要体现在增强免疫活性细胞的质量和数量、抑制肿瘤转移、抑制肿瘤血管内皮细胞的生长，在放化疗期间的辅助作用［8］。枸杞多糖能够拮抗顺铂诱发的细胞毒性，可作为抗肿瘤的辅助治疗［9］。本文所探讨的具有抗肿瘤作用的多糖种类繁多，高等真菌细胞壁中的β-D-葡聚糖活性最显著，并且具有对机体细胞无直接细胞毒作用的优点：如云芝多糖K、冬虫夏草多糖等。植物性多糖包括银杏叶多糖、甘草多糖、当归多糖、芦笋多糖。另外还有刺参酸性多糖、海藻多糖，对乳腺癌有很强的辅助治疗作用［10］。

4.2 抗病毒活性多糖因为大多由葡聚糖组成，而且葡聚糖主链上的-1，3糖苷键和支链上的-1，6糖苷键为基本结构。所以对艾滋病、疱疹及流感病毒等具有良好的抑制作用。例如大蒜多糖通过抑制抗原的表达、合胞体的形成、抑制逆录酶活性和增强免疫系统功能，起到抗艾滋病病毒作用。香菇多糖、裂褶菌多糖同时兼具有抗癌和抗病毒活性，同右旋糖酐、木糖等一样在硫酸酯化后均有明显的HIV-1抑制活性。而很多种类的海藻硫酸酯多糖也有很强的抗病毒HIV-1活性［11］。

4.3 抗氧化作用多糖抗氧化是和人们生活生命密不可分的，也越来越引起广泛的关注，天然多糖通过提高抗氧化酶的活性、清除自由基等氧化物而发挥抗氧化、抗衰老等作用，刘志国等研究芡实多糖取物可以清除竭性运动后产生的自由基提高机体的运动能力［12］。枸杞多糖是枸杞果实中的活性成分之一，具有卓越的抗氧化功效［13］，在抗氧化治疗的同时可以减少糖尿病并发症。石榴皮多糖提取物具有较强的还原力和清除DPPH自由基能力［14］。

4.4 免疫调节作用在免疫治疗中多糖是一种无细胞毒的免疫促进剂。多糖的免疫调节方式主要通过促进细胞因子生成;激活NK细胞和T、巨噬细胞和T、B淋巴细胞;激活补体系统;促进抗体产生等［15］。具有免疫调节活性的多糖大多常见并被广泛应用除了黄芪、人参、灵芝、党参、银耳、冬虫夏草等各种物质所含的多糖［16］，最典型的代表是香菇多糖，动物试验中还具有免疫调节治疗小鼠疟原虫［17］和微生态菌群失调的功能［18］等多重功效。

4.5 抗辐射作用菌类多糖作为抗辐射保护剂的应用具有很大的研究前景。实验表明：冬虫夏草多糖能提高全身照射一次γ-射线的小鼠的保护指数，对小鼠脾脏和血小板数量及血小板超微结构均有一定的保护作用。黄蘑多糖的辐射防护效果与人参多糖相似，它可以明显提高抗突变、抗幅射、抗遗传损伤作用［19］。

4.6 抗凝活性多糖抗凝活性与分子量，硫酸根的取代位置和含量有关。对多糖抗凝机制研究最多的是肝素，肝素含有独特的五糖结构，是一类重要的抗凝血药物，低分子量肝素相对分子量范围在1000～10 000，具有较强的抗Xa作用和较弱的抗Ⅱa作用，临床用药主要是在抗血栓及抗脑缺血方面，可以降低肝素带来的出血及血小板减少等副作用。如黑木耳多糖是具有抗凝血功效的代表［20］。

4.7 降血糖、降血脂活性大多数真菌多糖降血糖作用主要是加速肝脏的葡萄糖代谢及外周组织对葡萄糖的利用、降低对葡萄糖的吸收等。如壳聚糖不但具有降血糖、降血脂作用，还能调节内分泌，恢复胰岛素的分泌，山药多糖则可以提高受损的胰岛B细胞的功能［21］。另外还有很多兼具降脂降糖作用的如：猴头多糖、木耳多糖、银耳多糖、西洋参多糖。

4.8 其他作用黄精多糖可以改善大脑功能，进而提高记忆能力土党参多糖可抗疲劳［22］，桑叶多糖可抗肥胖［23］。多糖作为介质也是一种重要的分离载体，如葡聚糖、琼脂糖等。壳聚糖可以用于眼科药物载体和人工泪液，壳聚糖纳米粒还是一种有潜力的DNA口服给药载体［24］。而负载多西紫杉醇(DTX)的透明质酸，可提高化疗药对肿瘤细胞的选择性杀伤力［25］。

5 多糖类药物的质量分析

《中国药典》2005年版二部及局颁标准第九册和第十六册收载多糖类药品43个品种。2010年版《中国药典》收载多糖类药物18个品种。多糖类药物的质量分析主要以理化分析为分析手段，来评价多糖类药物的质量优劣。目前多采用物理和化学方法相结合进行多糖结构的测定。首先多糖结构的深入研究，可进一步指导多糖类新药的发现。结构分析的方法除仪器分析如红外、核磁、质谱、气相、紫外等，还有酸、碱水解降解、过碘酸的氧化、甲基化反应等化学方法以及酶解法、放免法等［26］。

5.1 分子量及其分布测定分子量测定作为多糖类药物的重要质控指标已经引起广泛的重视，《中国药典》收载了分子排阻色谱法测定。但采用最多的是HPGPC法具有操作简单、快速、重复性好和样品用量少等特点，在多糖的质量标准中常采用，而和小角度激光散射仪(LALLS)联机，是目前测定多糖分子量及分布最理想的方法［27］。

5.2 含量测定含量测定是质量标准中最主要的质控项目，由于目前缺乏标准品还不能使用HPLC和LPCE直接测定多糖含量。大多所采用的生物效价、元素含量测定法、单糖比色法，专属性不高［28］。实验室控制分析法中常常采用二硝基水杨酸法、苯酚硫酸法［29］等。

6 多糖及多糖类药物研究前景与展望

多糖类化合物的研究目前远远滞后于蛋白质和核酸，药理，药效，结构等方面的资料欠缺，自然界中含有多糖物质的种类众多，不同的产地，不同的部位含量不同［30］，给获得单一高含量组分的多糖带来直接影响。

随着多糖类药物由研发向产业化转化的进程加快，多糖类药物研究已从一般药效学研究逐步的向分子作用机制研究深入进行，从分离和分析技术的更新，到新的分析方法和计算机辅助药物设计的应用，通过构效关系研究的升级进行结构修饰、降解，改进多糖的理化性质和生物活性［28］开发低分子和寡糖药物、海洋资源，寻找到高效的活性多糖。

现在，多糖已成为天然药物及保健品研发中的重要组成部分，位居世界排名前十大制药公司中的九大公司都有糖类药物研发，多糖作为天然的、新型的、高效低毒药物，在提升医学理论和药物创新的研发方面，特别是在威胁人类生命的疾病治疗中具有广泛的发展前景。

1 韦艳丽.多糖类药物基于理化性质的质量分析［J］.中国中医药咨讯，2010，2(30)：113

2 李雯，尹华.白术化学成分的药理作用研究进展.海峡药学，2012，24(3)：9

3 郑晓珂，侯委位，段鹏飞，等.熟地黄提取物体外免疫调节作用实验研究［J］.中国药学杂志，2012，47(24)：1995

4 陈超琴，蒋丽华，赵黎明，等.石斛多糖的研究进展［J］.食品工业科技，2012，33(2)：441

5 赵永新，赵子剑，王邹.羧甲基茯苓多糖脂质体的制备及其包封率的测定［J］.制剂与技术，2013，10(3)：130

6 王樱华，黄文龙，张惠斌.化学修饰硫酸酯化多糖抗 HIV活性研究进展［J］.药物生物技术，2007，14(5)：372

7 赵文英，陈冬云，陈景华.香菇多糖联合吉西他滨+顺铂方案一线治疗晚期非小细胞癌近期疗效与不良反应观察［J］.中国临床药理学与治疗学，2013，18(1)：71

8 高启禹，徐光翠，尚腾飞，等.铁棍山药多糖对PC12及 Hepal-6细胞在体外增殖的影响［J］.河南大学学报自然科学版，2012，42(6)：742

9 张海莲，高丽萍，冷洪涛，等.枸杞多糖提取物对顺铂诱发大鼠肾毒性的影响［J］.食品科学，2012，33(5)：268

10 张月杰，卢明锋，吉爱国.刺参多糖药理作用研究进展［J］.中国生化药物杂志，2012，33(1)：74

11 Clercq E De.Current lead natural produets for theChemotherapy of human immunodeficiency virus(HIV)infect-ion.Med Res Rev ，2000，20(5)：323