多糖及石斛多糖研究综述
2013-08-15余刚
余 刚
(武汉商业服务学院体育与马术学院,湖北 武汉 430056)
1 多糖研究综述
多糖是生物高分子家族中的一个最丰富的成员,目前已知的天然多糖大约有300多种,广泛存在于动植物和微生物组织中。根据单体组成的单一性,多糖可分为均聚糖和杂多糖;根据单体的排列,又可分为直链和支链多糖。多糖是生物有机体基本组成成分,和蛋白质、核酸一样,是涉及生命活动本质的三类生物大分子之一,与维持生命的许多重要功能密切相关。它广泛参与了细胞的各种生命现象及生理过程的调节如免疫、细胞间信息的传递与感受细胞的转化、分裂及再生等活动。现阶段人们通过研究能确定的多糖生物学功能主要包括增强和调节机体免疫功能,抗衰老,降血压、降血脂,抗肿瘤,抗病毒,抗辐射等作用。
1.1 增强和调节机体免疫功能
研究发现,部分活性多糖能够增强机体的免疫功能,其机制之一可能是激活机体的补体系统。补体系统是机体非特异性免疫系统的重要组成部分,在机体防御机制中起着至关重要的作用,而活性多糖能通过不同的途径来激活机体的补体系统,如酵母多糖、茯苓多糖、当归多糖等是由替代通路激活补体系统;圆锥绣球多糖则主要由经典途径激活补体系统;酸枣果多糖、车前子多糖、细菌脂多糖、香菇多糖等则可由替代和经典两种途径激活补体系统;香菇多糖能促进机体补体C3的合成,提高血浆C3的含量,还可使荷瘤小鼠已经降低了的补体水平得到恢复。这些都激活了机体的补体系统,从而增强了机体的免疫功能。另外,香菇多糖、淫羊藿多糖等还是理想的免疫促进剂,能够增加机体白细胞和淋巴细胞的数量,还可以提高淋巴细胞转化率和巨噬细胞的活性,增强T细胞和B细胞的免疫功能,刺激细胞免疫应答,对机体免疫器官、免疫细胞、免疫因子等均具有调节作用。此外,某些多糖还可促进机体免疫器官发育,从而增强机体的免疫功能,如王莉等(1999)报道,翠叶芦荟多糖提取物可促进小鼠免疫器官脾和胸腺的增长,并可显著提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬百分数和吞噬指数,因而具有增强机体免疫功能的作用。
1.2 抗病毒
大量研究证实很多多糖具有抗病毒抑制病毒活性的作用,如硫酸多糖的强抗艾滋病病毒的活性,进一步研究还发现硫化多糖能从多个环节和步骤干扰HIV对宿主细胞的侵袭,并对HW有很高的选择性抑制作用;匍扇藻粗多糖具有显著抗I型和Ⅱ型单纯疱疹病毒的活性,可抑制不同的单纯疱疹病毒株,包括标准株、阿昔洛韦抗性株和临床病毒株。这种粗多糖还有一定的抗呼吸道合胞病毒活性,但对流感病毒没有抑制作用;甘草多糖对牛艾滋病毒、腺病毒、柯萨基病毒均有较明显的抑制作用,而红毛五加多糖对水泡性口炎病毒、单纯疱疹病毒Ⅰ型和柯萨基病毒B3型等3 种病毒有明显的抑制作用。
1.3 抗肿瘤
自从1950年发现酵母多糖具有抗肿瘤活性以来,研究人员已分离出许多多糖具有显著的抗肿瘤作用,如茯苓多糖、掌叶大黄多糖、天冬多糖、香菇多糖等。其作用机制可能有以下几个方面:其一,通过抑制机体肿瘤细胞DNA、RNA的合成实现对肿瘤细胞的直接杀伤作用,如茯苓多糖、掌叶大黄多糖、银耳多糖等都是通过此机制实现抗肿瘤作用的;其二,通过清除机体自由基及抗脂质过氧化物活性,或增强机体肝脏SOD活性,进而抑制肿瘤,如茯苓多糖、天冬多糖、南瓜多糖等都是通过此机制实现抗肿瘤作用的;其三,通过增强机体脾、胸腺功能,对抗肿瘤及放、化疗药物对胸腺、脾脏的抑制,如香菇多糖的抗肿瘤作用机理并非直接杀伤肿瘤细胞,而是活化由胸腺产生的淋巴细胞(T细胞)及免疫调节效应器巨噬细胞的诱导和增强作用。
1.4 抗氧化
自由基是指含有奇数价电子并因此轨道上具有一个未成对电子的原子或原子团,可直接损伤机体内各种生物大分子和生物膜,导致机体多种疾病的发生。杨贝等人研究发现,从米邦塔仙人掌中提取的仙人掌多糖对H2O2和Fe2+体系产生的·OH有很好的清除能力,对·OH也有很强的清除作用,说明米邦塔仙人掌多糖具有较强的抗氧化作用。邢东旭、廖森泰等试验发现,桑叶多糖可以显著清除化学模拟体系产生的OH·自由基,是一种优良的OH·清除剂,对DPPH·也表现出一定的清除作用。研究发现,沙棘叶水溶性多糖也具有较强的清除氧自由基活性的作用。此外,桑叶多糖能显著降低H2O2诱导的小鼠肝脏MDA的形成和积累,并存在显著的剂量效应。庞会忠、俞志雄等试验发现华木莲叶多糖对羟基自由基(·OH)的清除率随华木莲叶多糖质量浓度的升高而增大,当质量浓度达100μg/mL时,清除率达68.58%。林桂兰、许学书等发现香菇和鸡腿菇多糖提取物都具有较明显的抗氧化活性,香菇多糖提取物和鸡腿菇多糖提取物浓度为2.5mg/mL时,对超氧阴离子自由基的清除率达到最大值,分别为21.5%和6.9%。
1.5 降血糖、降血脂
研究发现,部分多糖具有降血糖、降血脂的作用。陶美华、曾富华等实验发现无论是各周对血糖水平的测定,还是单次给药试验、糖耐量试验,仙人掌多糖都对链脲佐菌素糖尿病小鼠有明显的降血糖作用,而且仙人掌多糖能改善糖尿病动物的烦渴、多饮、多食症状。罗丽萍、高荫榆等研究了薯蔓多糖(PSPV)对四氧嘧啶致糖尿病小鼠的降血糖作用,实验结果表明,PSPV能明显缓解糖尿病小鼠消瘦和多饮症状,显著降低其血糖值,并存在量效关系,以高剂量PSPV效果最佳;PSPV对正常小鼠的血糖水平无明显影响。此外,研究证实花粉多糖能显著降低大鼠血清中血清总胆固醇含量,但对大鼠血清中甘油三酯和高密度脂蛋白含量作用不明显。
此外,多糖类还具有抗辐射、抗炎、抗消化性溃疡、抗凝血、抗血栓、抗毒物损伤、抗水肿、调节胃肠功能等多种生物活性。
2 石斛多糖研究综述
石斛为兰科石斛属多种药用植物的总称,是一种常用珍贵中药,《神农本草经》将其列为上品。它味甘,微寒,无毒,入胃、肾经,具有益胃生津、滋阴清热、润肺止咳的功效。石斛含有人体所必需的多种有益成分,不仅有清音润喉、滋阴清肺、生津止渴等的特效,还可用于降低心律、血压、减慢呼吸、扩张血管及抗血小板凝集等,具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力等作用。多糖是石斛属植物的主要成分,但较之生物碱、菲类等化合物,石斛多糖的研究起步较晚,研究报道也较少。目前有报道的石斛多糖的生物学作用主要有:降血糖作用,抗氧化、抗衰老作用,抗肿瘤作用,免疫调节作用等4个方面。
2.1 降血糖作用
罗傲霜、淳泽等研究了迭鞘石斛多糖对动物血糖的调节作用,采用尾静脉注射四氧嘧啶造成高血糖动物模型,按高剂量(300mg/kg)、中剂量(100mg/kg)和低剂量(30mg/kg)的迭鞘石斛多糖分别灌胃给药,同时设葡萄糖组和生理盐水组,测定血糖水平。结果表明,迭鞘石斛多糖能显著降低四氧嘧啶高血糖小鼠空腹血糖,增强四氧嘧啶高血糖大鼠的糖耐量,而对正常小鼠空腹血糖和正常大鼠糖耐量没有明显影响。陈云龙、何国庆等实验发现细茎石斛多糖DMP,能显著降低盐酸肾上腺素、四氧嘧啶所致糖尿病小鼠的血糖,增强糖尿病小鼠的负荷糖耐量,但不影响正常小鼠的血糖水平。
2.2 抗氧化、抗衰老作用
熊丽萍、万屏南等运用正交实验设计对水煎法提取石斛中的石斛多糖工艺进行优选,得出了最佳的石斛多糖提取工艺条件,并且利用化学发光法对其进行了抗氧化性能研究。结果显示,在不同的自由基体系下铁皮石斛多糖的作用不同,既有清除作用,也有促进氧化作用。
2.3 抗肿瘤作用
韩国学者报道金钗石斛的地上部分用于镇痛和解热,其乙醇提取液对人体肺癌细胞(A549)、人体卵巢腺癌细胞(SKOV-3)和人体早幼粒细胞白血病(HL-60)细胞株具有显著的细胞毒性。罗傲雪、宋关斌体外培养SMMC-7721和HL-7702细胞,以不同浓度迭鞘石斛多糖、醇提物、水提物作为药物组,并设生理盐水组作为阴性对照,5-Fu组作为阳性对照,MTT法分别测定处理24h、48h、72h后的吸光度值,计算药物对细胞生长抑制率。荷瘤小鼠分别腹腔注射迭鞘石斛3种提取物,连续注射10d,11d眼眶静脉取血,测定血清中MDA含量及SOD活力变化。体外实验发现浓度160μg/mL的迭鞘石斛多糖作用48h,对SMMC-7721细胞的生长抑制作用最强,且对HL-7702细胞的毒害作用较小。体内实验发现,迭鞘石斛多糖能显著增强荷瘤小鼠血清中SOD活力(P<0.01),降低 MDA含量(P<0.01)。研究表明,迭鞘石斛多糖是一种具有潜力的抗肿瘤天然药物。
2.4 免疫调节作用
石斛中的多糖类成分具有增强机体免疫力的作用。从兜唇石斛的茎中提取的AP-1、AP-2、AP-3多糖能使ICR纯系小鼠脾重量、胸腺重量增加,抗体细胞数明显增多,T细胞和B细胞显著增加,抗体细胞数明显增多,T细胞和B细胞显著增殖,具有免疫增强作用。小鼠实验证实,铁皮石斛多糖能够强有力地抵消实验条件下免疫抑制剂环磷酰胺的加入所引起的外周白细胞数的剧烈下降,消除其破坏性的副作用,还能促进免疫系统淋巴细胞产生移动抑制因子,有效地抵消环磷酰胺的加入所引起的提升移动抑制指数的副作用,是一种很有价值的中药类免疫增强剂。
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