南瓜多糖的多重生理效应研究进展

毕新颖， 王建南， 姜玲玲， 石 芸

(河北医科大学 生物化学与分子生物学研究室， 石家庄 050017)

南瓜是葫芦科植物南瓜的果实，营养全面，具有多种保健和药用价值。南瓜多糖是南瓜中重要的活性成分，是公认的降糖物质。近年的研究发现，南瓜多糖不仅有明显降糖作用，在降血脂、抗氧化、抗肿瘤及免疫增强等方面也有明显功效，表现出广阔的应用前景[1]。本文就南瓜多糖的多重生理效应作一综述，为其进一步开发利用提供理论依据。

1 南瓜多糖的性质和组成

从南瓜中提纯得到的南瓜多糖，粗品为浅黄色，纯品为白色，呈粉末状。易溶于水，不易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。

南瓜多糖的分子量、组成以及各组成成分的含量，用不同的方法进行检测，所得结果并不一致。用聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定南瓜多糖的分子量为1.6×104Da, 而用高效液相色谱法测得其分子量为1.15×105Da[2]。用纸层析法测定南瓜多糖中单糖的种类发现，构成南瓜多糖的单糖包括半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、木糖和葡萄糖醛酸, 薄层扫描显示此5种单糖峰面积的比值为15.09∶40.18∶10.73∶6.56∶26.44, 摩尔比为6∶3∶2∶1∶3；而用高效毛细管电泳法测得其单糖种类为葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖、果胶糖、木糖和鼠李糖，摩尔比为21.7∶18.9∶11.5∶9.8∶4.4∶2.8[3]。

南瓜多糖纯品的水溶液与茚三酮和氨基黑10B反应呈阴性，说明其中不含蛋白质和氨基酸成分[4]。

2 南瓜多糖的降血糖作用

2.1 南瓜多糖的降糖作用

南瓜多糖对糖尿病动物模型有明显的降糖作用[5-7]。用四氧嘧啶(alloxan，ALX)选择性破坏胰岛β细胞诱导的糖尿病大鼠为模型，测定腹腔注射180 mg/kg和360 mg/kg南瓜多糖14 d后的血糖值。结果发现，与对照组相比，注射南瓜多糖后，大鼠的空腹血糖明显下降[8]。大剂量链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)诱导的糖尿病大鼠也发现，用南瓜多糖腹腔注射8周后，大鼠血糖也明显下降[9]。

南瓜多糖的剂量影响其降糖效果。给予ALX诱导的糖尿病小鼠不同剂量的南瓜多糖，结果发现，用高剂量(400 mg/kg)的南瓜多糖灌胃10 d后，与对照组及低剂量(200 mg/kg)组相比，小鼠血糖降低更明显[10]。同样，ALX诱导的糖尿病小鼠给予南瓜多糖灌胃处理，每天灌胃1次，持续灌胃2周，结果发现，与对照组相比，不同剂量的南瓜多糖均使血糖明显降低，而中剂量组效果最好[11]。由此提示，南瓜多糖的降糖效果在一定范围内呈现剂量依赖性。

在临床研究中，石杨等选取了50例2型糖尿病病人对南瓜多糖的临床效果进行了评价，其中30例为治疗组，服用南瓜多糖颗粒剂；20例为对照组，口服消渴丸。通过两组治疗前后空腹血糖、2 h餐后血糖、24 h尿糖定量的比较，发现治疗4周后治疗组疗效较好，2组比较南瓜多糖颗粒剂治疗糖尿病优于消渴丸[12]。

虽然不同研究中，所用南瓜多糖的剂量，处理时间以及给予方式不尽相同，但这些实验均提示，南瓜多糖具有一定的降糖作用。

2.2 南瓜多糖的降糖机制

1)调节胰岛素和胰高血糖素的分泌。胰岛素和胰高血糖素是影响动物血糖的主要激素，它们含量的变化可能是导致血糖变化的直接原因[13]。有研究证实，给予糖尿病模型鼠南瓜多糖后，用放免法检测血清胰岛素和胰高血糖素的含量，与对照组相比，糖尿病鼠胰岛素含量和胰岛素抵抗指数显著下降，胰高血糖素含量显著升高；给予南瓜多糖后，糖尿病鼠血胰岛素含量增加、胰高血糖素降低[9, 14, 15]。表明南瓜多糖可能通过增加血胰岛素和降低胰高血糖素的水平来降低血糖。

胰岛β细胞维持正常的胰岛素分泌与PDX-1基因的正常表达有关[16]。PDX-1是胰岛内分泌细胞群发育的主控基因，又称胰岛素启动因子1、胰岛十二指肠同源盒基因1、生长抑素活化因子1、胰岛素上游因子1等，是由Hox样同源基因编码的在胰岛细胞特异性表达的转录激活因子。长期高血脂、高血糖会下调PDX-1的表达水平，从而减少胰岛素分泌，加重糖脂代谢紊乱[16]。南瓜多糖对PDX-1基因的表达有调节作用。2型糖尿病大鼠给予南瓜多糖后，用PCR技术检测大鼠胰腺PDX-1的表达发现，与对照组相比，糖尿病大鼠胰腺PDX-l mRNA表达量显著降低；给予南瓜多糖后，PDX-l mRNA表达上调，尤以南瓜多糖高剂量组上调最明显[17]。表明南瓜多糖可能通过上调PDX-1的表达来促进胰岛素分泌，从而降低血糖。

2)修复胰岛细胞，改善胰岛细胞凋亡。用ALX诱导的糖尿病家兔模型，甲醛固定胰尾后用碱性品红和桔黄G-亮绿染色发现，胰岛变小，β细胞内颗粒脱失，呈现空泡样变，细胞破坏严重；给予南瓜多糖饲喂后，胰岛恢复正常大小，β细胞未见空泡样变，胞浆内紫红色颗粒明显增多[18, 19]。表明南瓜多糖可以在一定程度上恢复ALX造成的胰岛损伤，保持胰岛β细胞的结构完整。

细胞凋亡是糖尿病胰岛β细胞破坏的主要方式[20]。通过研究南瓜多糖对糖尿病大鼠胰岛凋亡相关基因Fas、Fas-L、Bcl-2、Bax表达的影响，发现南瓜多糖可以降低糖尿病大鼠胰岛组织中Fas及其配体Fas-L蛋白的表达，降低促凋亡基因Bax的表达，增加抑凋亡基因Bcl-2的表达，明显升高Bcl-2/Bax的比值，改善细胞凋亡，从而阻止胰岛β细胞受损，保证胰岛素的分泌[21]。

3)增加血糖的利用。研究表明，给予适量南瓜多糖后，糖尿病大鼠肝糖原和肌糖原含量增加，可见南瓜多糖促进了肝脏和肌肉对葡萄糖的利用，使肝糖原生成增加而输出减少，从而降低血糖[22]。

4)减少糖类物质的吸收。α-葡萄糖苷酶是存在于小肠绒毛细胞刷状缘的一种酶，通过水解α-1, 4糖苷键来促进人体对碳水化合物的消化和吸收。研究发现，南瓜多糖对此酶有显著抑制作用，表明抑制肠道对糖类物质的吸收可能也是南瓜多糖降血糖的机制之一[23]。

3 南瓜多糖的降血脂作用

早期动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)伴高脂血症的大鼠给予南瓜多糖处理后，血清胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白含量较未处理组均明显降低，而高密度脂蛋白含量明显高于未处理组。主动脉形态学观察发现，AS伴高脂血症大鼠血管壁增厚，内膜不光滑，内皮细胞呈连续性缺失，大量单核细胞浸润；给予南瓜多糖后，内膜光滑, 内皮细胞部分缺失，局部有少量单核细胞粘附[24]。表明南瓜多糖能调节脂代谢紊乱，减轻脂质沉积对动脉内膜的毒性和损害作用。

南瓜多糖的上述效果与脂联素基因的表达有关[9]。脂联素是脂肪细胞特异性分泌的一种细胞因子，通过与靶细胞膜上受体结合来发挥作用，最终效应是加强细胞糖异生，减少糖原分解和利用，从而降低胰岛素抵抗[25]。刘洪凤等在对南瓜多糖对2型糖尿病大鼠糖脂代谢和脂联素基因表达的影响的研究中，采用高脂高糖饮食加小剂量STZ注射的方法复制大鼠2型糖尿病模型，证实南瓜多糖可上调脂肪组织脂联素基因的表达，降低胰岛素抵抗，改善脂代谢紊乱[9]。

4 南瓜多糖的抗氧化作用

目前公认，氧化应激是糖尿病发生发展的机制之一[26]。脂质过氧化产物丙二醛(malonaldehyde，MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性是反映机体自由基代谢的重要指标。MDA含量增加，SOD活性下降，表明脂质过氧化反应增强，机体清除自由基能力降低[26]。ALX诱导的糖尿病小鼠，其胰腺、肝脏、肾脏和血中MDA含量增加，SOD活性下降；而给予南瓜多糖灌胃后发现，SOD活性升高，MDA含量降低。表明南瓜多糖可以对抗氧自由基造成的损伤，从而保护组织细胞免遭破坏[11]。一氧化氮(NO)是一种高活性自由基，由一氧化氮合酶(nitricoxide synthase，NOS)催化产生。补充南瓜多糖可降低NOS的活性和NO水平，这表明南瓜多糖能有效改善动物体内的自由基代谢紊乱，提高机体的抗氧化功能，减轻氧化损伤[11, 19, 27]。

另有研究发现，给予南瓜多糖后，AS大鼠血中MDA含量降低，SOD含量升高，表明南瓜多糖的降血脂作用也可能与氧化应激有关，但具体机制还需要进一步证实。

在体外对南瓜多糖的抗氧化应激作用进行研究，支持了上述体内实验的结果。在邻二氮菲-金属铁离子-H2O2体系中，南瓜多糖对羟基自由基有一定的清除能力，且随剂量升高，清除作用加强。用邻苯酚自氧化法测得南瓜多糖对超氧阴离子自由基也有部分清除效果[28, 29]。南瓜多糖的抗氧化效果与提取方法有关。低温提取的南瓜多糖自由基清除率显著高于高温提取的南瓜多糖，且在浓度增大时，清除效果更加明显[30]。水提南瓜多糖对羟基自由基的清除率高于超声法提取的南瓜多糖，而复合酶法与水提法相比，清除效果更好[31]。南瓜多糖分子上均具有还原性的半缩醛羟基，可使具有高度氧化性的自由基还原，从而阻止自由基的连锁反应，这可能是南瓜多糖具有抗氧化作用的主要原因[29]。

5 南瓜多糖抑制肿瘤的作用

小鼠肝癌22(H22)细胞是最常用的小鼠可移植性肿瘤细胞之一，广泛用于小鼠肿瘤模型的制备。给予H22荷瘤小鼠灌胃南瓜多糖，观察南瓜多糖对H22细胞在荷瘤小鼠模型体内的增殖情况，瘤块重量及红细胞免疫吸附肿瘤细胞能力的影响。从肿瘤细胞增殖、瘤重、红细胞免疫功能多项指标的观察表明，南瓜多糖可抑制小鼠H22细胞的增殖，高中低剂量南瓜多糖平均生长抑制率分别为40.3%、33.7%和28.5%，其中高剂量组接近传统抗肿瘤药环磷酞胺的平均生长抑制率；南瓜多糖也可降低荷瘤小鼠瘤重，抑瘤率为55.8%，接近抗肿瘤药安瘤乳的抑瘤率[32]。这些结果表明南瓜多糖具有一定的抑制肿瘤生长的作用，同时，南瓜多糖还可增强红细胞对肿瘤细胞的免疫吸附能力。由此可见，南瓜多糖具有一定的抗肿瘤作用。

6 南瓜多糖增强细胞免疫的作用

包晓玮等通过研究南瓜多糖对正常小鼠免疫功能调节作用的影响，证实南瓜多糖能明显增加小鼠胸腺指数和脾脏指数．具有细胞免疫增强作用，同时，还能明显增加小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞百分率和吞噬指数，有非特异性细胞免疫增强作用[33]。由此可见，南瓜多糖具有免疫调节作用。

7 南瓜多糖的抗疲劳作用

ICR小鼠口服不同剂量南瓜多糖后发现，15 min游泳测试后，小鼠血中乳酸和氨的含量以及肌酸激酶的活性均呈剂量依赖性降低，表明南瓜多糖有明显的抑制疲劳的作用[34]。

综上所述，南瓜多糖来源于南瓜，原料丰富，物美价廉，且具有多重生理效应，有广阔的开发前景。但有关南瓜多糖的研究还不深入，很多机制尚不明确，比如食入的南瓜多糖在消化系统如何被消化和吸收，吸收入血并转运到组织细胞后又以何种形式发挥作用，南瓜多糖在发挥作用的过程中，有哪些分子参与等等，这些问题都是南瓜多糖开发利用道路上的绊脚石，需要进一步研究与探讨。

参考文献:

[1]Fu C L, Huan S, Li Q H. A review on pharmacological activities and utilization technologies of pumpkin [J]. Plant Foods for Human Nutrition, 2006, 61(2):73-80.

[2]张拥军，徐晓晖，李昌敏，等. 活性南瓜多糖的提取与分析[J]. 食品工业科技, 2002, 23(11):19-21.

[3]Yang X, Zhao Y, Lv Y. Chemical composition and antioxidant activity of an acidic polysaccharide extracted fromCucurbitamoschataDuchesne ex Poiret [J]. J Agric Food Chem, 2007, 55(12):4684-4690.

[4]Huang G, Chen Y, Wang X. Extraction and deproteinization of pumpkin polysaccharide [J]. Int J Food Sci Nutr, 2011, 62(6):568-571.

[5]Adams G G, Imrana S, Sheng W, et al. The hypoglycaemic effect of pumpkins as anti-diabetic and functional medicines [J]. Food Research International, 2011, 44(4):862-867.

[6]张拥军, 李 佳, 朱丽云, 等. 不同品种的南瓜多糖对糖尿病小鼠血糖的影响研究[J]. 食品研究与开发, 2009, 30(8):5-7.

[7]朱红艳, 朱 清, 顾锦华, 等. 南瓜多糖降血糖作用的实验研究[J]. 南通大学学报:医学版, 2005, 25(6):418-419.

[8]朱小兰, 黄金华. 南瓜多糖对四氧嘧啶致糖尿病大鼠降糖作用研究[J]. 中国药业, 2007, 16(15):19-20.

[9]刘洪凤, 韩智学, 聂 影. 南瓜多糖对2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗及脂联素基因表达的影响[J]. 中国食物与营养, 2011, 17(3):63-65.

[10]常慧萍. 南瓜多糖的降血糖作用研究[ J ]. 安徽农学通报, 2007, 13 (19):75-76.

[11]盂志卿, 王 玲. 南瓜多糖对糖尿病小鼠血糖值、SOD、MDA的影响[J]. 信阳师范学院学报：自然科学版, 2010, 23(1):75-78.

[12]石 扬, 熊学敏, 曹 珏, 等. 南瓜多糖对血糖调控及2 型糖尿病疗效评价[J]. 中南药学, 2003, 1(5):275-277.

[13]Schaller S, Willmann S, Lippert J, et al. A generic integrated physiologically based whole-body model of the glucose-insulin-glucagon regulatory system [J]. CPT Pharmacometrics Syst Pharmacol, 2013, 14(2):e65.

[14]Li Q H, Fu C L, Rui Y K, et al. Effects of protein-bound polysaccharide isolated from pumpkin on insulin in diabetic rats [J]. Plant Foods Hum Nutr, 2005, 60(1):13-16.

[15]刘丽华, 黄金华. 南瓜多糖对四氧嘧啶致糖尿病小鼠降糖作用的研究[J]. 中国伤残医学, 2007, 15(1):27-29.

[16]Yang B T, Dayeh T A, Volkov P A, et al. Increased DNA methylation and decreased expression of PDX-1 in pancreatic islets from patients with type 2 diabetes [J]. Mol Endocrinol, 2012, 26(7):1203-1212.

[17]刘洪凤, 韩智学, 宋高臣, 等. 南瓜多糖对2型糖尿病大鼠PDX-1 mRNA表达的影响[J]. 中国食物与营养, 2012, 18(2):64-65.

[18]张拥军, 孟祥河, 蒋家新, 等. 南瓜多糖对糖尿病家兔血糖及胰岛组织形态影响的研究[J]. 营养学报, 2008, 30(2):211-215.

[19]朱红艳, 陈 霞, 任亚丽, 等. 南瓜多糖对链脲菌素诱导的大鼠胰岛损伤的保护作用[J]. 中国医院药学杂志, 2007, 27(12):1647-1649.

[20]Yang Y H, Johnson J D. Multi-parameter, single-cell, kinetic analysis reveals multiple modes of cell death in primary pancreatic beta-cells [J]. J Cell Sci, 2013, [Epub ahead of print].

[21]朱红艳, 徐济良, 朱 清. 南瓜多糖对糖尿病大鼠胰岛Fas、Fas-L、Bcl-2及Bax表达的影响[J]. 中国药理学通报, 2009, 25(2):248-251.

[22]张拥军, 孟祥河, 李 佳, 等. 南瓜多糖对糖尿病小鼠降血糖作用的实验研究[J]. 食品与生物技术学报, 2009, 28(4):492-495.

[23]于斐, 李全宏. 南瓜多糖主要成分对α-葡萄糖苷酶的抑制作用[J]. 食品科技, 2011, 36(9), 202-206.

[24]汤龙海, 徐济良, 杨丽云, 等. 南瓜多糖降血脂抗动脉粥样硬化的实验研究[J]. 南通大学学报：医学版, 2006, 26(3):184-185.

[25]Wanders D, Plaisance E P, Judd R L. Lipid-lowering drugs and circulating adiponectin [J]. Vitam Horm, 2012, 90: 341-374.

[26]Matough F A, Budin S B, Hamid Z A, et al. The role of oxidative stress and antioxidants in diabetic complications [J]. Sultan Qaboos Univ Med J, 2012, 12(1): 5-18.

[27]刘 颖. 南瓜多糖对1型糖尿病大鼠的降糖作用及其机制探讨[D]. 北京：军事医学科学院, 2006： 47-50.

[28]Nara K, Yamaguchi A, Maeda N, et al. Antioxidative activity of water soluble polysaccharide in pumpkin fruits (CucurbitamaximaDuchesne) [J]. Biosci Biotechnol Biochem, 2009, 73(6):1416-1418.

[29]柳 红, 张 静.不同南瓜多糖体外清除羟基自由基作用的研究[J]. 武汉植物学研究， 2007, 25(4):356-359.

[30]于 斐, 李全宏. 低温提取南瓜多糖的理化性质及清除DPPH自由基作用[J]. 食品研究与开发， 2011, 32(4):28-31.

[31]Sun J, Yin G Y, Chen L Y, et al. Extraction of pumpkin polysaccharide by complex enzyme method and its antioxidant research [J]. Agricultural Science & Technology, 2010, 11(5):34-37.

[32]王传栋, 蓝 天, 郭效东, 等. 南瓜多糖抑瘤及增强红细胞免疫吸附作用研究[J]. 中国当代医药, 2012, 19(4):17-18.

[33]包晓玮, 李凤鸣, 韩海霞, 等. 南瓜及刺山柑多糖对小鼠免疫功能的影响[J]. 新疆农业科学, 2010, 47(3):508-511.

[34]Wang S Y, Huang W C, Liu C C, et al. Pumpkin (Cucurbitamoschata) fruit extract improves physical fatigue and exercise performance in mice[J]. Molecules, 2012, 17(10):11864-11876.