党参多糖及其结构改性对免疫调节作用影响的研究进展

郝艳艳 聂春霞 武晓伟 刘聪 郝旭亮

[摘要] 党参为桔梗科多年生草本植物党参、川党参、素花党参及同属多种植物的根。党参多糖类成分是其主要活性成分，具有调节免疫、促进造血功能、抗氧化、耐缺氧、抗疲劳等功效。近年来关于多糖及其改性后对免疫功能调节相关研究成为多糖研究的热点。本文综述了党参多糖及其结构改性对免疫调节作用的研究进展，以期为后续党参多糖的开发应用及开展多糖改性对机体免疫调节的研究提供思路。

[关键词] 党参多糖；改性；免疫调节；研究进展

[中图分类号] R284 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）10（a）-0025-04

Research progress of Codonopsis pilosula polysaccharide and its structure modification on immune regulation

HAO Yanyan1 NIE Chunxia2 WU Xiaowei1 LIU Cong1 HAO Xuliang1

1.Chinese Traditional Medicine Prescription Institute， Shanxi Provincial Academy of Traditional Chinese Medicine， Shanxi Province， Taiyuan 030045， China； 2.Traditional Chinese Medicine College， Shanxi University of Chinese Medicine， Shanxi Province， Taiyuan 030619， China

[Abstract] Codonopsis pilosula is the root of perennial herbaceous codonopsis pilosula， Codonopsis pilosula， Succulent Codonopsis pilosula and other species in the same genus. Codonopsis polysaccharide component is its main active ingredient， which has functions of regulating immunity， promoting hematopoietic function， anti-oxidation， anti-anoxia， anti-fatigue and other effects. In recent years， studies on the regulation of immune function by polysaccharides and their modification have become a hot topic in the research of polysaccharides. This article focuses on the research progress of polysaccharides and their structure modification on immunoregulation of Codonopsis pilosula， which is commonly used in traditional Chinese medicine， in order to provide a basis for subsequent development of Codonopsis pilosula polysaccharides.

[Key words] Codonopsis pilosula polysaccharide； Modification； Immunomodulation； Research progress

多糖在自然界中蘊藏丰富，种类繁多。天然多糖化合物作为一种免疫调节剂越来越多地用于各种疾病的治疗和康复。多糖的活性与其分子结构存在密切联系，研究发现，采用硫酸化[1]、金属离子络合[2]、羧甲基化[3]、乙酰基化[4]等方法对多糖分子结构调整后，可以提高或赋予多糖新的生物活性。党参为我国常用的传统中药，具有补中益气，健脾益肺之功效。党参多糖是其有效成分之一。同其他药用植物多糖一样，党参多糖也具有广泛的药理作用。现代药理研究表明：党参多糖具有增强机体免疫[5]、清除体内自由基[6]和促进血液再生[7]等功能。近年来，随着植物多糖改性研究的日益趋多，有关党参多糖的改性研究也得到了迅速发展。当前研究主要集中在对党参多糖的硫酸化[8]与硒化[9]修饰。本文综述了近几年有关党参多糖结构改性及其对免疫调节作用的影响研究进展，为党参多糖的综合利用以及其他植物多糖研究提供依据及参考。

1 党参多糖修饰

1.1 党参多糖的硒化修饰

硒是生命活动的必需元素，天然硒多糖一般多存在于植物[10]或微生物中[11]，含量极低。目前，多糖硒化修饰和化学合成等方法是获得大量硒多糖的主要途经。硒化修饰是以亚硒酸及亚硒酸盐为修饰剂，使硒元素与多糖中的单糖上两个顺式相邻羟基在一定条件下形成五元环的亚硒酸酯多糖（图1）。

硒多糖的化学结构有别于普通多糖，形成了特殊的硒氧键（O=Se=O）[12]，构成氧化酶的活性中心，增强机体的抗氧化能力和抵抗力。硒化修饰提高了微量元素硒的利用率，充分利用了硒元素及多糖自身的生物活性。此外，硒化后的多糖同时具有无机硒的活性及多糖的生理功能，与普通多糖比较，生物活性提高，更利于被机体吸收利用[13]。

1.2 党参多糖的硫酸化修饰

硫酸化修饰是多糖修饰中常见的方法之一，也是提高多糖免疫活性的有效途径之一。硫酸化修饰[14]是用硫酸中的SO3H+取代多糖分子中羟基末端、羧基末端或氨基末端的H+，使普通多糖转变为的硫酸多糖（图2）。修饰后的硫酸多糖与原有多糖相比，能够更有效地刺激巨噬细胞和淋巴细胞的增殖，增强细胞因子的分泌。

同时，硫酸化修饰的中SO3H+对H+的取代度对硫酸多糖的免疫活性也有较大影响。硫酸化修饰增强了多糖的免疫活性，主要体现在刺激脾淋巴细胞和巨噬细胞的增殖、细胞因子的分泌等方面[15]。

2 党参多糖改性对免疫调节功效的影响

2.1 对免疫器官的影响

胸腺和脾脏是机体重要的免疫器官：胸腺最主要的功能是产生T淋巴细胞，是T细胞分化成熟的场所，而脾脏是机体细胞免疫和体液免疫的中心。机体免疫力的高低与体内胸腺和脾脏的发育状况密切相关，而脏器指数是衡量胸腺与脾脏发育情况的初步指标。

研究[16]发现，党参多糖（CPPS）可有效增强环磷酰胺（CTX）所致的免疫抑制小鼠的胸腺、脾脏等器官指数及碳粒廓清速率，同时可有效减轻CTX所致的小鼠免疫功能抑制。林丹丹等[2]在此基础上研究了硒化党参多糖（sCPPS）对CTX所致免疫抑制小鼠免疫功能的影响，结果发现，硒化党参多糖能够增强免疫抑制小鼠的免疫活性，使小鼠脾脏指数、胸腺指数显著提升，且sCPPS效果优于CPPS，说明硒化修饰可以提高多糖的免疫活性。除此之外，硒化多糖对氧化损伤小鼠的脾脏有明显改善作用，能显著提高党参多糖增厚小鼠的脾被膜厚度[17]，脾被膜越厚，调节血量的能力越强，脾血流量越大，对血液的滤过作用越大，免疫功能越强；同等剂量下，硒化后的党参多糖促进机体免疫调节作用更明显。各多糖均能促进小鼠脾脏的发育、结构改善和淋巴细胞增殖，从而增强免疫。硒化修饰能进一步提高党参多糖的免疫活性，且有一定的剂量依赖关系，剂量越高，活性越强。

2.2 对体液免疫的影响

免疫球蛋白（Ig）是一种重要的免疫效应分子，经抗原诱导可转化为抗体。Ig具体可分为IgG、IgM、IgA、IgD和IgE，其中IgM和IgG是血清抗体的主要来源，占机体免疫球蛋白总含量的70%～75%，其在体内含量的多少能够直观地反映机体的免疫应答能力和体液免疫水平。补体系统[18]是对机体非特异性免疫的重要补充，在机体的免疫应答及免疫適应中起调理、免疫吸附、吞噬、白细胞趋化及中和病毒等重要作用。研究[2]表明，在一定的剂量范围内，硒化修饰过后的党参多糖与未修饰的党参多糖相比，对环磷酰胺所致免疫抑制小鼠模型血清中IgG和IgM的含量具有更显著的提高作用，说明硒化修饰能够增强党参多糖对机体免疫功能的提高作用。抗体效价测定是指测定抗体的物理状态及其在体内的滞留时间，以及其与抗原反应的多少来表示其免疫效果。秦韬等[19]用硝酸-亚硒酸钠法对党参多糖（CPPS）进行硒化修饰，得到9种硒化党参多糖sCPPS1～sCPPS9，这9种多糖的抗体效价均显著高于免疫对照组和空白对照组（P < 0.05），其中sCPPS5和sCPPS8组的抗体效价显著高于未修饰的CPPS组（P < 0.05）。硒化党参多糖复方也可增强体液免疫。研究[20]发现，CAP-sCPP和GP-sCPP组抗体效价均显著高于对照组和空白组（P < 0.05）。以上结果表明，硒化修饰能提高CPPS的免疫活性，硒党参多糖在单独用药和联合用药的情况下都可作为免疫增强剂的组分药。

2.3 对细胞因子的影响

细胞因子是具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，其与对应受体结合后可起到调节细胞生长、分化，调节免疫、促进血细胞生成、促进细胞生长以及损伤组织修复等多种功能。IL-2能激活多种免疫细胞，诱导淋巴细胞的增殖与免疫效应。通过分析体内IL-2 mRNA的表达水平，可以初步评价外周血中T淋巴细胞的活化程度及机体的细胞免疫状态[21-22]。朱广双等[15]研究发现，sCPPS在浓度为1.563 μg/mL时，体内IL-2 mRNA表达水平与对照组存在显著差异，表明sCPPS可提高T淋巴细胞IL-2 mRNA的表达，从而促进IL-2的分泌，发挥增强免疫作用。

2.4 对细胞免疫的影响

党参多糖能增加淋巴细胞的数量和活力，使小鼠脾脏动脉周围淋巴淋巴细胞密集[23]。在此基础上，对sCPPS进行研究，结果表明sCPPS产生与CPPS同样的作用，使得小鼠脾脏动脉周围淋巴鞘淋巴细胞染色加深，细胞密集，表明sCPPS同样能够刺激淋巴细胞的增生，从而促进机体的细胞免疫[18]，且sCPPS p1高剂量增加小鼠脾脏动脉周围淋巴鞘淋巴细胞密度的能力显著高于CPPS p1同剂量，说明硒化修饰对党参多糖的活性具有提高作用。此外，朱广双等[15]以不同浓度的硫酸化党参多糖（sCPPS50c）对T淋巴细胞进行作用，结果表明不同浓度的sCPPS50c均能显著促进 T 淋巴细胞增殖；与植物血凝素-P（PHA-P）共同作用时，极低浓度（1.563 μg/mL）的sCPPS50c可显著促进T淋巴细胞增殖，表明硫酸化对多糖的免疫活性也具有提高作用。

复方硒化党参多糖也有促进淋巴细胞增殖的功能[22-23]。研究发现，CAP（当归多糖）[24]、CPP（党参多糖）、GP（大蒜多糖）[25]及其硒化多糖sCAP[26]、sCPP[22]、sGP[23]都能增强机体免疫。在研究复方硒化多糖增强免疫活性时发现：硒化后的党参多糖在与其他多糖联合用药后淋巴细胞的增殖率显著高于未硒化的复方党参多糖组，且增值率表现为CAP-sCPP组>GP-sCPP组>CPP-sCAP组>CPP-sGP组[22]。

3 党参多糖改性的其他研究

络合改性还可提高多糖的抗肿瘤性、抗氧化性等生物活性。研究[27-29]发现，大鼠在长期服用硒化修饰过的党参多糖后，在急性低氧时的微血管管径扩张减弱、血液流速减慢；急性低氧25 min后，大鼠血浆超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活力有不同程度的提高，活性氧（ROS）含量降低，表明党参硒多糖对微血管及抗氧化酶产生作用。

CPPS-1对体外抗Ⅰ型单纯疱疹病毒（herpes simplex virus type Ⅰ，HSV-Ⅰ）有一定的预防效果，但无显著治疗作用，但将CPPS-1硫酸化修饰后，能够对HSV-Ⅰ具有较好的预防及治疗效果[28]。陈文霞等[29]探讨硒化纹党参多糖并探讨其抗人肺腺癌细胞A549的活性，结果表明在硒化条件为反应时间5 h，反应温度60℃，投料比1∶1的条件下，硒化纹党参多糖中含硒量可达1.07 mg/g（RSD为3.7%），产率可达50.3%（RSD为2.5%），对A549细胞的抑制率可达到49.36%（RSD为2.8%）；推测硒化纹党参多糖可以作为抗肿瘤候选药物。

多糖络合改性的产物具有优良的生物活性，多位研究人员发现，络合后的金属更容易被生物体所吸收利用。与传统的补铁剂比较，多糖铁络合物具有稳定的高水溶性，能以分子形式被吸收，吸收率与硫酸亚铁相当。肖雄等[30]以土党参多糖（campanumoea javanica polysaccharide，CJP）和氯化铁（FeCl3）为底物合成土党参多糖铁配合物（CJP-Fe3+），铁含量达到22.81%，CJP-Fe3+在pH 3～12范围内可以稳定存在，配合物结构不会被破坏，说明土党参多糖铁有较好的生物利用度，有望成为一种新的生物活性补铁剂。

4 小结

随着生活和科技水平的不断提高，多糖改性方法越来越多，多糖的改性技术逐渐从实验室进入产业化。党参多糖具有资源丰富、价格低廉、安全高效、毒副作用小等优点，具有良好的开发潜力与应用前景。目前，国内对党参多糖的研究多局限于其本身的结构，主要作为免疫佐剂和饲料添加剂使用，应用范围较窄，缺乏深度开发和研究。采用不同改性方法对其结构进行修饰，发展对其改性方面的研究，并深入研究各种改性产物对其免疫效果的影响，探讨不同改性产物和疾病机制下的作用机制，扩大并优化其免疫调节功能。

[参考文献]

[1] Ma X，Guo Z，Wang D，et al. Effects of sulfated polysaccharides and their prescriptions on immune response of ND vaccine in chicken [J]. Carbohydr Polym，2010，82（1）：9-13.

[2] 林丹丹，秦韬，任喆，等.硒化党参多糖对免疫抑制小鼠免疫功能的影响[J].中国畜牧兽医，2016，43（6）：1544-1549.

[3] Wang J，Hu Y，Wang D，et al. Sulfated modification can enhance the immune-enhancing activity of Lyceum barbarum polysaccharides [J]. Cell Immunol，2010，263（2）：219-223.

[4] Zhao X，Hu Y，Wang D，et al. Optimization of sulfated modification conditions of tremella polysaccharide and effects of modifiers on cellular infectivity of NDV [J]. Int J Biol Macromol，2011，49（1）：44-49.

[5] 张雅君，梁忠岩，张丽霞.党参粗多糖的组成及其免疫活性研究[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2012， 40（7）：199-202，208.

[6] 李启艳，祝清芬，刘春霖，等.党参多糖分离纯化及抗氧化活性研究[J].中草药，2017，48（5）：907-912.

[7] 张晓君，祝晨蔯，胡黎，等.党参多糖对小鼠免疫和造血功能的影响[J].中药新药与临床药理，2003，15（3）：174-176.

[8] 杨淑娟，胡元亮，郭利伟，等.正交试验优选党参多糖的硫酸化工艺研究[J].中草药，2010，41（7）：1091-1094.

[9] 陈文霞.纹党多糖硒化物的制备、结构表征及其抗肿瘤活性研究[D].兰州：兰州大学，2015.

[10] 李显春，胡远芳.硒多糖的研究进展[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2008，26（4）：456-460.

[11] 波影.海洋微藻硒多糖研究成果国际领先[J].海洋信息，1996（3）：32.

[12] 徐春兰，钦传光，牛卫宁，等.硒化壳聚糖的制备及其体外抗氧化活性研究[J].化学与生物工程，2009，26（9）：45-48.

[13] 黄峙，郑文杰，郭宝江.含硒生物大分子化合物研究进展[J].海南大学学报：自然科学版，2001，19（2）：169-175.

[14] Wolfrom M，Juliano B. Chondroitin Sulfate Modifications Ⅲ sulfated and n-deacetylated preparations [J]. J Am Chem Soc，2002，82（10）：2588-2592.

[15] 朱广双，胡元亮，曹侃，等.硫酸化银耳多糖和党参多糖对鸡T淋巴细胞增殖及白细胞介素-2mRNA表达水平的影响[J].动物营养学报，2017，29（7）：2535-2540.

[16] 龚其海，赵万，余兰，等.两种党参多糖对小鼠免疫功能影响的比较[J].遵义医学院学报，2012，35（4）：267-270.

[17] 姚万玲.党参多糖的硒化修饰及其抗氧化和增强免疫活性的研究[D].南京：南京农业大学，2011.

[18] 龚非力.医学免疫学[M].北京：科学出版社，2000.

[19] 秦韬，王德云，胡元亮.硒化修饰能提高当归多糖的免疫增强活性[C]//中国畜牧兽医学会中兽医学分会2013年学术年会论文集，2013.

[20] 刘宽辉，田卫军，高珍珍，等.多糖-硒化多糖复方增强鸡免疫功能的比较研究[J].南京农业大学学报，2017， 40（3）：521-528.

[21] 栾伟民，杨树宝，顾玉宝，等.鸡肠相关性淋巴组织中IFN-γ和IL-2 mRNA表达的动态变化[J].中国兽医科学，2011，41（3）：292-297.

[22] 秦韬，王德云，胡元亮.硒化修饰提高党参多糖免疫活性的研究[C]//生态环境与畜牧业可持续发展学术研讨会暨中国畜牧兽医学会2012年学术年会和第七届全国畜牧兽医青年科技工作者学术研讨会会议论文集——T04家畜健康养殖模式专题，2014.

[23] 刘文生.党参多糖、皂甙提取及对小鼠抗氧化和免疫功能影响的研究[D].晋中：山西农业大学，2004.

[24] Qin T，Chen J，Wang D，et al. Optimization of selenylation conditions for Chinese angelica polysaccharide based on immune-enhancing activity [J]. Carbohydr Polym，2013，92（1）：645-650.

[25] Qiu L，Chen J，Qin T，et al. Effects of selenylation modification on immune — enhancing activity of garlic polysa- ccharide [J]. PLoS One，2014，9（1）：e86377.

[26] 邱树磊.硒化大蒜多糖和硒化枸杞多糖的增强免疫和抗氧化活性研究[D].南京：南京农业大学，2014.

[27] 谭志鑫，肖本见，廖艳华.党参硒多糖对微血管反应性及抗氧化酶影响[J].中国公共卫生，2010，26（5）：557-558.

[28] 王欢，张能英，李海英，等.硫酸化修饰对党参多糖体外抗Ⅰ型单纯疱疹病毒的影响[J].中国科技论文，2015， 10（6）：705-709.

[29] 陈文霞，张培，高霞，等.硒化紋党参多糖和其抗A549细胞的活性[J].中成药，2015，37（11）：2408-2413.

[30] 肖雄，彭梅，杨娟.土党参多糖铁配合物的制备及其理化性质[J].食品科学，2015，36（17）：13-16.

（收稿日期：2018-05-03 本文编辑：苏 畅）