黄精多糖的含量影响因素及其抗糖尿病作用研究进展

王雪芹，黄勇，叶方*，卢伟，黄良永，王永慧（.十堰市太和医院（湖北医药学院附属医院），湖北 十堰 44000；.湖北医药学院，湖北 十堰 44000）

糖尿病是一种慢性代谢性疾病，严重危害人类健康。据推测，2030年全球糖尿病患病人数将增至4.3 亿[1]，其中2 型糖尿病患病人数也在不断增加[2]。目前用于治疗糖尿病的药物主要包括注射用胰岛素和口服化学降糖药，胰岛素的给药途径不方便且易导致低血糖，长期口服化学降糖药可能会对胃肠道、皮肤、神经及肝胆等造成伤害[3]。中药作用缓和、持久、不良反应一般较少，能从整体上治疗和防治慢性进展性疾病，且有研究表明中药提取物对糖尿病所致的器官损伤具有保护作用[4]。因此，开发高效低毒的抗糖尿病中药具有良好发展前景。

黄精是用于治疗消渴症的传统中药，为百合科植物滇黄精（Polygonatum kingianumColl.et Hemsl.）、黄精（PolygonatumsibiricumRed.）或多花黄精（Polygonatum cyrtonemaHua）的根茎[5-6]。现代研究证明，黄精具有降血糖、抗衰老、免疫调节等多种药理活性[7-8]，而黄精多糖是其抗糖尿病的主要活性成分之一[9]。本文对黄精多糖的含量影响因素及抗糖尿病作用进行综述，为黄精资源的合理利用提供参考。

1 黄精多糖含量的影响因素

药用植物有效成分的含量通常会受到品种、生态环境以及加工方法等多种因素的影响。

1.1 产地和品种差异对多糖含量的影响

查阅相关文献[10-24]，汇总了全国14 个省份黄精多糖的含量，发现不同产地、不同品种黄精多糖的含量均有差异（见表1）。黄精以安徽九华山出产的多糖含量最高，为17.79%[12]；多花黄精以贵州贵阳出产的多糖含量最高，为19.79%[15]；滇黄精以贵州绥阳出产的多糖含量最高，为45.56%[15]。说明黄精品种差异、产地差异均会对黄精多糖的含量产生影响，但其相关性还需进一步研究。

表1 不同产地黄精药材中多糖含量的比较Tab 1 Content of polygonatum polysaccharide from different areas

1.2 生长年份对多糖含量的影响

黄精为多年生植物，随着生长年限的增加，黄精多糖的含量也不断发生变化。黄精多糖从种苗开始富集量逐年增高，第3年达到峰值，到第4年开始下降，但到第5年又开始上升，第10年生再次下降[21，25-27]。多花黄精多糖的富集规律与黄精相近，也是在第3年达到最高，随后逐年下降[28]。相关研究还发现一年中黄精多糖含量在地上部分完全枯萎时（10月底）达到最高峰。从黄精多糖的富集规律看，虽然在第3年和第9年黄精多糖含量较高，但随着生长年限的增加，黄精的单节重量下降，且节龄大的黄精局部腐烂，组织松散，品质不佳，而3年生黄精的多糖含量及品质稳定，因此综合考虑多糖含量及单节重量，建议将黄精的最佳采收期确定为3年。

1.3 生长环境对多糖含量的影响

不同的生长环境对植物中次生代谢产物的富集都会产生影响，研究发现生长环境中水分、光照强度、海拔高度以及林型分类等都是影响黄精多糖富集的因素。贾向荣等[29]研究了土壤中水分对黄精多糖含量的影响，发现田间持水量为50%及75%时最适合黄精多糖的累积。沈琼桃等[30]研究了海拔高度150 ～1200 m 对黄精多糖含量的影响，发现多糖的含量随海拔的升高而降低，以海拔150 ～600 m 内黄精长势较好，多糖含量较高。倪天宇等[23]研究发现不同生长环境下黄精多糖的含量差异较大，以锥栗林中生长的黄精多糖含量较高，其他由高到低顺序依次为毛竹林、常绿阔叶林、大田、针阔混交林。有研究比较了林型及郁闭度对黄精多糖含量的影响，发现毛竹林、苹果林等阔叶林下黄精多糖含量较高，针叶林（杉木林、马尾松林）及大田（玉米地）较低；光照强度以40%透光率遮阳网最低，郁闭度为0.4 ～0.6时多糖含量最高，郁闭度高于0.8 时多糖累积效果最差，说明黄精虽为喜阴植物，但生长发育需要适度散射光[25，31]。综合各种生长环境分析，海拔梯度为150 ～600 m、田间持水量为50%及75%、郁闭度为0.4 ～0.6 的毛竹林或阔叶林下的生长环境有利于黄精多糖的累积。

1.4 炮制对多糖含量的影响

中草药经过炮制后，可以达到增效减毒、改变药性的作用。黄精作为传统中药，生制兼用，炮制后黄精的麻味减少，可减轻对咽喉的刺激，改善口感，并增强补益作用，这可能与炮制过程中化学成分的变化有关[32-34]。黄精经过炮制后其多糖的含量会发生改变，多数研究表明黄精清蒸后，多糖的含量会降低[10，14，18]；个别研究认为清蒸后多糖的含量升高[35]，出现这种差异的原因还需进一步研究。

炮制时间及炮制次数也是影响多糖含量的因素，含量随炮制时间及次数的增加而降低[36-40]。考察九蒸九晒法炮制黄精时，有研究表明当蒸晒次数为1 ～5 时，多糖含量与蒸晒次数成正比；当蒸晒次数为6 ～9 时，多糖含量与蒸晒次数成反比[41]。而现行药典以多糖的含量作为黄精的质量评价指标，说明并不是蒸晒次数越多，黄精的品质越佳，因此建议将黄精生品及炮制品的药理作用进行深入研究，明确各类黄精药材的药理活性成分，确定各类黄精药材的含量测定指标。

此外，炮制过程中添加的辅料对多糖的含量也有影响，含量依次为黑豆制6.26%、蔓荆子制5.94%、（黑豆＋姜＋蜜）制5.66%、（黑豆＋蜜＋酒）制4.44%、九蒸九晒法制3.6%、黄酒单次蒸制3.54%、熟地黄制2.95%[35]，说明辅料在黄精炮制过程中可能会影响化学成分的分解转化。

2 黄精多糖的抗糖尿病作用研究

《中国药典》2020 版记载黄精用于治疗“内热消渴”[6]。而消渴症有多饮、多尿、多食的特征，与糖尿病的症状相似，近年来研究发现黄精多糖是黄精抗糖尿病的活性成分，其不仅能够降低血糖，还能提高糖尿病小鼠的胸腺、脾脏、肝脏指数，对机体起到一定的保护作用[42]。

2.1 黄精降血糖作用机制研究

2.1.1 升高胰岛素的水平 胰岛素是机体中调节血糖的重要物质，当机体血糖浓度偏高时，能够快速降低血糖，使体内血糖浓度达到平衡。贾璐等[43]发现对高脂饲料诱导的糖尿病小鼠以500 mg·kg－1黄精多糖水溶液（25 g·L－1）每日灌胃1 次，连续给药8 周，可降低其空腹血糖值，提高胰岛素受体表达，升高血浆胰岛素及C 肽水平，并能抑制高血糖环境下的高氧化应激状态。有研究对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠以黄精多糖4 mL/（kg·d）每日灌胃2 次，连续给药8 周，得出同样的结果，并认为其作用机制可能是通过减少胰岛细胞凋亡，下调Caspase-3蛋白的表达实现的[44-45]。

2.1.2 抑制α-葡萄糖苷酶α-葡萄糖苷酶在糖的催化反应中起着重要作用，抑制α-葡萄糖苷酶可延缓碳水化合物的吸收，降低餐后血糖。高英等[46]研究了黄精多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用，发现将黄精醇提物进行分离纯化分段后，不同分子量（M）黄精多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制活性不同，抑制活性由强到弱依次为M 为2000 ～14 000（含单一葡萄糖）的多糖、M ＞50 000（含甘露糖和葡萄糖两种单糖）的多糖、M 为14 000 ～50 000（含甘露糖、葡萄糖、半乳糖三种单糖）的多糖、M ＜2000（含阿拉伯糖和葡萄糖两种单糖）的多糖，并且其降血糖活性的强弱也与抑制α-葡萄糖苷酶活性的强弱一致，其中M 值在2000 ～14 000 的多糖对四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠降血糖作用最强，说明黄精多糖组成不同对糖苷酶的影响也有差异，这是未来在相关制剂研发过程中要注意的问题。

2.2 黄精多糖对糖尿病器官损伤的保护作用

2.2.1 眼保护作用 糖尿病眼病是糖尿病常见的并发症，可致糖尿病患者视力减退甚至失明[47]。王艺等[48]研究了黄精多糖对STZ 诱导的糖尿病大鼠眼保护作用，发现以黄精多糖低（200 mg·kg－1）、中（400 mg·kg－1）、高（800 mg·kg－1）剂量每日1 次灌胃给药，可使糖尿病大鼠血糖降低，延缓其眼部毛细管扩张、视网膜内出血等并发症的发生，延后和降低糖尿病白内障的发病时间及发病率。其作用机制可能与黄精多糖抑制糖基化终产物，改善糖脂代谢，提高糖耐量有关。

2.2.2 大脑保护作用 糖尿病脑病（diabetic encephalopathy，DE）是由糖尿病引起的以认知功能和运动功能障碍为特征的并发症[49-50]。糖尿病并发症发生的关键因素之一是糖基化终产物受体[51-52]，抑制其表达可防治糖尿病脑组织损伤。吴燊荣等[53]研究了黄精多糖对STZ 诱导的糖尿病小鼠脑组织糖基化终产物受体mRNA 表达的影响，发现以2 mL/（kg·d）[相当于生药 20 g/（kg·d）]的黄精多糖每日灌胃1 次，连续给药12 周后，其大脑组织的糖基化终产物受体mRNA的表达低于模型组，说明黄精多糖对高血糖及糖基化终产物所致的脑组织损伤具有保护作用。

2.2.3 心脏保护作用 糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病引发的一种以心肌纤维化为主要特征的慢性心肌病变。张忠英等[54]研究发现对STZ 诱导的糖尿病大鼠连续灌胃黄精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，与生理盐水灌胃组相比，心肌组织中的骨形态发生蛋白-7（BMP-7）和Smad7表达明显升高，转化生长因子β1（TGF-β1）和Smad 2/3 表达明显减少，心肌组织病变得到明显改善，其作用机制可能与促进心肌组织中BMP-7 表达，影响TGF-131/Smads 信号通路有关。

Toll 样受体是一类在天然免疫反应中有重要作用的受体，主要表达于炎性细胞与微生物识别有关的受体家族。陈婷婷等[55]研究发现对STZ 诱导的糖尿病大鼠连续灌胃黄精多糖（250、500、1000 mg·kg－1）12 周后，其心肌组织中的Toll 受体4以及炎症因子核转录因子（NF-κB）、巨噬细胞移动抑制因子（MIF）的表达均较生理盐水灌胃组低，且黄精多糖组的左室舒张末压（LVEDP）以及左室开始收缩至左室内压上升速率峰值时间（tdp/dtmax）明显下降，左心室收缩压（LVSP）明显升高，心功能得到改善，并且黄精多糖（1000 mg·kg－1）组的血糖、三酰甘油（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）均明显降低，高密度脂蛋白（HDL）升高，其作用机制可能与其降低血糖、血脂、抑制炎性反应有关。

2.2.4 肾脏保护作用 糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病严重的微小血管并发症，最终可导致终末期肾衰竭（end-stage renal disease，ESRD）。付婷婷等[56]研究发现对STZ诱导的糖尿病肾病大鼠以黄精多糖 250、500、1000 mg·kg－1连续灌胃12 周后，与蒸馏水组相比，黄精多糖组的血糖及24 h 尿蛋白明显降低，肾脏组织中TGF-β1、内皮素-1（ET-1）、Ⅰ型胶原蛋白（Col-I）表达减少，肾脏病变改善，其作用机制可能与黄精多糖降血糖、抑制纤维化因子有关。

2.2.5 肝脏保护作用 糖尿病肝损伤主要是由于糖脂代谢紊乱导致糖原和脂质在肝脏堆积及肝微血管病变，最终形成脂肪肝甚至肝硬化。赵宏丽等[57]发现对STZ 诱导的糖尿病大鼠以黄精多糖（120、240、480 mg·kg－1）连续灌胃8 周后，黄精多糖480、240 mg·kg－1组的空腹血糖（FBG）、TG、TC、LDL-C、游离脂肪酸（FFAs）水平均降低，高密度脂蛋白（HDL-C）水平升高，肝细胞脂肪变性减少，说明黄精多糖可减轻糖尿病大鼠的肝细胞脂肪变性，其作用机制可能与黄精多糖减少固醇调节元件结合蛋白1c（SREBP-1c）以及硬脂酰辅酶A 去饱和酶（SCD-1）蛋白的表达有关。黄精多糖还能提高糖尿病小鼠血清和肝脏中超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，降低丙二醛（MDA）含量，改善肝功能[42]。

3 结论与展望

3.1 黄精多糖含量受多种因素影响

黄精多糖是黄精抗糖尿病的有效成分，其含量是评价黄精质量的重要指标，但品种、产地、生长环境、生长年限、炮制方法等不同均会影响黄精多糖的含量，进而影响黄精临床使用的有效性和安全性。根据目前的研究情况分析，有利于黄精中多糖累积的适宜生长环境应该是海拔150 ～600 m、郁闭度为0.4 ～0.6、田间持水量为50%、75%的毛竹林或阔叶林下。民间一般认为药材的生长年限越长，价值越高，但超过一定的生长年限，黄精根茎会老化腐烂，组织松散，重量变轻，品质变差，因此建议黄精的种植年限为3年。总之，应该综合考虑黄精的植物学特性、生化特性，将其种植于适宜的生长环境中，才能获得品质较佳的黄精药材[58]。另外有研究发现黄精的愈伤组织中多糖含量与鲜黄精相近[59]，未来或可将多糖含量较高的黄精品种进行组织培养以获取黄精多糖。

过去有观点认为黄精的炮制应该九蒸九晒，但研究发现炮制次数与黄精多糖的含量并不成正相关，并且炮制会改变黄精多糖的相对分子质量分布、药理活性[60]，因此需根据用药目的选择适宜的炮制方法。

3.2 黄精多糖可防治糖尿病并发症

糖尿病并发症直接影响糖尿病患者生活质量，而黄精多糖可直接降低血糖，改善糖尿病糖脂代谢紊乱，减轻糖尿病并发症的症状，延缓并发症的发生，起到保护糖尿病引起的眼睛、心脏、肾脏等重要机体器官损伤的作用。目前尚未有以黄精多糖为主要成分的抗糖尿病药物，未来可对黄精多糖进行深入研究，根据作用效果研制成单方或以其为主要成分的复方制剂用于糖尿病的治疗。