植物多糖提取及抗肿瘤研究进展

程婷婷，陈贵元，2*

(1.大理大学 基础医学院，云南 大理 671000；2.云南省昆虫生物医药研发重点实验室，云南 大理 671000)

目前，恶性肿瘤已成为威胁人类生命健康最常见的疾病之一，常用的治疗方法有手术切除、放疗、激素治疗(乳腺癌)、抗激素治疗(前列腺癌)和化疗，常引起机体的不良反应。在抗肿瘤化学药物杀死肿瘤细胞的同时，亦会杀死机体的正常细胞，导致患者机体免疫功能下降。因此，对价格成本低且毒副作用小的新型抗肿瘤药物的研究已成为国内外医学领域的一个热点。研究表明，植物多糖在抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗疲劳、免疫调节、降血压、降血糖等方面有显著且独到的功效，其中抗肿瘤的免疫机制及其功能已成为研究热点[1]。

植物多糖的抗肿瘤活性已受到广泛认可，由于其能够对多种肿瘤细胞产生抑制作用，而对正常细胞几乎没有毒副作用，故已成为潜在的抗肿瘤药物资源被研制开发[2-3]。目前，国内利用多糖进行抗肿瘤的研究已有报道。邹翔等[4]观察了3种芦荟多糖对Hela、K562和A973人体肿瘤细胞的体外作用，结果显示芦荟多糖对3种肿瘤细胞均有抑制作用。杜小燕等[5]通过建立小鼠移植瘤模型，研究了绞股蓝多糖对小鼠肉瘤S180的体内抗肿瘤作用，证明绞股蓝多糖可明显抑制移植性动物肿瘤S180的生长。本文综述近年来多糖提取方法及其可能的作用机制的相关研究，以期为植物多糖的深入研究提供参考。

1 植物多糖提取方法

多糖是由糖苷键结合的糖链，至少有超过10个单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，随着人们对多糖重要性认识的日益深入，多糖的提取方法也逐步改进。以往常使用的植物多糖提取方法有冷热水提法、水提醇沉法，但工艺复杂[6-7]。目前多采用现代提取法，如酶提取法[8]、超声波辅助法[9]、微波辅助提取法[10]、超高压提取技术[11]、双水相萃取[12]等，提取效率大幅提高。

2 植物多糖抗肿瘤机制

植物多糖来源广泛，成本相对较低，对人机体毒副作用小，其可通过不同机制发挥抗肿瘤作用。例如：①直接抑制肿瘤细胞生长[13-14]；②诱导肿瘤细胞凋亡[15]；③增强机体免疫功能[16]；④抗自由基作用[17]；⑤改善细胞膜生物活性；⑥增加淋巴细胞数量和细胞因子的产生[18]；⑦线粒体膜去极化[19]；⑧NO途径等[20]。

3 主要植物多糖提取及抗肿瘤活性研究

3.1 黄芪多糖

3.1.1 提取方法 传统的溶剂萃取法存在提取时间长、温度高、提取率低等缺点，郑丹等[21]为提高黄芪水溶多糖的提取率，通过单因素试验和正交试验相结合，优化料液比、提取温度、提取时间，得出水提醇沉法提取黄芪水溶性多糖的方法可提高提取率。陈玉霞等[22]通过水提醇沉法和微波提取法比较了黄芪多糖的提取率，分别为4.468%、4.502%，含量分别为29.40%和31.25%，此结果表明，微波提取法提高黄芪多糖产率优于水提醇沉法。

3.1.2 抗肿瘤机制 目前，直接的抗肿瘤活性和宿主免疫应答激活被广泛认为是黄芪多糖发挥抗癌活性的机制。Li等[23]的实验结果表明，尽管APS并未显著抑制MCF-7细胞生长，但APS-activated RAW264.7巨噬细胞阻滞G1期细胞周期，抑制癌细胞增殖，抑制率达41%。此外，APS可上调一氧化氮(NO)水平和肿瘤坏死factor-α(TNF-α)水平，作为诱导肿瘤细胞的凋亡。总体看，APS能激活巨噬细胞释放NO和TNF-α，直接阻止癌细胞生长，可为乳腺癌治疗提供策略。YU等[24]研究表明，从黄芪中分离到了一种新的冷水可溶性多糖(APS4)，APS4通过阻断MGC-803细胞的S期周期和诱导线粒体内凋亡通路，对MGC-803细胞有明显的凋亡诱导作用。Tang等[25]研究表明，使紊乱的肿瘤血管正常化，而不是阻断它，是一种新的抗癌治疗方法。黄芪多糖与姜黄素联合应用于原位裸鼠肝癌模型，CD31表达降低，NG2表达明显升高，可较好抑制肿瘤生长。尤其重要的是，联合给药比单独给予黄芪多糖或姜黄素更能使肿瘤血管正常化，改善肿瘤血管的形态结构，促进肿瘤血管成熟。这为黄芪多糖与姜黄素联合应用于肝癌血管正常化的治疗提供了合理的可能性。

3.2 人参多糖

3.2.1 提取方法 Zhao等[26]用热水提取和微波辅助提取两种方法对人参多糖MPPG的提取进行了研究，结果表明，微波辅助提取人参多糖的提取率高于优化条件下的热水提取率(WPPG)，实际提取率分别为(41.6%±0.09%)和(28.5%±1.62%)。微波辅助提取是获得人参多糖的有效方法。赵立春等[27]通过正交试验设计比较了人参多糖的微波辅助热水提取法、超声辅助热水提取法、索氏提取法等3种方法，提取率分别为19.32%、34.12%、24.13%，通过比较可知，超声辅助热水提取人参多糖的提取率最高，且用时短，操作简单，是较为理想的提取方法。

3.2.2 抗肿瘤机制 Shin等[28]从人参叶中提取了多糖组分(GS-P)发现，GS-P治疗可显著抑制肿瘤转移，且呈剂量依赖性。GS-P对结肠26-M3.1细胞无细胞毒性，对小鼠脾细胞增殖无促进作用。小鼠腹腔渗出液巨噬细胞(PEMs)中分泌肿瘤坏死因子(TNF)-α和白介素(IL)-12增强。此外，经GS-P处理的小鼠PEMs对结肠26-M3.1细胞的杀伤活性明显增强，脾细胞对YAC-1肿瘤细胞的杀伤活性明显增强。抗GM1(NK细胞耗竭抗体)预处理部分抑制了GS-P对肺转移瘤的抑制作用。这些数据表明，通过促进巨噬细胞和NK细胞的活化，GS-P具有抗转移活性。

3.3 灵芝多糖

3.3.1 提取方法 Kang等[29]采用超声波辅助提取(UAE)和热水提取(HWE)对灵芝多糖(GLP)的提取进行了比较，高效凝胶渗透色谱法(HPGPC)测定GLPUAE和GLPHWE的平均分子量分别为465.65 kDa和703.45 kDa。多糖的HWE提取时间长，提取温度高，超声辅助提取(UAE)具有节能、缩短提取时间等优点。田淑雨等[30]通过比较热水浸提法、超声清洗辅助提取法、超声破碎提取法、微波辅助提取法、酶辅助提取法的实验，得出相对应的得率依次为1.11%、0.33%、1.95%、3.98%、2.28%，微波辅助提取法的得率明显高于其他方法，推测可能是由于微波的急剧作用导致细胞壁和细胞膜产生孔洞，持续加热而使细胞碎裂，从而析出多糖。贾少杰等[31]采用响应面分析方法对微波辅助法进行优化发现，微波功率150～450 W，液料比10∶1～15∶1 mL·g-1，提取时间15～20 min，提取次数2次时，可得到较高的多糖提取率。

3.3.2 抗肿瘤机制 研究表明，GLP通过诱导细胞凋亡、抑制侵袭、调节免疫应答等途径抑制肿瘤的发生。Pan等[32]研究认为，靶向自噬可能是一种有前途的癌症治疗策略。研究表明，GLP诱导结直肠癌(CRC)HT-29和HCT116细胞发生自噬，其表现为LC3-II蛋白、GFP-LC3斑点蛋白水平升高，双膜空泡形成增加。而GLP处理使p62表达明显升高。机制研究表明，GLP诱导自噬体-溶酶体融合的破坏是由于溶酶体酸化和溶酶体组织蛋白酶活性降低所致。细胞活力和流式细胞术检测显示，GLP induced自噬小体积累是导致CRC细胞GLP诱导凋亡的原因，证明了GLP诱导的自噬小体积累和凋亡是通过MAPK/ERK激活介导的。GLP在体内抑制肿瘤生长，抑制自噬通量。这些结果揭示了GLP潜在的抗癌作用的新分子机制，提示GLP是一种有效的自噬抑制剂，可能在抗癌治疗中发挥作用。Guo等[33]的实验研究表明，灵芝多糖GLP的引入促进了微乳的肿瘤特异性积累。体内抗肿瘤结果显示，MEs(PS-GLP)可明显抑制A549荷瘤裸鼠肿瘤生长，明显提高血清免疫指数。异种移植瘤小鼠MEs(PS-GLP)表现出明显的细胞毒性、肿瘤定位及肿瘤生长抑制作用，验证了GLP对肿瘤积累和抗肿瘤作用的意义。

3.4 枸杞多糖(LBP)

3.4.1 提取方法 张倩等[34]采用了水提醇沉法提取枸杞多糖，实验在每50 mL枸杞提取液添加80 mL体积分数95%乙醇，观察0～24 h提取率变化，发现在放置12 h后，多糖提取量增加缓慢，得出醇沉最佳时间为12 h。刘树兴等[35]采用超声波辅助法提取，克服了水提醇沉法导致枸杞多糖因长时间加热发生褐变的缺点，测得多糖含量为5.65%，多糖得率为9.92%。

3.4.2 抗肿瘤机制 Deng等[36]研究了LBP对H22荷瘤小鼠全身和局部T细胞依赖性抗肿瘤免疫反应的影响。结果表明，枸杞多糖能抑制小鼠实体瘤的生长。此外，在枸杞多糖作用下，外周血(PB)、肿瘤引流淋巴结(TDLN)和肿瘤组织中的T细胞增加，抑制TGF-β1和血清中IL-10的生产，减少疲惫T细胞的表型，并维持细胞毒性淋巴细胞。LBP通过减轻小鼠的免疫抑制和维持小鼠的抗肿瘤免疫反应，同时诱导H22荷瘤小鼠的全身与局部免疫反应。Deng等[37]为了研究LBP3对Dox抗 肿瘤活性的影响，将H22荷瘤小鼠分别用生理盐水、Dox、LBP3或Dox+LBP3处理。结果表明，LBP3可改善外周血淋巴细胞计数，促进骨髓细胞周期恢复，恢复自然杀伤细胞的细胞毒性。此外，在H22荷瘤小鼠中，LBP3增强了Dox的抗肿瘤活性，改善了外周血淋巴细胞计数和脾细胞的毒性。LBP3可以降低Dox的免疫毒性，增强其抗肿瘤活性。

3.5 红芪多糖

3.5.1 提取方法 李越峰等[38]比较了晒干、阴干、电热鼓风干燥、微波、真空冷冻、真空干燥等6种不同干燥方法对红芪多糖含量的影响，实验结果表明，红芪多糖含量与干燥工艺关系密切，其中，微波干燥低温二层多糖含量最高为22.72%，此方法最为理想。杨秀艳等[39]通过单因素和正交试验，利用复合酶联合超声波提取技术(MC)，在参数为复合酶配比1∶1、超声功率105 W、超声时间60 min、酶解pH=5，多糖得率和质量分数分别为(14.01±0.64)%、(92.45±1.47)%，相较其他提取方法提取率大大提高。

3.5.2 抗肿瘤机制 王小军等[40]通过不同剂量HPS-1处理人肺腺癌A549细胞，观察不同时间后细胞增殖凋亡情况，得出HPS-1具有抑制人肺腺癌A549 细胞增殖、诱导人肺腺癌 A549 细胞凋亡的作用。田河等[41]采用酶联免疫吸附试验法和RT-PCR法，观察到中剂量红芪多糖对膀胱癌大鼠肿瘤抑制效果最佳。红芪多糖促进机体免疫功能增强，同时其可能通过调节膀胱癌组织AQP1和AQP3，而产生利水渗湿功效，从而达到抑制膀胱癌的效果。

4 结语与展望

多糖是生命有机体不可缺少的组成部分，是生物体内除蛋白质和核酸外又一类重要的生物大分子，与蛋白质和核酸相比，糖类在生命过程中是最理想的信息载体，它能以最小的结构单元承载最大的生物信息量，在细胞识别、细胞信号转导、细胞间物质运输、细胞转化、细胞凋亡等过程中发挥重要作用。研究表明，植物多糖具有多种生物活性，因其安全、高效、低毒等优势已成为医学及食品等领域的热点关注对象。目前已发现植物多糖具有多种生物活性，尤其是植物多糖的抗肿瘤活性已受到广泛认可，由于其能够对多种肿瘤细胞产生抑制效果，而对正常细胞几乎没有毒副作用，因而具有潜在的抗肿瘤药物开发应用价值。植物多糖种类繁多，结构复杂，提取方法及生物学活性多样。不同植物来源的多糖，其结构往往也不相同，因而为了保持其结构的完整和生物学活性，通常需选择不同的提取方法[1]。

恶性肿瘤是严重威胁人类生命健康的疾病，目前已取代心脑血管疾病成为导致人类死亡的头号杀手。据美国癌症协会估计，到2050年全球每年将有270万癌症新发病例，将有1 750万人死于癌症[42]。手术、放疗和化疗是癌症治疗的“三大法宝”。其中，化学药物治疗是一个重要的环节，尤其是对于已错过最佳手术治疗期的晚期癌症患者来说，使用有效的抗癌药物，可以帮助他们获得更长的生存时间。目前，肿瘤化疗对白血病、恶性淋巴瘤等的治疗已有突破，但对严重危害人类生命健康、占恶性肿瘤90%以上的实体瘤治疗尚未达到满意效果[43]。由于临床放疗、传统化疗等抗肿瘤药物可引起患者消化道反应、肝肾毒性、骨髓抑制等毒副作用，在抗肿瘤化学药物杀死肿瘤细胞的同时，也会杀死机体的正常细胞，导致患者机体免疫功能下降，对人体造成严重的毒副作用，且治疗价格昂贵。因此，开发价格低廉且毒副作用小的新型抗肿瘤药物的研究已成为国内外科学界的重要课题。随着现代生物技术的发展，更多的植物多糖将会被提取、纯化与结构解析，并逐步运用于抗肿瘤的临床实践，为新型低副作用的抗肿瘤药物研发提供广阔的应用前景。