魔芋葡甘露聚糖药理作用的研究进展

何宇霞，吴 琼，刘 聪，花 卉，李 杰，郝旭亮

（1.山西省中医药研究院，山西 太原 030012；2.山西中医药大学，山西 太原 030619；3.山西中医药大学附属医院，山西 太原 030024）

魔芋亦名蒟蒻、磨芋、蒻头等，作为药用的品种是天南星科魔芋属的植物魔芋Amorphophallus konjac K.Koch、疏毛魔芋Amorphophallus sinensis Belval、东川魔芋 Amorphophallus mairei Lévl、南蛇棒Amorphophallus dunnii、疣柄魔芋Amorphophallus virosus N.E.Brown的块茎[1-2]，有悠久的药用历史，药用记载最早见《浙江农药志》。性寒，味辛、苦，有着清热利湿、行气消瘀、软坚散结的功效。

研究证实，魔芋的主要化学成分为魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan,KGM），KGM是一种水溶性高分子多糖，是由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以2:3或1:1.6的摩尔比通过β-1,4糖苷键结合构成，在主链甘露糖的C3位上存在着通过β-1,3糖苷键结合的支链结构，分子结构中除主要的葡萄糖和甘露糖外,还有部分乙酰基存在[3-4]，其相对分子质量为20～200万。

目前KGM的生物学活性已被广泛关注，现代药理研究发现其生物学活性主要包括免疫调节、抗肿瘤、降血糖、对胃肠功能的调节等诸多方面，在药品和保健品领域有良好的开发前景。因此，本文就KGM药理作用的应用进展进行综述，为进一步开展临床研究提供思路。

1 免疫调节活性

KGM有显著的免疫调节作用。李明智等[5]通过腹腔注射环磷酰胺构建BALB/c小鼠免疫低下模型，发现KGM能显著增加胸腺指数，刺激免疫球蛋白（IgA、IgM、IgG）分泌，提升血液中白细胞（WBC）、红细胞（RBC）和血红蛋白的数量，刺激脾脏分泌相关细胞因子（IL-2、IL-4、TNF-α、IFN-γ），增加了CD4+和CD8+T淋巴细胞的比例。进一步研究发现，KGM通过上调脾脏中T-bet、GATA-3 mRNA的表达分别促进Th1和Th2型免疫反应，其还能通过上调脾脏中IRF4、Blimp-1和XBP-1 mRNA的表达促进B细胞向浆细胞分化。潘磊等[6]研究发现在小鼠Lewis肺癌模型中，KGM能提高脾脏T淋巴细胞增殖，上调脾细胞中的IL-2表达，从而证明了KGM能调节Lewis肺癌小鼠的免疫功能。类似地，在由葡聚糖硫酸钠盐（DSS）诱导的小鼠结肠炎伴随肠道黏膜免疫失调的模型中发现，KGM能明显上调结肠炎小鼠的胸腺指数，提高相关免疫细胞的数量，能增加抗炎因子分泌的同时减少了促炎因子分泌，可调节组织中TLR mRNA的表达[7]。这表明KGM能提高结肠炎小鼠的免疫功能，同时有改善该模型中肠黏膜免疫的作用，而KGM调节免疫的功能可能和Toll样受体有关。以上研究从多方面多角度证明了KGM在不同的动物模型中均有一定的免疫调节活性。

潘磊等[8]证实KGM能显著下调由LPS刺激THP-1源巨噬细胞引起的IL-6、IL-1β、TNF-αmRNA及蛋白表达水平增加，上调IFN-γ表达，说明KGM可能通过影响THP-1源巨噬细胞相关细胞因子分泌和蛋白表达，发挥免疫调节的作用。季海霞等[9]发现KGM对小鼠巨噬细胞RAW264.7有免疫调节的作用，KGM能上调RAW264.7的吞噬能力，表现为促进NO、IL-6、TNF-α和IL-1β等相关细胞因子的分泌与表达，升高IL-6，NOS，TNF-α，IL-1β，TLR4，My D88，TRAF-6和NF-κB mRNA的表达水平，表明KGM能激活RAW264.7中NF-κB和TLR4的核转录因子。因此推测KGM可能是通过激活TLR4/My D88/NF-κB信号通路发挥了在小鼠巨噬细胞RAW264.7中的免疫调节作用。

2 抗肿瘤活性

刘贝贝等[10]研究发现KGM 可显著下调荷瘤小鼠脾脏细胞 TGF-β 与IL-10的分泌和释放，且呈剂量相关，高浓度的KGM在对TGF-β与IL-10表达的抑制接近化疗药物的抑制效果。提示KGM可能通过抑制TGF-β、IL-10表达，降低了由这两者介导的免疫抑制，从而发挥了抗肿瘤作用。在荷Lewis肺癌小鼠模型中，KGM可下调NF-κB达，并上调IκB表达，抑制VEGF表达，从而抑制了肿瘤新生血管生成，进而抑制了肿瘤的增殖及转移[11]。这为KGM的抗肿瘤作用提供了部分依据，KGM 的抗肿瘤机制仍需要进一步的深入探讨。

3 降血糖活性

目前已有大量的研究从多角度证明了 KGM的降血糖活性[12-13]。有研究表明，在糖耐量实验中，KGM有明显的降糖效果；在抗疲劳实验中，KGM能增加小鼠的负重游泳时间，同时提高肝脏中的SOD活力，下调MDA含量。这表明KGM有良好的抗疲劳作用和降血糖、改善糖耐量作用[14]。刘红[15]在小鼠四氧嘧啶糖尿病模型中发现，血糖水平在KGM给药后显著下调，证实KGM对四氧嘧啶糖尿病小鼠的高血糖也有防治作用。

在2型糖尿病大鼠的动物模型中，实验结果证实了KGM在增加体重、降低空腹血糖水平、胰岛素抵抗、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇，及增强胰腺和结肠的完整性方面表现出良好效果[16]，这也表明KGM有着较好的降血糖效果。在糖尿病大鼠模型中，陈海红[17]发现KGM有一定的抗糖尿病活性，能明显降低糖尿病大鼠的血糖指数和血脂浓度，提高胰岛素敏感性和糖耐受能力，显著改善血清及肝脏中氨基酸、糖类、胆汁酸、嘌呤、嘧啶等代谢物的代谢，同时可调节糖尿病大鼠的肠道菌群紊乱。进一步研究KGM抗糖尿病机制可见，KGM通过改善糖尿病大鼠糖、脂代谢，降低氧化应激损伤，维持功能组织结构的完整性，调节宿主氨基酸、胆汁酸、糖类、脂类、肉毒碱等的代谢紊乱、肠道菌群紊乱等途径发挥抗糖尿病作用。

4 对胃肠道功能的调节

KGM在调节肠道菌群，保护肠道黏膜等胃肠道功能的调节方面有明显的生物活性。

便秘是最常见的胃肠道疾病之一。研究发现便秘小鼠经KGM治疗后，粪便性状、小肠推进率、胃排空率、血清胃动素（MTL）和乙酰胆碱酯酶活性，内皮素-1,5-羟色胺和一氧化氮水平均有一定改善，同时能上调结肠炎小鼠粪便中的短链脂肪酸（SCFAs）浓度，增加结肠炎小鼠肠道中颤螺旋菌属、瘤胃球菌属和胃螺杆菌样细菌的菌群丰度，下调了拟杆菌属、萨特氏菌属的菌群丰度。证实了便秘小鼠饮食中的KGM干预调节了微生物群分布，增加了肠道微生物群的多样性，改善了肠道的代谢环境和菌群失调[18]。在BALB/c便秘小鼠模型中，给药后发现KGM在体外能显著促进双歧杆菌F1-7生长。KGM与双歧杆菌F1-7组合的功能性食品混合液能有效促进小鼠排便，提高粪便含水量，缩短排便时间，提高胃肠道转运率，还降低小鼠体内的色氨酸含量，提高色胺合成水平；同时能提高小鼠体内乙酸、丙酸、丁酸和戊酸合成水平。这证明了KGM作为一种佐剂可联合双歧杆菌F1-7用药达到体液转运相关通路有效改善肠道动力，缓解便秘的目的[19]。

将DSS作用于IEC-6细胞，来构建肠道细胞损伤模型，发现KGM是在一定浓度范围内对细胞没有毒性，KGM能增加DSS致损细胞的存活率。通过构建小鼠结肠炎模型，发现KGM能调节结肠炎小鼠的精神状态，改善结肠炎小鼠的体重水平；有效改善肠道结构，促进了杯状细胞的增长和黏蛋白的分泌，从而在修复肠道黏膜的完整性的同时，达到增加肠上皮的屏障防御功能的作用。这表明KGM能有效减缓结肠炎小鼠肠道黏膜的损伤[20]。

张东霞等[21]通过人体粪便体外发酵试验和动物体内、体外发酵试验，表明摄入KGM后能为机体提供适合的酸性环境，调节肠道微生物菌群代谢产生SCFA，从而促进结肠发酵。芦雨佳等[22]采用体外发酵法发现，添加KGM的奶粉可促进肠道内乳酸菌等益生菌生长，通过增强盲肠和回肠中乳糖酶的活力，并明显降低奶粉中乳糖的含量，促进乳糖代谢，表明KGM可增加乳糖酶活性，有治疗乳糖不耐受症的潜力。

5 其他

有研究发现，CCl4皮下注射制备肝损伤小鼠模型中，KGM给药后能下调小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）异常增高，上调血清中A/G比值，并且能升高因肝损伤所致小鼠肝匀浆中异常降低的SOD含量，降低异常增高的丙二醛（MDA）含量[23]。这证明了KGM对小鼠CCl4所致实验性肝损伤有一定的保护作用。

皮肤层是抵御环境因素导致的身体意外重大变化的屏障，过度暴露于紫外线会导致细胞衰老和皮肤组织受损。研究表明，KGM贴剂给药后表现出皮肤再生潜力，通过增加紫外线照射下衰老的表皮初级黑素细胞中年轻细胞群的比例，促进紫外线损伤的成纤维细胞增殖，减轻皮肤损伤。表明KGM通过促进皮肤环境重建，对抗紫外线诱导的急性衰老或皮肤损伤，从而维持皮肤内环境稳定[24]。

6 展望

魔芋是一种在我国分布广泛且用途较多的植物资源，随着经济发展和资源利用度提高，KGM作为魔芋中最重要的化学成分，在多方面的应用均引起了广泛关注[25-26]。本文阐述了KGM药理作用研究进展，其中KGM在免疫调节面的效果可用于食品、保健品的进一步开发；其在抗肿瘤、降血糖等方面的生物活性可用于医药产品研制；KGM在调控肠道菌群和调节乳糖不耐受的作用可作为未来研究的热点。此外，通过对KGM的各种化学结构修饰能显著提高其某一方面的药理作用和化学功能，如对KGM进行乙酰化修饰后发现，抗肿瘤作用明显提高[27-29]。由于KGM的低毒性和生物活性，使得其在医药工业和食品保健品等方面，均值得进一步深入探索和研究，对预防和改善某些疾病的发生发展有重要意义[30-31]。