栝楼不同药用部位多糖成分研究进展

王静，张波，李新朋

(1.临沂市中医医院肿瘤科，山东 临沂 276000；2.临沂大学医学院，山东 临沂 276000)

栝楼属植物在我国分布广泛，共约有41个种和8个变种，其中栝楼(TrichosantheskirilowiiMaxim.)和双边栝楼(TrichosanthesrosthorniiHarms)为《中国药典》2020年版[1]收载的多种瓜蒌中药材的植物基源，如二者的干燥成熟果实为瓜蒌、干燥成熟果皮为瓜蒌皮、干燥成熟种子为瓜蒌子、干燥根为天花粉，均为临床常用中药材。

中药多糖是天然存在的一类生物大分子，具有广泛的药理活性，如抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、增强免疫等[2-4]，且中药多糖还具有来源广、多靶向、毒副作用小、无残留、不易产生耐药性等优点[5-6]，近年来备受关注。研究发现，瓜蒌及瓜蒌皮中多糖含量高达20%以上[7-8]；瓜蒌子中蛋白质、多糖和脂肪总量超过80%[9]；天花粉中主要成分同样以蛋白质、多糖等大分子为主[10]，说明栝楼各药用部位多糖成分含量均较高，具有较大的开发利用价值。

但由于药用部位组织结构不同、质地基质不同，故多糖提取方法有所差异。再者，多糖类成分具有一级、二级、三级、四级等多种构型，且其功能与结构密切相关，所以各药用部位多糖结构及功能也不尽相同。因此，为增强栝楼各药用部位多糖成分的开发与利用，本文对瓜蒌多糖、瓜蒌皮多糖、瓜蒌子多糖、天花粉多糖的提取方法、结构特征及药理作用现有研究进行综述，以供参考。

1 瓜蒌多糖

瓜蒌性寒，味甘、微苦，具有清热涤痰，润燥滑肠，宽胸散结之功效。《中国药典》明确其性状特征应“具焦糖气”，且“糖分足(浓)”是其传统质量优劣评价的重要依据之一[11]。研究证实[12]瓜蒌多糖含量约为16.17%～32.65%，而优质瓜蒌多糖总量均大于25%，与传统鉴别经验一致。

1.1 瓜蒌多糖的提取方法 瓜蒌为干燥成熟果实，组织结构上实际包含果皮、果瓤和种子，而三者软硬质地相差较大，故传统水煎法提取效果差强人意。目前，已报道的瓜蒌多糖提取方法主要包括超声波提取、超临界CO2萃取法以及超声辅助纤维素酶提取法等。

超声提取法具有操作简单、提取效率高、节省溶剂等优点，盛桂华等[13]优选了瓜蒌多糖的超声提取条件为：提前浸泡20 min、超声功率250 W、温度40 ℃、提取溶剂40%乙醇水溶液，H+浓度3 mol·L-1，提取时间130 min，提取次数1次。超临界CO2萃取具有高效、无危害、无污染的优点，研究表明[14]在萃取压力20.1 MPa、萃取温度55.2 ℃、携带剂乙醇浓度50.2%、携带剂剂量12 mL/100 g时，多糖得率最高。纤维素酶可破坏细胞壁，通过与超声法联合使用可大大提高提取效率，Chen等[15]通过响应面法优化了超声辅助纤维素酶提取瓜蒌多糖的工艺，主要技术指标包括：纤维素酶用量5 000 U·g-1、温度45 ℃、料液比30 mL·g-1、pH 4.5。

1.2 瓜蒌多糖结构特征 屠婕红等[16]通过薄层色谱法和气相色谱法分析了瓜蒌水溶性多糖的一级结构，发现瓜蒌多糖由葡萄糖、阿拉伯糖和鼠李糖3种组成，比例为4.7∶2.4∶1。Chen等[15]通过Sephadex G-100色谱柱对瓜蒌多糖进行分离纯化后发现瓜蒌多糖可分为3个组分，其中组分1含量最高，并鉴定其分子量大小为1.49×105Da。

1.3 瓜蒌多糖药理作用 多糖类成分含有较多羟基，通常具有一定的抗氧化能力，体外抗氧化实验如还原力测定实验、DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)清除能力实验、ABTS·+[2,2′-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)]自由基清除能力实验等均表明瓜蒌多糖具有一定的抗氧化活性，其中60%乙醇沉淀部位效果较优，其对DPPH和ABTS·+清除能力半数有效量IC50分别为0.185 mg·mL-1和0.341 mg·mL-1[17]。瓜蒌多糖可显著提升免疫抑制小鼠胸腺指数和脾脏指数，提高小鼠吞噬细胞能力，提高小鼠淋巴细胞转化增殖能力，且均呈浓度依赖性，提示瓜蒌多糖对小鼠特异性免疫功能和非特异性免疫功能均有明显积极影响[18]。此外，体外抗肿瘤活性研究发现瓜蒌多糖对C4-2、DU145、PC3等3种人前列腺癌细胞均具有较好的抑制效果[15]；而斑马鱼心率抑制实验发现60%乙醇沉淀的瓜蒌多糖可显著改善特非那定引起的斑马鱼心率抑制作用，表现出心脏保护效果[17]。

2 瓜蒌皮多糖

瓜蒌皮性寒，味甘，具有清热化痰，利气宽胸之功效。《中国药典》2020年版在性状鉴别中同样明确其应“具焦糖气”，说明多糖是瓜蒌皮的重要质量控制指标[1]。

2.1 瓜蒌皮多糖的提取方法 目前，对瓜蒌皮多糖的提取方法研究相对较多，除传统水提醇沉方法[19]以外，还有搅拌提取[20]、超声提取[21]、微波辅助提取[22]、膜分离提取[23]和超高压提取技术[24]等多种方法的应用。各种方法的最佳提取条件、提取率及其优缺点详见汇总表1。

表1 瓜蒌皮多糖提取方法研究详情表

2.2 瓜蒌皮多糖结构特征 郝变等[25]通过水提醇沉-离心-脱色-透析等工艺分离纯化了瓜蒌皮精制多糖，并通过HPLC结合1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮衍生法检测了瓜蒌皮多糖的单糖组成，结果发现纯化前后瓜蒌皮粗多糖和精制多糖均是由葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等7种单糖组成，差异之处在于粗多糖葡萄糖含量偏高，而精制多糖半乳糖偏高。

2.3 瓜蒌皮多糖药理作用 瓜蒌皮多糖具有良好的抗氧化活性，研究发现[22]其在0.2～1.2 g·L-1浓度范围内的还原力、羟基自由基(·OH)清除能力和NO2-·清除能力均呈浓度依赖性，当浓度为1.2 g·L-1时，其还原力为0.54，·OH清除率和NO2-·清除率分别可达72.8%和35.6%。

王辉俊等[26-27]将瓜蒌皮多糖依次经DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换树脂分离和Superdex-75系列凝胶纯化后得4个组分，其中组分1是由葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖(摩尔比为10∶4.3∶0.2)3种单糖组成的相对分子量为1 367的低聚糖，具有显著的血管紧张素转移酶(ACE)抑制作用；而组分5是由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖(摩尔比为10∶6.9∶4.4∶5.5)4种单糖组成的相对分子量为3 722的均一多糖，具有较强的抗肾素作用。肾素-血管紧张素系统(RAS)是一种参与调解血压和体液电解质平衡的内分泌系统，肾素或血管紧张素抑制剂在治疗高血压、动脉粥样硬化和冠心病等方面均有重要应用，故王辉俊等[26-27]的研究提示瓜蒌皮多糖可能为其潜在活性物质基础。

Chen等[28]从瓜蒌皮多糖中分离纯化得到了一个由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖(摩尔比为1∶3.3∶4.3∶6)4种单糖组成相对分子量为1.2×105Da的多糖组分，该组分可显著降低链佐量诱导的高血糖大鼠模型丙二醛、肌酸酐、甘油三酯、胆固醇和血尿素氮含量，显著提升胰岛素和超氧化物歧化酶(SOD)含量，说明瓜蒌多糖具有较好的降血糖效果。

Zhang等[29]研究发现瓜蒌多糖可显著提高半乳糖诱导的老龄化大鼠的体重、脾脏指数和胸腺指数，同时降低肝脏组织、脑组织和血清中的SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和丙二醛含量，表现出较好的抗衰老活性，且通过磷酸化修饰后的抗衰老活性会进一步提高。

3 瓜蒌子多糖

瓜蒌子性寒、味甘，具有润肺化痰，滑肠通便之功效。种子类药材通常富含油脂，瓜蒌子润肠通便之功多是瓜蒌子油之力。除此之外，瓜蒌子还含有甾醇类、黄酮类、苯丙素类、蛋白质、氨基酸、挥发油、多糖等成分[30]。

3.1 瓜蒌子多糖的提取方法 熊利芝等[31]通过单因素考察和正交试验优化了瓜蒌子超声波辅助法多糖工艺，最佳条件为：70 ℃下用175 W超声提取60 min，料液比1∶20(g·mL-1)。Hu等[32]通过星点设计-响应面法的超声辅助提取工艺为：80 ℃下用570 W超声提取26 min，料液比1∶42(g·mL-1)。

3.2 瓜蒌子多糖结构特征 研究发现瓜蒌子多糖是由D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸和D-半乳糖醛酸等8种单糖组成，且糖醛酸类成分约占25%[33]。Hu等[32]通过阴离子交换纤维素色谱柱DEAE-52进一步对瓜蒌子多糖进行了分离纯化，共获得了5个组分，其中组分1、2、4是由甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、岩藻糖等10个单糖组成，而组分3在上述基础上无岩藻糖，组分5则无葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和岩藻糖。以上研究说明，不同提取方法、不同组分所获得的瓜蒌子多糖在一级结构上存在较多差异。

3.3 瓜蒌子多糖药理作用 瓜蒌子多糖对·OH、超氧阴离子自由基(O2-·)、DPPH均具有较好的清除效果，甚至对·OH的清除能力强于常用抗氧化剂柠檬酸和抗坏血酸[31,33]。但不同于其他多糖类成分多具有增强免疫的作用，研究发现瓜蒌多糖可抑制巨噬细胞RAW264.7增殖并减弱其吞噬能力，说明瓜蒌子多糖具有抑制免疫作用，其可能原因在于瓜蒌子多糖的细胞毒性，但也可“反其道而行之”用以免疫抑制剂的开发[32]。

4 天花粉多糖

天花粉药性微寒，味甘、微苦，具有清热泻火，生津止渴，消肿排脓之效。天花粉主要含有淀粉、天花粉蛋白、天花粉多糖、植物凝集素、氨基酸类、三萜皂苷类、葫芦素B等化学成分。栝楼为雌雄异株植物，传统用药认为天花粉以雄株入药效果好，而从多糖含量比较亦发现雄株天花粉多糖(3.24%)显著高于雌株天花粉多糖(2.63%)[34]。

4.1 天花粉多糖的提取方法 目前已报道的天花粉多糖提取方法包括水提醇沉法、浸提、超声提取、微波提取法、纤维素酶辅助超声提取等。但传统水提醇沉法多糖提取率低，仅为0.84%[35]。超声提取法不但提取效率更高，且同时可以避免由于高温浸提或回流提取导致的样品成糊状(淀粉溶出)给后续的分离纯化带来麻烦[36]。谭志灿等[37]通过星点设计-响应面法优化了天花粉多糖的提取工艺，在提取温度52 ℃、料液比1∶16(g·mL-1)、提取时间71 min、提取次数2次的条件下，天花粉多糖提取率可提升至4.36%。为进一步提高超声提取的效率，牛宪立等[38]建立了纤维素酶辅助超声提取的工艺，在优化条件下(提取温度60 ℃、纤维素酶用量0.2%、pH 5.0、提取时间1.5 h)，天花粉多糖提取率达到5.48%。微波技术是不同于超声波的新提取技术，微波穿透力更强、选择性和加热效率更高，王莉等[39]建立的微波提取方法可直接提升天花粉多糖提取率至18.3%，效率极高。

4.2 天花粉多糖结构特征 屠婕红等[40]通过水提醇沉-除蛋白-纤维色谱柱-凝胶色谱柱分离纯化后制备了天花粉多糖，并利用薄层色谱、高效凝胶过滤色谱、气相色谱、红外光谱和核磁共振等方法对其结构进行了确认，结果发现该天花粉多糖组分为葡萄糖1种单糖组成，相对分子量为17 555，其糖环构型为吡喃环，且单糖以α-型糖苷键相连。秦明明等[41]则从天花粉多糖中精制了两个组分，其中组分1为葡萄糖和两个未知单糖组成的杂多糖，而组分2是由葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖和1个未知单糖组成的杂多糖且相对分子量为42 025。黄晓兰等[42]通过超声提取-重结晶-凝胶色谱纯化等工艺制备了天花粉多糖，该多糖由葡萄糖、果糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖组成。以上研究表明，天花粉多糖的提取及纯化工艺不同所获得的天花粉多糖在单糖组成上有较大差异、分子量悬殊；再者由于果糖不能乙酰化，故气相色谱-质谱联用技术无法测定果糖，而HPLC对果糖和甘露糖的分离效果又不好，故单糖测定结果也会受到分析仪器的限制，两者结合分析结果较准确。

4.3 天花粉多糖药理作用 脾脏和胸腺是主要的免疫器官，而淋巴细胞和巨噬细胞是主要的免疫细胞，研究发现天花粉多糖可显著提高肉鸡的脾脏指数和胸腺指数[43]，但对小鼠胸腺细胞增殖效果偏弱，对小鼠脾脏指数提升显著[44]；体外细胞实验研究表明天花粉多糖可显著促进绵阳红细胞产生抗体，促进小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力，促进人外周血单个核细胞(PBMC)淋巴细胞增殖[43-44]。可见，天花粉多糖具有显著的免疫增强活性，且其作用机制与增强淋巴细胞功能，促进淋巴细胞分化增殖，诱导细胞因子分泌等有关。

天花粉多糖还具有抗肿瘤活性，曹丽莉等[45]研究发现低浓度(5 μmol·L-1)天花粉多糖处理人乳腺癌细胞MCF-7两天即可见核浓缩等细胞凋亡现象，且caspase-3和caspase-8表达量增加，提示天花粉多糖可能通过激活caspase家族从而诱导癌细胞凋亡。此外，赵桂珠等[46]发现天花粉多糖不仅对MCF-7有抑制作用，还可抑制人宫颈癌细胞Hela细胞生长，且在5～20 mmol·L-1范围内呈浓度依赖关系。

5 总结

栝楼果实、果皮、种子和根等多个部位均可入药，具有较高的综合开发利用价值。栝楼各部位中均含有一定的多糖成分，且各部位多糖成分均具有较丰富的药理活性，通过本文综述可知：瓜蒌多糖具有抗氧化、增强免疫、抗肿瘤和心脏保护作用；瓜蒌皮多糖具有抗氧化、抗衰老、降血糖和调节血压等作用；瓜蒌子多糖具有抗氧化和免疫抑制作用；天花粉多糖具有增强免疫和抗肿瘤活性。此外，也有研究表明栝楼藤茎也含有一定的多糖成分，且抗氧化活性良好[47]。然而，虽然药理作用研究较多，但目前对各部位多糖药理研究仍停留在简单药理活性的验证上，对于作用机制则缺乏深入研究。

在提取工艺方面，多糖类成分的常规提取方法多以水提醇沉为主，但该法提取率偏低且对于天花粉基质中含有大量淀粉这一特质容易导致成糊状不利纯化，故现在多采用超声提取、纤维素酶辅助超声提取或微波提取，个别更先进的提取工艺如膜提取和超高压提取等也可供借鉴。因此，在栝楼各部位多糖的提取过程中应根据基质不同、质地不同并综合提取率和提取成本等因素选择合适的提取方法。

目前对栝楼各部位多糖的结构研究方面主要集中在一级结构层面，如测定多糖平均分子量以及单糖组成种类及比例等。但同时也发现：①不同药用部位其单糖组成及分子量差异显著；②同一部位，不同提取纯化方法所获得的多糖其单糖组成及分子量也存在较多差异；③结构差异导致药理作用各不相同。因此，笔者建议可从构效关系角度开展部分研究，虽然研究难度较大，但对阐明药理机制及后续新药开发具有重要意义。

总之，栝楼各部位多糖药理作用较丰富，多糖提取方法已研究相对成熟，在结构特征及药理作用机制方面仍有待深入研究。