植物多糖生物活性研究进展刘姚

刘姚，欧阳克蕙，葛霞，等．植物多糖生物活性研究进展［J］．江苏农业科学，2013，41（1）：1－4．植物多糖生物活性研究进展

刘姚，欧阳克蕙，葛霞，傅凌韵，叶振南，王文君（江西农业大学江西省天然产物与功能食品重点实验室，江西南昌330045）

摘要：多糖是生物机体的组成成分，也是一种重要的生物活性物质。本文主要对植物多糖的免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、降血脂等生物活性功能进行综述。关键词：植物多糖；生物活性；研究进展中图分类号：R284．2文献标志码：A文章编号：1002－1302（2013）01－0001－03

收稿日期：2012－06－17基金项目：国家自然科学基金（编号：31160319）；江西省自然科学基金（编号：2009GZN0014、2008GQN0020）；江西省教育厅科学研究项目（编号：GJJ11403）。作者简介：刘姚（1990—），女，江西峡江人，硕士研究生，研究方向为分子营养学。E－mail：liuyao20063579@126．com。通信作者：王文君，博士，教授。E－mail：wwjun9999@sina．com。

多糖（Polysaccharide）主要分为植物多糖、动物多糖和微生物多糖，广泛存在于动植物体内和微生物细胞壁中。由10个以上的单糖分子通过糖苷键聚合而成，其分子量较大，是一类大分子化合物。多糖还是一类重要的信息分子，结合了蛋白质和脂类的多糖，在有机体中参与多种生命活动。人们对多糖生物活性的研究可追溯到1936年Shear对多糖抗肿瘤作用的发现。以后陆续发现一些真菌多糖和高等植物多糖具有明显的抑菌抗肿瘤等活性。至今已有300多种多糖从自然界中得到分离与鉴定［1］。研究发现多糖及糖复合物参与和介导了细胞各种生命现象的调节，具有抗肿瘤、免疫调节、降血糖、抗病毒、降血脂、抗凝血等生物活性［2］。因其来源广泛，没有毒副作用，而且药物质量通过化学手段容易控制等优点，成为当今新药及功能保健品和绿色食品添加剂发展的新方向。本文主要对植物多糖的生物活性进行综述。1植物多糖的生物学活性1．1植物多糖免疫调节作用医学研究结果显示，人体90%以上的疾病与免疫系统失调有关。而人体免疫系统的结构是复杂的。骨髓和胸腺是人体主要的免疫器官，骨髓多功能干细胞到达胸腺后分化成CD4和CD8T淋巴细胞，T淋巴细胞有多种生物学功能，如产生多种巨噬细胞而直接杀伤癌细胞等，辅助或抑制B细胞分泌或合成抗体，发挥体液免疫功能［3］。外围的免疫器官则包括扁桃体、脾、淋巴结、集合淋巴结等。人体的免疫系统是个精密的系统，它不仅时刻保护着机体免受外来入侵物的危害，同时也能预防体内细胞突变引发癌症的威胁。大量免疫试验结果显示，植物多糖不仅能激活T、B淋巴细胞、网状内皮细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）等免疫细胞，还能活化补体，促进功能细胞因子的生成等，从多途径，多层面对免疫系统发挥调节作用［4］。Cheung［5］等从冬虫夏草中提取虫草多糖，并对其进行体外药理生物学活性研究，发现虫草多糖可显著促进细胞增殖和促进白细胞介素的分泌，同时虫草多糖可短暂诱导细胞外信号调控酶的磷酸化而使其激活，提高巨噬细胞的吞噬能力，并提高酸性磷酸酯酶的活性。证明虫草多糖在免疫应答方面具有极其重要的作用。王庭欣等［6］用250、500、1000μg/g的

海带多糖灌胃正常小鼠和免疫低下小鼠，结果发现500、1000μg/g剂量的海带多糖能够显著增强正常小鼠和免疫力

低下小鼠T淋巴细胞增殖能力，提高NK细胞活性。王国秀等［7］研究香菇多糖、灵芝多糖、黄芪多糖、人参多糖、海带多

糖和地衣多糖对小鼠免疫细胞活性的影响，发现这6种多糖都能增强小鼠脾脏NK细胞活性和腹腔巨噬细胞吞噬能力，促进淋巴细胞增殖以及促进脾淋巴细胞分泌IgG等多种功效，增强细胞免疫、体液免疫和非特异免疫功能。1．2植物多糖抗肿瘤作用

癌症一直以来是医学界的一大顽症，许多药物都无法控制。植物多糖因能有效地抑制肿瘤生长又无毒副作用而备受青睐。目前国内外已经有多种活性多糖在临床上用作抗肿瘤药物，或作为肿瘤辅助治疗药物和减轻肿瘤化疗副作用的药物。一般认为，活性多糖的抗肿瘤机理有3个方面。①诱导细胞凋亡。多糖诱导细胞凋亡的作用机制是多方面的，有些活性植物多糖具有细胞毒性，直接杀灭肿瘤细胞；有些是通过抑制蛋白质和核酸的合成，诱导肿瘤细胞凋亡；还有些是通过影响癌基因的表达而改变肿瘤生长。肿瘤的发生是细胞增殖与凋亡失衡所致，而癌细胞凋亡则是一种主动的、有较多基因参与的过程。如p53、p16、bax、bcl－2、c－myc等相关基因均参加了癌细胞凋亡的调控［8］。p53、bax、bcl－2是目前公认的

参与肿瘤细胞凋亡的重要基因，其中p53、bax是加速细胞凋亡的基因，而bcl－2则是抑制细胞凋亡的基因。赵俊霞等研究了刺五加多糖诱导人小细胞肺癌H446细胞凋亡机制，发现经刺五加多糖处理后的H446细胞与对照组比较，细胞内p53、bax的表达明显增高，而bcl－2表达明显降低，Bcl－2/Bax比值明显降低。研究结果表明刺五加多糖可能

通过上调凋亡基因p53、bax表达，下调抑制凋亡基因bcl－2的表达，而诱导肿瘤细胞凋亡。Yamasaki等通过体外试验研究发现，云芝多糖可抑制肿瘤细胞生长，增强肿瘤细胞凋亡，降低肿瘤细胞的扩散能力，从而发挥抗肿瘤的作用［9］。②增

强免疫力。植物多糖作为生物的免疫反应调节剂，可通过增

—1—江苏农业科学2013年第41卷第1期强宿主免疫功能，促进多种免疫细胞、NK细胞等产生，干扰素和白细胞介素的分泌而杀死或抑制肿瘤细胞膜，达到抑制肿瘤的目的［10－12］。李胜军等［13］研究了紫菜多糖对小鼠NK细胞活性的影响，结果发现紫菜多糖可显著增强小鼠NK细胞活性，提高小鼠细胞分泌IFN－γ水平。王慧铭等［14］用香菇多糖饲喂S180荷瘤小鼠，发现其能明显增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能，脾细胞的转化功能和NK细胞的活性。梁世忠等［15］研究马尾藻多糖在H22腹水瘤小鼠体内的抗肿瘤作用机理，结果表明，经灌胃马尾藻多糖后的H22腹水瘤小鼠，其胸腺指数、脾指数、免疫球蛋白和T淋巴细胞数量都有不同程度的提高，且H22腹水瘤小鼠的寿命延长69．87%。刘睛雪等［16］研究了水溶性苜蓿多糖（WSAP）对肉仔鸡生长和免疫性能的影响，结果表明，日粮中添加WSAP可显著促进肉仔鸡生长及免疫性能，特别是添加200、500mg/kg时效果最好。③抑制肿瘤血管的形成。大量的研究结果表明，实体瘤的生长和转移与新血管的形成有密切关系［17］。抗癌的机理之一就是抑制肿瘤血管的形成。当归多糖、黄芪多糖、金针菇多糖等能有效抑制肿瘤血管的形成，阻止肿瘤的生长和转移。1．3植物多糖抗氧化、抗衰老作用机体内有多种自由基，其中羟基自由基是一种非常活泼的活性氧，具有极强的氧化能力，能使各种生物膜的不饱和脂肪酸发生过氧化，形成过氧化脂质，造成核酸交联错误，蛋白质分解，DNA突变等严重后果，与机体的衰老等多种疾病有关。早在1956年，DenhamHarman就提出了衰老的自由基学说，他认为在正常情况下，机体内自由基的产生与清除处于动态平衡，即自由基在不断的产生，同时也在不断的被清除，以维持机体正常的健康状态。当机体衰老时，自由基产生的量增多，而机体清除自由基的能力却降低了，导致机体自由基的产生与清除的动态平衡失调，过剩的自由基对机体组织进行攻击，使机体功能紊乱，而呈现衰老现象。科学研究也发现，氧化应激水平增高，与许多疾病相关［18－19］。目前人们认为植物多糖具有清除自由基、抗衰老作用其可能的作用机制是：①体内的羟基自由基与多糖碳链上的氢原子结合而生成水，多糖上留下的单电子可继续氧化形成过氧自由基，再进一步分解；②通过捕捉脂质过氧化链式反应中产生的活性氧（ROS），或多糖环上的羟基与产生羟基自由基等所必需的金属离子络合，使其不能产生启动脂质过氧化的羟基自由基，或是使其不能分解脂质过氧化所产生的产物，从而抑制ROS的产生［20］；③多糖可通过提高SOD、GSH－PX、Catalase等抗氧化酶的活性，加强机体清除自由基能力，从而发挥抗氧化、抗衰老的作用；④通过调节和增强免疫功能达到抗衰老作用。Eguchi等发现，壳聚糖和硫酸酯多糖等能保护细胞膜结构的完整性［20］。多糖能在内皮细胞表面形成一层糖屏障，防止氧自由基的攻击；还可与羟基自由基形成有关的金属离子相结合，阻碍羟基自由基的产生；并能清除体内过多的自由基，保护DNA、蛋白质、脂类等生物大分子免受自由基的直接攻击，或减轻活性氧自由基对免疫系统的损伤。龚涛等分别用高中低三个剂量灌胃D－半乳糖致衰老模型小鼠，研究枸杞多糖在小鼠体内的抗氧化功效，结果显示，枸杞多糖能显著降低MDA含量，提高小鼠血清、肝脏及脑组织中SOD活性，提高小鼠抗疲劳和耐缺氧的能力，对小鼠有显著的抗氧化与抗衰老作用［21］。板蓝根多糖能显著提高中华鳖肾脏GSH－PX的活性，降低MDA含量［22］。薏苡仁多糖可具有较好的抑

制肝脏细胞GOT、GpT活性，降低MDA含量的作用，还可提高由四氯化碳诱导肝脏损伤小鼠SOD、GSH－PX活性，保护小鼠的肾脏功能［23］。

刘秀娟等研究车前子多糖对衰老模型大鼠脑氧化、非酶糖基化的影响，发现车前子多糖通过提高机体抗氧化和清除羰基化产物的能力而发挥抗脑衰老作用［24］。继氧自由基衰老学说之后的羰基应激衰老学说认为衰老是氧化应激和羰基应激共同的归宿，但羰基应激可能占核心地位。他们认为，自由基是外因，属于衰老衍变的启动因子和加速因子，加速蛋白质羰基化，加快衰老进程［25］。因而从羰基应激学说来看，多糖抗衰老直接而有效的机制可能是减少机体的羰基化应激反应。1．4植物多糖降血脂作用

随着人们生活水平的提高，因高血脂诱发的动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死等心脑血管疾病已成为全球人类健康“第一杀手”。植物多糖因具有降血脂的生物活性而备受关

注。目前认为植物多糖降血脂机制是：①多糖可能是HMG－COA还原酶的抑制剂。HMG－COA还原酶是胆固醇合成的

限速酶，植物多糖则是HMG－COA还原酶的抑制剂，通过抑制HMG－COA还原酶的活性而减少机体对胆固醇的合成［26］。②与胆固醇或其转化物胆汁酸结合，从而抑制其在肠内的重吸收，减少肝肠循环，促进其降解和排泄。③植物多糖能增加或降低与脂类代谢相关的酶活性，减少机体对脂类的吸收或增加机体对脂类的降解速度而达到降血脂的目的。④通过抗氧化作用降血脂。体内有多种自由基以活性氧形式存在，能使各种细胞的生物膜不饱和脂肪酸氧化，引发脂质过氧化链式自由基反应，从而破坏细胞膜，造成脂质代谢紊乱，动脉硬化。而多糖则能清除体内自由基，减少细胞膜的脂质过氧化而达到降血脂的目的［27］。