張月杰，盧明鋒，吉愛國

(1.山東理工大學 生命科學學院，山東 淄博 250049;2.山東大學 藥學院，山東 濟南 250012;3.山東大學 威海國際生物技術研發(fā)中心，山東 威海 264209)

刺參(Stichopus japonicus)屬于棘皮動物門海參綱刺參科，它是我國北方出產(chǎn)的唯一食用海參，歷來被認為是名貴滋補的食品和藥材。刺參的生物活性成分主要包括皂苷、膠原蛋白、多肽、多糖、酶類、糖脂類、類胡蘿卜素以及鐵、錳、鋅、硒等微量元素。近年來，刺參多糖和刺參皂苷的研究相對深入。多糖類物質約占干刺參體壁有機成分的6%［1］，具有抗凝血和抗血栓、抗病毒、抗腫瘤及免疫調節(jié)等多種藥理作用。本文對刺參多糖種類、結構及其藥理作用加以綜述，為進一步研究刺參多糖提供參考。

1 刺參多糖的種類和結構

刺參多糖主要有兩種［2］:一種是黏多糖或糖胺聚糖，由乙酰氨基半乳糖、葡萄糖醛酸和巖藻糖組成的分支雜多糖，也稱為巖藻糖化的硫酸軟骨素;另一種是刺參巖藻多糖，由巖藻糖構成的直鏈均多糖，即巖藻聚糖硫酸酯。兩者糖基組成雖不相同，但糖鏈均富含硫酸基團，含量高達30%左右［3］。刺參多糖硫酸化程度之高，在動物類食品中十分罕見，因此刺參多糖被稱為聚陰離子化合物。目前多用蛋白酶水解法來提取刺參多糖，通常采用木瓜蛋白酶或者兩種蛋白水解酶聯(lián)合使用。研究表明胃蛋白酶與胰蛋白酶聯(lián)合使用的效果要好于單一酶的作用或其與木瓜蛋白酶間的組合，雖消耗時間較長，但多糖得率最高［4］。

Ribeiro等［5］對刺參(Ludwigothurea grisea)多糖結構進行了研究，認為巖藻糖化的硫酸軟骨素是其主要成分，刺參多糖是以硫酸軟骨素(4－β－D－GlcA－1→3－β－D－GalNAc－1)為主鏈，高度硫酸化的巖藻糖支鏈連接于GlcA分子的C－3位(圖1)。Kariya等［6］對刺參(Stichopus japonicus)多糖分子中巖藻糖支鏈進行結構分析，表明巖藻糖基以1－3糖苷鍵連接;約20%的支鏈與軟骨素主鏈的GlcA 3－O連接，其余支鏈連接在GalNAc分子的4－O或6－O上。上述研究表明，刺參體壁多糖類物質的結構與哺乳動物來源的硫酸軟骨素E相似，巖藻糖支鏈通過糖苷鍵連接于GlcA或GalNAc分子上，硫酸軟骨素E主鏈及巖藻糖支鏈均連接有不同數(shù)量的硫酸酯。

圖1 刺參(Ludwigothurea grisea)多糖的結構

2 刺參多糖的藥理活性

2.1 抗凝血和抗血栓

刺參多糖作用于凝血過程的多個環(huán)節(jié)，不僅能夠促進血小板聚集，還可以調節(jié)凝血因子、組織因子途徑抑制劑的表達水平，激活纖溶系統(tǒng)促進血凝塊的溶解等。刺參多糖通過調節(jié)組織因子、凝血酶調節(jié)蛋白等凝血因子的表達使凝血時間延長，還可以通過激活纖溶酶原促進纖維蛋白溶解、抑制纖維蛋白單體間的聚合、改變纖維蛋白凝塊結構，從而有利于藥物溶栓［7］。因此，刺參多糖在臨床上多用于血栓性疾病的預防和治療。從刺參體壁分離得到的巖藻糖化的硫酸軟骨素具有顯著的抗血栓功效，口服后同樣能夠以劑量依賴性方式阻止血栓形成，而且并不影響出血時間，有望成為新型的口服抗凝劑［8－9］。

2.2 抗腫瘤和免疫調節(jié)作用

刺參多糖對多種實驗動物腫瘤的生長均具有抑制作用，包括MA－737乳腺癌、T－795肺癌、艾氏實體癌、S180肉瘤和乳腺癌細胞等。刺參酸性黏多糖能夠抑制人宮頸癌Hela細胞的增殖，作用機制可能與抑制細胞周期因子［10］、下調細胞增殖核抗原的表達、細胞周期阻滯有關［11］;同時刺參多糖促使細胞內鈣離子濃度升高［12］、細胞凋亡相關蛋白表達異常，進而誘導Hela細胞凋亡。Lu等［13］發(fā)現(xiàn)刺參酸性黏多糖能夠抑制HepG2細胞增殖，具時間和劑量依賴性;誘導HepG2細胞凋亡，降低 Bcl－2的表達水平，增加nm23－H1基因的表達;認為刺參多糖可能作為一種潛在的抗腫瘤藥物用以治療原發(fā)性肝癌。

采用勻漿灌胃移植性腫瘤模型小鼠的研究表明，日本刺參能全面調節(jié)機體的特異性和非特異性免疫功能，控制和殺死腫瘤細胞［14］。玉足海參多糖能明顯增加小鼠免疫器官脾臟的重量，促進機體對血中碳粒的吞噬速度，明顯改變機體單核－巨噬細胞系統(tǒng)的吞噬功能，是一種作用較強的免疫促進劑，可用于腫瘤病人的輔助治療［15］。二色桌片參多糖能促進小鼠淋巴細胞增殖，顯著增加脾淋巴細胞產(chǎn)生白細胞介素－2(IL－2)的水平，增強小鼠遲發(fā)性超敏反應，增加脾臟和胸腺指數(shù)，增強細胞免疫，具有較強免疫活性［16］。

2.3 抗病毒

多糖通常無明顯的抗病毒活性，但硫酸化多糖常表現(xiàn)出明顯的抗病毒活性。刺參多糖的硫酸基含量非常高，超過了傳統(tǒng)的補益類中藥阿膠、鹿角膠、龜板膠、鱉甲膠等分子中硫酸基的含量。刺參多糖對仙臺病毒的主要作用環(huán)節(jié)是抑制病毒吸附和病毒復制，抗病毒作用隨多糖濃度的增加而增強，呈一定的量效關系;且具有體內抗病毒活性，能促進小鼠對病毒感染的免疫應答［17］。羅兵等［18］發(fā)現(xiàn)刺參糖胺聚糖濃度在0.25～0.2mg/mL范圍內表現(xiàn)出抗Ⅰ型單純皰疹病毒活性，且具有一定的量效關系。動物實驗表明顱內感染的小鼠經(jīng)刺參糖胺聚糖灌胃后，存活時間延長，死亡數(shù)明顯減少。蔣澤偉等［19］發(fā)現(xiàn)刺參糖胺聚糖能夠抑制HepG2.2.15細胞(穩(wěn)定轉染乙型肝炎病毒的人肝癌細胞系)分泌的乙型肝炎病毒表面抗原(HbsAg)和e抗原(HbeAg)，并且存在時間和濃度依賴性，表明刺參糖胺聚糖具有抗乙型肝炎病毒活性。

2.4 對血管內皮細胞的保護作用

日本刺參酸性黏多糖能夠明顯抑制氧化型低密度脂蛋白(ox－LDL)誘導的人臍靜脈血管內皮細胞株(ECV304)的脂質過氧化損傷，顯著促進血管內皮細胞增殖;降低細胞內丙二醛(MDA)含量;拮抗ox－LDL引起的血管內皮細胞凋亡，促進血管內皮細胞NO釋放量，提高細胞一氧化氮合酶(NOS)活力［20］。研究表明，日本刺參酸性黏多糖對血管內皮細胞脂質過氧化損傷具有明顯的保護作用，這種保護作用明顯強于大西洋刺參多糖，北極刺參多糖具有同樣的作用［21］。

刺參多糖不僅可以改善內皮細胞功能，而且對動脈粥樣硬化及經(jīng)皮腔內冠狀動脈成形術后再狹窄也有抵抗作用。復方花刺參黏多糖能顯著減輕家兔髂動脈損傷血管的內膜增生和管腔狹窄，延緩粥樣斑塊的發(fā)生和發(fā)展。刺參黏多糖處理組家兔動脈的內膜厚度及內膜中膜厚度比均明顯減小;血小板源生長因子及轉化生長因子β1(TGF－β1)的表達明顯降低;Bax表達明顯升高。其作用機理與抑制血管平滑肌細胞增殖、抑制生長因子的合成與分泌和促進凋亡有關［22］。采用掃描電鏡及透射電鏡觀察家兔血管成形術后內皮的超微結構，結果進一步證實了刺參多糖具有抑制內膜增生和保護內皮功能的作用［23］。

2.5 對黏附分子表達的影響

王曼玲等［24］發(fā)現(xiàn)玉足海參糖胺聚糖可以抑制血小板與人臍靜脈內皮細胞的黏附反應，濃度在5mg/mL時抑制作用最為明顯。這種作用與血小板黏附分子的表達受到抑制有關，因此推測其可能是一種有效的抗血小板黏附劑。進一步的研究表明，花刺參黏多糖可抑制腫瘤壞死因子(TNF－α)誘導的平滑肌細胞血管細胞黏附分子－1和細胞間黏附分子－1的表達，減少單核細胞與平滑肌細胞的黏附和聚集，這可能對減輕血管壁的炎癥反應、延緩動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展起一定作用［25］。可以看出，刺參多糖能夠抑制動脈血管平滑肌細胞增殖，減輕內膜增生及管腔狹窄;促進損傷后人臍靜脈內皮細胞的增殖和移位，保護血管內皮［26］;同時抑制黏附分子的表達，有效防治和減輕局部炎癥反應。因此，刺參多糖不僅可以用于預防和治療靜脈血栓性疾病，還可以減弱動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展和再狹窄的形成。

2.6 調節(jié)組織發(fā)生

刺參多糖能夠抑制平滑肌細胞增殖，同時在肝素結合生長因子存在時能夠促進內皮細胞增殖。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在堿性成纖維細胞生長因子(FGF－2)存在時，刺參多糖顯著增加內皮細胞形成新生血管的能力;這種作用依賴于多糖分子中硫酸化巖藻糖支鏈。另外，內皮細胞增殖并不僅僅是FGF－2體外誘導血管生成的唯一事件，還包括內皮細胞與細胞外基質相互作用等一系列的變化，如整合素分子表達增加和肌動蛋白等細胞骨架的重建等［27］。

采用傷口愈合模型并配合灌胃刺參多糖的研究表明，處理組小鼠傷口能提前2～3 d愈合，且傷口愈合后表面光滑無結痂［28］，提示刺參多糖對傷口愈合具有顯著的促進作用。Kariya等［29］從刺參體壁中分離獲得分子質量分別為9 000和32 000的兩個多糖片段，體外破骨細胞形成實驗結果表明，二者均抑制破骨細胞的生長，抑制率分別為99.8%和96.3%。因此，刺參多糖可能成為破骨細胞吸收的抑制劑，有利于減輕類風濕性關節(jié)炎和骨質疏松等疾病的癥狀。

2.7 其他作用

刺參多糖還具有保護β－淀粉樣蛋白誘導的皮質神經(jīng)元凋亡的作用［30］、抑制腫瘤轉移及炎性因子招募［31］、有可能成為內源性的鈣泵抑制劑［32］等作用。對刺參多糖急性毒理及其安全性評價結果顯示，刺參多糖對于實驗小鼠的體重、紅細胞和白細胞以及肝、腎、脾等臟器器官均沒有明顯的影響，其半數(shù)致死量均大于10 000mg/kg，屬于實際無毒物質［33］。

3 展望

在我國，刺參被冠為海八珍之首，歷來被認為是名貴滋補的食品和藥材。傳統(tǒng)中醫(yī)認為，海參具有滋陰壯陽、生血、補血、利水、主補元氣、益滋五臟六腑和祛虛損的功能。刺參多糖的藥理活性十分廣泛，幾乎涵蓋當前對人類健康構成威脅的主要疾病，諸如腫瘤、心血管疾病、艾滋病和老年病等。作為天然活性物質，刺參多糖具有副作用小，活性強等優(yōu)點，而且兼具免疫調節(jié)作用，具有良好的應用前景。目前，對其構效關系及作用機制尚缺乏系統(tǒng)的研究。因此，有必要對刺參多糖進行深入的研究，探討其結構特征，例如分子質量大小、硫酸化程度及硫酸基取代位點等與其藥理作用之間的關系，為可能的藥物研發(fā)提供理論指導。

刺參多糖是由葡萄糖醛酸、乙酰氨基半乳糖、巖藻糖及硫酸基組成的雜多糖。由于組成多糖的單糖糖基之間連接順序、糖鏈分支的位置及硫酸取代基的數(shù)量和位置等的差異，使不同品種、不同提純方法所得到的刺參多糖分子質量大小、硫酸基數(shù)量及位置等均具有異質性［34］。因此，在深入研究多糖構效關系的基礎上，確定刺參多糖的質量標準體系尚需進一步探索。以刺參多糖中特征性的巖藻糖為指標，采用高效液相色譜法對刺參多糖進行定量是一種快速、準確的評價方法［35］。

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