吳祖云+姜豇+劉祝英

摘要：植物多糖廣泛存在于生物體中，是生物體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，同時在生命活動中發(fā)揮重要的功能，如抗衰老、抗腫瘤、免疫促進、抗炎、抗病毒和降血糖等。本文就近年來植物多糖生物學功能研究進展做了簡要評述。

關(guān)鍵詞：植物多糖，分離純化，生物活性

多糖（polysaccharides）又稱多聚糖，是一類天然大分子物質(zhì)，廣泛存在于動物、植物和微生物中，是生物有機體內(nèi)普遍存在的一類生物大分子，目前報道來源于中藥的多糖已超過200種，且它們中的大部分都是從植物中分離和提純得到。近年來，大量藥理及臨床研究表明，藥用植物多糖如牛膝多糖、黃芪多糖、香菇多糖、蘆薈多糖、酵母多糖、殼聚糖等是一種良好的免疫調(diào)節(jié)劑，它能激活免疫受體，提高機體的免疫功能，具備多種生物學功效。

一、多糖的提取、分離與純化

提取多糖首先要根據(jù)多糖的存在形式及提取部位的不同決定在提取之前是否作預處理，對于含大量色素、脂肪酸等脂溶性成分的樣品需脫脂，去除單糖、低聚糖等雜質(zhì)。脫脂后的殘渣或不需要脫脂的原料常用水作溶劑來提取多糖，此外按需要也可用堿性水液、氯化鈉溶液或1%醋酸溶液作溶劑，溫度控制在90-100℃，時間4-6 h，反復提取2-3次。一般植物多糖提取多采用熱水浸提法。酶技術(shù)是近年來廣泛應用到有效成份提取中的一項生物技術(shù)，在多糖的提取過程中，使用酶可降低提取條件，在比較溫和的條件中分解植物組織，加速多糖的釋放或提取，同時超濾法、超聲提取和微波提取也是近年用到的新型提取技術(shù)。

用水或稀堿水提取的多糖常含有蛋白質(zhì)，常用的除蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法或三氯乙酸法，前兩者多用于微生物多糖，后者多用于植物多糖。脫除蛋白后，用一定濃度的乙醇沉淀，沉淀物再經(jīng)過DEAE-纖維素、SenhadxeA25，SenhadxeG50，DEAC-Cellulose等柱層析分離純化。用乙醇沉淀是一種從溶液中定量回收多糖的簡單方法，其原理是多糖溶于熱水而不溶于乙醇等有機溶劑，因而可將多糖用乙醇沉淀出來。由于不同性質(zhì)或不同分子量的多糖沉淀所需的乙醇濃度不同，故乙醇沉淀同樣也可以用于樣品中不同多糖組分的分級分離。要根據(jù)具體情況使用不同濃度的乙醇，其中需要考慮的包括多糖的濃度及鹽濃度。

二、植物多糖生物學功能研究進展

1.增強機體免疫

免疫系統(tǒng)是生命的衛(wèi)士，是機體的防御系統(tǒng)。包括免疫器官、免疫細胞和免疫分子，可特異性地或非特異性地清除侵入機體的異物。植物多糖具有免疫增強作用，對非特異性免疫或特異性免疫均有促進作用。多糖本身也可作為一種抗原，刺激機體產(chǎn)生相應的抗體，但作用較弱。用肺炎球菌多糖皮下注射小鼠可刺激小鼠產(chǎn)生特異的免疫球蛋白M（Ig M）抗體，在有霍亂毒素作為佐劑時還可刺激產(chǎn)生特異的免疫球蛋白A（Ig A）抗體。用熟地、當歸為主的復合多糖口服250mg/Kg體重用于雛雞，可使雛雞免疫器官指數(shù)明顯升高，能使環(huán)磷酰胺所致免疫抑制逆轉(zhuǎn)至正常水平或正常以上的水平，這也表明中藥多糖具有免疫調(diào)節(jié)劑的作用。

研究表明，黃芪及其活性成分對動物的T淋巴細胞、B淋巴細胞、自然殺傷細胞和巨噬細胞有影響。邱世翠等探討中藥黃芪的強身健體作用，結(jié)果表明用黃芪液灌服可顯著促進小白鼠脾淋巴細胞增殖和IL-2的產(chǎn)生。Chen等的研究，結(jié)果表明日糧中添加200 mg/kg黃芪多糖及200 mg/kg牛膝多糖，可增加脾細胞NO和IL-2的產(chǎn)量，增強脾細胞增生的劑量依賴性。有試驗表明，黃芪多糖能影響斷奶仔豬細胞免疫進而可作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，其中獲得最大日增重的添加水平為381-568 mg/kg黃芪多糖，而免疫應答的最佳水平為324-563 mg/kg黃芪多糖。寧勇等對體外培養(yǎng)正常成人外周血單核細胞的研究則表明，牛膝多糖能顯著誘導單核細胞表達TNF-α和IL-6，增加單核細胞胞質(zhì)內(nèi)溶酶體量，從而激活單核細胞、增強單核細胞的吞噬作用。

2.抑腫瘤作用

多糖能抑制腫瘤引起的白細胞下降，恢復免疫系統(tǒng)的創(chuàng)傷，起到恢復肝功能、增強骨髓造血功能、抑制腫瘤生長的作用。從中藥復方（人參、白術(shù)、獲菩、甘草、當歸等）中提取的復合多糖可顯著抑制荷瘤小鼠體內(nèi)H22腫瘤的生長，提高荷瘤小鼠脾指數(shù)、白細胞數(shù)，促進脾內(nèi)的T， B淋巴細胞增殖，對HeLa細胞的增殖有明顯抑制作用圈。龍須菜多糖、壇紫菜多糖和毛頭鬼傘多糖構(gòu)成的復合多糖對HeLa細胞生長具有顯著抑制作用，并呈劑量依賴性，QRT-PCR檢測表明，復合多糖能提高HeLa細胞中凋亡蛋白酶基因caspase-10， caspase-3表達水平，誘導細胞凋亡。通過牛膝多糖對體外培養(yǎng)的人胸腔巨噬細胞，內(nèi)乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase，LDH）和酸性磷酸酶（Acid phosphatase，ACP）活性的調(diào)節(jié)作用，以及對人胸腔巨噬細胞表達腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-6（IL-6）的誘導作用，探討牛膝多糖對活化巨噬細胞的激活作用，發(fā)現(xiàn)牛膝多糖能上調(diào)胸腔巨噬細胞內(nèi)乳酸脫氫酶和酸性磷酸酶活性，并能顯著誘導胸腔巨噬細胞表達腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-6，而且對腫瘤壞死因子-α的誘導表達具有顯著的劑量效應，所以認為牛膝多糖可誘導巨噬細胞表達細胞因子，并對巨噬細胞具有激活作用。

一些多糖對腫瘤細胞有直接作用。刺五加多糖（APS）可強烈抑制體外培養(yǎng)的小鼠S180和人白血病K562細胞的增殖，其EC50分別為0.38g/L和0.28g/L。對腫瘤細胞的直接作用與多種途徑有關(guān)：①影響細胞膜的生化特性：腫瘤細胞膜唾液酸含量的變化與腫瘤發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，茯芩多糖在體外對S180、K562有直接抑癌作用，并使腫瘤細胞唾液酸升高，磷脂減少。茯芩多糖（PPS）使S180與K620、K562細胞膜磷脂脂肪酸組成發(fā)生明顯改變，干擾膜的肌醇磷脂代謝，明顯抑制磷脂酞肌醇轉(zhuǎn)換。②通過促進抗癌細胞素的分泌、IL-2R受體的表達、LAK前體細胞的增生而達到抗腫瘤的作用。③誘導腫瘤細胞凋亡：多糖能使胃癌細胞內(nèi)的P5基因表達增加和減少bcl-2的表達而影響腫瘤細胞的增殖、分化和凋亡。

3.抗氧化作用

體內(nèi)某些抗氧化酶，如超氧物歧化酶（SOD），能與機體代謝所產(chǎn)生的超氧陽離子自由基（O-2）進行歧化反應，將其清除；谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）能清除細胞內(nèi)的有害代謝產(chǎn)物，如H2O2、OH-、O-2和RO等。王洪偉等研究發(fā)現(xiàn)牛膝多糖可顯著提高大鼠SOD活性，降低丙二醛（MDA）活性，提高大鼠的抗氧化能力。以果蠅為動物模型研究牛膝多糖組分的抗衰老作用，發(fā)現(xiàn)小分子量組分可顯著地使果蠅平均體重增加，增幅為3.85%-5.47%，并使果蠅平均壽命延長2.61%-3.16%。唐富天等通過灌胃給藥南沙參多糖（ RAPS）可減輕大鼠60Cor射線輻射損傷，提高50天存活率。減少輻射大鼠血清丙二醛（MDA）含量，增加全血中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性和紅細胞中超氧化物歧化酶（SOD）含量，說明南沙參多糖具有較好的抗氧化作用。應用黃芪多糖100 mg/kg/d能使黃嘌呤及黃嘌呤氧化酶造成Wistar大鼠離體心臟的氧自由基損傷而導致心臟功能指標明顯下降的血流動力學與心肌力學參數(shù)恢復正常，說明黃芪多糖可能是通過增強超氧化物歧化酶（SOD）活性，促進氧自由基清除起作用。

自由基學說認為，衰老過程可能就是細胞和組織中不斷進行著的自由基損傷所致。D-半乳糖可導致動物體內(nèi)的自由基產(chǎn)生過多而引起衰老。研究發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖和牛膝多糖能提高經(jīng)100μmol·L-1H2O2處理的人胚肺二倍體成纖維細胞（2BS）細胞的存活率，降低細胞的β半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色陽性率以及丙二醛水平，抑制細胞的單胺氧化酶B（MAO-B）活性，增強SOD活力，起到延緩衰老的作用。所以，植物多糖在動物體內(nèi)的抗氧化途徑可能有兩種：一是直接清除體內(nèi)過多的自由基；二是通過提高動物抗氧化酶活力的間接作用來清除過多自由基。

4.降血糖作用

許多植物多糖有較好的降血糖作用。楊宏莉等研究證實，山藥多糖可明顯提高體外培養(yǎng)的胰島細胞存活率，改善胰島功能。研究報道，高劑量濃度的紫心甘薯多糖能有效調(diào)節(jié)STZ糖尿病大鼠的糖代謝，顯著提高肝糖原合成能力，減少葡萄糖的生成，起到降血糖的作用。黨參多糖能顯著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠升高的血糖；升高肝糖元含量和血清胰島素水平；能顯著降低糖尿病小鼠血清TC，TG水平，提高血清SOD活性，減少MDA產(chǎn)生；顯著抑制小鼠糖異生，有顯著改善氫化可的松琥珀酸鈉誘導的小鼠胰島素抵抗的作用。結(jié)果提示黨參多糖能夠顯著降低糖尿病小鼠血糖，調(diào)節(jié)血脂代謝，抑制糖異生，促進糖元合成，改善胰島素抵抗。李國慶等觀察牛膝等中草藥活血湯治療糖尿病周圍神經(jīng)病變的療效，有益氣滋陰，活血通絡的功效。糖尿病周圍神經(jīng)病變（DPN）是糖尿病的常見慢性并發(fā)癥。研究表明牛膝多糖能夠降低四氧嘧啶和腎上腺素所致小鼠血糖升高，促進糖尿病小鼠肝糖元合成，而對正常小鼠血糖無明顯影響。Mao等研究表明高血糖小鼠灌服黃芪多糖能夠減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激反應，增加胰島素敏感性而降低血糖。黃芪多糖降低血糖的機制可能是通過減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導的轉(zhuǎn)錄因子6（ATF6）活化，逆轉(zhuǎn)ATF6在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)位，抑制肝臟蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的高表達，減輕其肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激而發(fā)揮胰島素增敏作用。

促生長作用

研究表明，添加1.5%黃芪粉顯著提高了蛋雞36-70 d和試驗全期的產(chǎn)蛋率（P<0.05），300 mg/kg黃芪多糖組顯著提高了蛋雞第70 d雞蛋蛋白含量（P<0.05）。余亮彬等在生長育肥豬日糧中添加600mg/T的植物多糖，能顯著提高日增重，相比對照組而言，飼料轉(zhuǎn)化率提高了17.29%（P<0.05）。日糧中添加0.6%白術(shù)粗多糖不僅能夠顯著提高平均日增重，還能提高飼料報酬，降低腹瀉率。彭穎等使用Hela細胞進行了粘附試驗及粘附抑制試驗，研究牛膝多糖對大腸埃希菌對細胞的黏附的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)牛膝多糖濃度為0.8mg/ml時，對細菌的細胞粘附抑制最為明顯，粘附率由（257.0±5.2）個細菌細胞降低到（63.6±3.6）個細菌細胞，牛膝多糖對大腸埃希菌的細胞粘附具有抑制作用，說明牛膝多糖具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的潛在應用價值。陳清華等研究結(jié)果表明，在斷奶仔豬日糧中添加0.05%、0.1%、0.15%牛膝多糖，與對照組相比，日增重提高11.80%，19.90%和14.74%（P<0.05），料肉比分別降低12.42%，8.28%，17.75%和14.20%（P< 0.05）；結(jié)果表明在斷奶仔豬日糧中添加牛膝多糖能提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。植物多糖能促進動物生長，其機理可能是多糖能有效興奮胃腸道和促進消化腺酶的分泌，促進血紅蛋白、血清蛋白的合成，改善蛋白代謝，提高飼料養(yǎng)分的吸收效率，促進某些酶和激素的分泌，改善動物腸道健康，從而促進物質(zhì)和能量代謝，改善動物生長性能和飼料報酬。

三、應用前景與展望

我國中草藥資源豐富，目前在畜牧生產(chǎn)中使用的陸地中草藥大概有1000多種，常用的有200多種，植物多糖具有調(diào)節(jié)機體免疫、抗腫瘤、促進動物生長等作用，在臨床上和畜牧業(yè)中具有廣闊的應用前景。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中將植物多糖開發(fā)為綠色環(huán)保飼料添加劑，這對真正意義上減少抗生素等藥物添加劑在飼料中的使用，推進動物飼料“無抗生素化”或盡量少用抗生素的進程，保證畜產(chǎn)品的安全和我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

參考文獻（略）