楊乾方，王 帆，葉 婷，潘立民

黃芪多糖提取工藝、化學結(jié)構(gòu)及藥理作用的研究進展

楊乾方1，王 帆2，葉 婷3*，潘立民4*

1. 黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040 2. 哈爾濱醫(yī)科大學，黑龍江 哈爾濱 150081 3. 黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150000 4. 黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150000

黃芪多糖（polysaccharides，APS）是黃芪的重要活性成分之一，隨著黃芪在臨床上的使用越來越廣泛，學者對APS的提取工藝、化學結(jié)構(gòu)及藥理作用的研究也愈來愈深入。不同的提取工藝對APS的含量和純度均會產(chǎn)生不同程度的影響，進而對其藥理作用的發(fā)揮也會有所影響。APS具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降血糖、抗衰老和抗炎等藥理作用。在全面查閱并梳理文獻資料的基礎上，對APS的提取工藝、化學結(jié)構(gòu)及藥理作用進行綜述，并對APS的研究前景進行展望，以期對APS的進一步開發(fā)利用和研究提供有效的理論支持。

黃芪多糖；提取工藝；化學結(jié)構(gòu)；免疫調(diào)節(jié)；抗腫瘤

黃芪始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為豆科植物蒙古黃芪Bge.var.(Bge.) Hsiao和膜莢黃芪(Fisch.) Bge. 的根，其性味甘而微溫，歸肺、脾兩經(jīng)，具有補氣固表、升陽舉陷、利尿、排膿、斂瘡生肌的功效[1]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，黃芪的化學成分包括多糖類、皂苷類、黃酮類、氨基酸類等物質(zhì)[2]。作為黃芪主要活性成分之一的黃芪多糖（polysaccharides，APS），具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降血糖、抗衰老和抗炎等藥理作用，是近年來研究的熱點。

目前，對于APS的提取制備方法主要有：水提醇沉法、堿溶提取法、堿醇提取法、酶輔助提取法、超聲波提取法和生物發(fā)酵提取法等。其中水提醇沉法由于其方法傳統(tǒng)，導致皂苷得率不高；堿溶、堿醇提取法由于其提取的廢液中富含的堿性物質(zhì)，不易過濾及濃縮，且大規(guī)模使用易造成環(huán)境污染，故不適用于工業(yè)大批量的生產(chǎn)；酶輔助提取法能有效破損黃芪細胞壁，提高黃芪多糖的滲出量，進而提高提取率；超聲波提取法被評估為比傳統(tǒng)提取方法更簡單、更有效的替代方法，在提高APS的提取率上意義重大；生物發(fā)酵提取法是近年來成長起來的一種新技術(shù)，具有操作簡單、投入成本低、不破壞APS結(jié)構(gòu)、發(fā)酵廢棄物再利用率高等優(yōu)點，并且在提取率上遠遠超過堿溶、堿醇等常規(guī)提取方法。

本文主要對APS的提取工藝、化學結(jié)構(gòu)和藥理作用的研究進展進行綜述，為臨床用藥提供依據(jù)，以期擴大APS的應用范圍。

1 黃芪多糖的提取工藝

近年來關(guān)于APS的提取工藝研究較多，而不同的提取方法會直接影響APS的提取率[5]。常見的的提取方法有水提醇沉法、堿溶提取法、堿醇提取法、酶輔助提取法、超聲波提取法和生物發(fā)酵提取法等。

1.1 水提醇沉法

水提醇沉法是一種將黃芪粉末加入到適當比例的水中，在適宜溫度下進行煎煮，離心后于上清液中加入無水乙醇析出沉淀得到粗多糖的方法。該法雖然提取流程簡便，成本低[6]，但在提取過程中具有提取率低、提取時間長、雜質(zhì)含量高等弊端。利用水提醇沉法時，乙醇濃度、提取次數(shù)、提取時間、溫度以及料液配比等是影響提取率的主要因素。有研究[7]采用水提醇沉法對APS進行提取，發(fā)現(xiàn)當提取時間是2.5 h，溫度為90 ℃，料液配比為1∶8時，APS的提取量最高。宋金軍等[8]采用溫水提醇沉法，以APS提取量為指標，采用四因素三水平正交試驗設計法分組提取，通過經(jīng)典正交分析法等進一步目標尋優(yōu)法優(yōu)化APS提取工藝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)R語言結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡模型處理得到的APS提取工藝為最佳工藝，即乙醇濃度為95%，提取時間是3 h，提取次數(shù)1次，料液比為20∶1。

1.2 堿溶提取法與堿醇提取法

堿溶提取法與堿醇提取法都是在堿液中提取多糖，雖在提取率上與溫水提醇沉法相比具有一定優(yōu)勢，但在提取的廢液中富含的堿性物質(zhì)，不易過濾及濃縮，且大規(guī)模使用易造成環(huán)境污染。李紅民等[9]分別用水提取、氧化鈣水溶液提取和碳酸鈉水溶液提取法制備APS，以苯酚硫酸法測定APS含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化鈣水溶液提取率最高為11.7%，碳酸鈉水溶液為5.7%，水提取法效率最低為3.6%。有研究[10]按照黃芪的粉體顆粒大小分組，測定各組不同溫度、不同料液比、不同乙醇提取倍率水法提取與氧化鈣法（氧化鈣溶液，pH值為10）提取APS的溶出率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當料液比為1∶6，提取溫度為80 ℃，使用氧化鈣溶液提取時APS提取率相對最高，其提取率優(yōu)于水法提取。田洛等[11]采用堿醇提取法對APS進行提取，實驗研究了溶劑pH值、料液比、提取時間、提取溫度等因素對APS提取率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當pH值為12的5%碳酸鈉乙醇溶液、料液比為1∶10、提取時間為90 min和提取溫度為90 ℃時，APS的提取率最高，為19.15%。

1.3 酶輔助法

生物酶（纖維素酶）能夠降解細胞壁中的纖維素和半纖維素，而黃芪細胞壁的主要成分為纖維素。酶輔助法能有效破損黃芪細胞壁，提高黃芪多糖的滲出量，進而提高提取率，此外，酶的作用條件溫和，不會破壞多糖的結(jié)構(gòu)，耗能小且多糖提取率較高。徐艷等[12]為了探明纖維素酶對黃芪中APS提取率的影響，在單因素實驗基礎上，研究了水浴溫度、水浴時間和酶加入量3方面因素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APS最佳的提取條件為在水浴時間1.5 h、水浴溫度80 ℃和加入的纖維素酶液體積為20 mL時可使黃芪中APS質(zhì)量分數(shù)最高（9.27 mg/g）?？导覄俚萚13]通過黃芪酶提和水提時產(chǎn)物的HPLC圖譜、提取殘渣的掃描電鏡和X射線衍射實驗考察了纖維素酶對黃芪組織結(jié)構(gòu)和APS的影響。結(jié)果表明，纖維素酶不降解APS，僅破壞黃芪粉末中的纖維素，提高細胞的通透性，減小內(nèi)擴散阻力，從而有利于APS的提取。

1.4 超聲波提取法

超聲波根據(jù)利用能量使物體發(fā)生劇烈震動，使物體分解成極細小的顆粒的原理，可以作用于黃芪組織或細胞，進而將黃芪細胞的細胞壁和細胞膜震碎，使細胞內(nèi)溶物流出，從而提高APS的提取率。此外，超聲波提取法被評估為比傳統(tǒng)提取方法更簡單、更有效的替代方法。一項研究[14]利用超聲波提取法從黃芪中提取APS，應用正交試驗法優(yōu)化提取條件，并采用超氧陰離子和（1,1-diphenyl-2-picryl- hydrazyl radical，DPPH）自由基體系對APS的抗氧化活性進行研究。結(jié)果表明APS提取的最佳條件為固液比1∶20、超聲提取時間12 min、超聲功率65 W、超聲提取溫度60 ℃，最終提取率為8.75%。孫英華等[15]在APS的超聲提取工藝研究中發(fā)現(xiàn)，利用超聲提取法可縮短APS的提取時間，提高提取效率，其中最佳的提取條件為，超聲時間25 min，料液比1∶25，提取溫度30 ℃，所提取的APS質(zhì)量分數(shù)可達4.92%。李利紅等[16]以蒙古黃芪為材料，對用循環(huán)超聲輔助法提取APS的工藝進行優(yōu)化，按照最佳工藝提取不同產(chǎn)地和品種的APS，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在提取時間為40 min，提取功率1000 W，超聲時間/間隙時間比值1∶1時為最佳提取工藝，多糖提取率最高可達11.44%。劉楊等[17]采用苯酚-硫酸法，以APS含量為指標，考察提取方式、料液比、提取時間、醇沉濃度對APS提取率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)APS的最佳提取工藝為：超聲提取70 min，料液比1∶20，70%乙醇沉淀。陳壽妮等[18]對APS提取方法進行了篩選，研究發(fā)現(xiàn)超聲提取法的提取效率高于水提醇沉取法和堿水提醇沉法，且最佳提取條件為超聲波功率300 W，提取溫度50 ℃，料液比1∶30，提取次數(shù)為4次。具體結(jié)果詳見表1。

表1 黃芪多糖超聲波提取法結(jié)果總結(jié)

1.5 生物發(fā)酵提取法

微生物具有個體小，繁殖能力強的特點，對細胞壁有顯著破碎效果[19]，而生物發(fā)酵技術(shù)就是利用微生物對黃芪細胞的細胞壁進行消化破碎，使細胞內(nèi)的黃芪多糖流出。與傳統(tǒng)的提取工藝相比，生物發(fā)酵提取法的APS提取率遠遠超過堿醇提取法、超聲波提取法等常規(guī)方法，且具有操作簡單、投入成本低、不破壞APS結(jié)構(gòu)、發(fā)酵廢棄物再利用率高等優(yōu)點。陳弘等[20]在一項以黑曲霉為出發(fā)菌株，黃芪提取液為唯一碳源進行生物轉(zhuǎn)化的研究中發(fā)現(xiàn)，在起始pH值5.0、發(fā)酵溫度30 ℃、搖床轉(zhuǎn)速180 r/min的條件下發(fā)酵6 d，APS含量最高，為（2.473±0.062）g/L，并且發(fā)酵前后黃芪多糖的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生較大變化。一項研究[21]通過單因素實驗分別評價了發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、接菌量和pH值對APS產(chǎn)量的影響，并在此基礎上設計正交試驗，進一步優(yōu)化最佳工藝，結(jié)果顯示，溫度39 ℃、接菌量5%、pH 5.4、培養(yǎng)時間48 h條件下多糖產(chǎn)量最高，達到8.8%。陳麗艷等[22]在一定的條件控制下，運用雙向發(fā)酵技術(shù)，經(jīng)側(cè)耳菌發(fā)酵，生成黃芪“藥性菌質(zhì)”，比較黃芪發(fā)酵后多糖成分及含量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪發(fā)酵后多糖得率為9.50%，質(zhì)量分數(shù)為3.64%。有研究[23]從雞腸道分離保存的一株益生菌（FGM），用于發(fā)酵黃芪的根、莖、葉。結(jié)果顯示，經(jīng)FGM發(fā)酵后，黃芪根、一年生莖、兩年生莖、一年生葉、兩年生葉中粗多糖質(zhì)量分數(shù)分別提高177.46%、227.27%、207.11%、170.61%、182.28%。李建喜等[24]從雞腸道內(nèi)容中獲得了2株可在含藥培養(yǎng)基中高效增殖的菌株，分別為乳桿菌FGM9和鏈球菌PILGM4，以增殖性能較好的PILGM4為發(fā)酵菌種，對黃芪進行多批次發(fā)酵試驗，用濕浸法提取發(fā)酵產(chǎn)物中多糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪發(fā)酵提取物中多糖質(zhì)量分數(shù)為（70.88±10.00）%。具體結(jié)果見表2。

The conventional POR circuits usually include a delay unit and a pulse generation unit.

2 APS的化學結(jié)構(gòu)

APS主要由多種單糖和Glu構(gòu)成。APS中常見的單糖包括葡萄糖（glucose，Glc）、鼠李糖（rhamnose，Rha）、阿拉伯糖（arabinose，Ara）、木糖（xylose，Xyl）、甘露糖（mannose，Man）、葡萄糖醛酸（glucuronic acid，Glc UA）、半乳糖醛酸（Galacturonic acid，Gal UA）等[25]。Glu是基于吡喃葡萄糖基的多糖，根據(jù)其單糖殘基結(jié)構(gòu)，可以是α--Glu、β--Glu或α,β--Glu，而β-Glu是研究最多的多糖[26]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，β-Glu是一種有效的生物反應調(diào)節(jié)劑，能夠顯著增強免疫系統(tǒng)功能[27]。

表2 生物發(fā)酵提取黃芪多糖總結(jié)

由于多糖包含許多支鏈和大量的羥基，這就導致了其結(jié)構(gòu)復雜，所以確定多糖的結(jié)構(gòu)極其困難。常用的結(jié)構(gòu)鑒定方法包括：（1）儀器分析方法：高效液相色譜儀、質(zhì)譜法等；（2）化學分析方法：水解法、甲基化法等。目前，也增加了許多關(guān)于探索多糖高級結(jié)構(gòu)的新方法，如旋光光譜（optical rotatory dispersion，ORD）、圓二色光譜（circular dichroism，CD）以及掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）等[28-29]。上述研究還表明了，APS的單鏈高為0.552 nm，長度為27 nm，平均粗糙度為0.200 nm，最大輪廓高度為0.227 nm，顯微粗糙度為0.833 nm。

林夢感等[30]研究了APS MAPS-5的化學結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MAPS-5是由α--(1-4)Glc連接構(gòu)成主鏈，且平均約每15個糖殘基中有2個糖殘基的C-6位被末端葡萄糖取代，其相對分子質(zhì)量為1.32×104。研究發(fā)現(xiàn)[31]APS是一種以葡萄糖為主的雜聚多糖。由Rha、Glc、Gal和Ara構(gòu)成，其物質(zhì)的量比為1.19∶72.01∶5.85∶20.95，APS的相對分子質(zhì)量為1.1×104，APS主鏈由葡萄糖以α-型糖苷鍵連接而成。方圣鼎等[32]從內(nèi)蒙黃芪根的水提液中分得3種多糖：黃芪多糖I、II及III，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APSI是雜多糖，由-Glc、-Gal和-Ara組成，其物質(zhì)的量比為1.75∶1.63∶1，平均相對分子質(zhì)量約為36 300，APS II及III均為-Glu，其平均相對分子質(zhì)量分別約為12 300、34 600，兩者的組成除含少量α-(1→6)--Glc縮合鍵外，主要是α-(1→4)--Glc的縮合鍵。有研究[33]采用完全酸水解的方式分離得到的4種APS，對單糖組成進行了表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AG-1，AG-2為Glu；AH-1為水溶性酸性多糖，單糖組成為Gal UA、Glc UA、Glc、Rha以及Ara，其物質(zhì)的量比為1∶0.04∶0.02∶0.01；AH-2的單糖組成為Glc和Ara，其物質(zhì)的量比為1∶0.15。唐雨薇等[34]從黃芪中提取分離多糖并對其進行理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APS-I中單糖組成為Man、Rha、Glc UA、Gal UA、Glc、Gal，且物質(zhì)的量比為29.12∶1.89∶4.00∶1.35∶1∶81.97；APS-II中單糖組成為Man、Rha、Glc UA、Gal UA、Glc、Gal、Xyl，且物質(zhì)的量比為50.46∶1.16∶1∶2.27∶2.66∶15.72∶7.86。APS-I相對分子質(zhì)量約為1.06×104，APS-II相對分子質(zhì)量約為2.47×106。有研究發(fā)現(xiàn)[35]在實驗中提取的APS總多糖量為74.6%，蛋白質(zhì)量為0.42%，相對分子質(zhì)量分布情況為300～2×106，測得其單糖組成為Rha、Gal UA、Glc、Gal和Ara，它們的物質(zhì)的量比為0.43∶0.23∶19.36∶0.69∶1。劉衛(wèi)寶等[36]采用離子色譜儀對從蒙古黃芪中分離純化得到的2種多糖進行單糖組表征，研究發(fā)現(xiàn)APS-1主要由Gal和Glc組成，物質(zhì)的量比為1∶49.76。APS-2主要由Rha、Gal和Glc組成，物質(zhì)的量比為1∶2.99∶16.26?；瘜W結(jié)構(gòu)信息見表3。

3 APS的藥理作用

APS具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降血糖、抗衰老和抗炎等藥理作用，具體見圖1[112]。本文將對目前APS的藥理作用研究進行歸納總結(jié)，以期為其進一步的作用機制相關(guān)研究提供一定的理論基礎。

3.1 調(diào)節(jié)免疫功能

3.1.1 增強免疫器官指數(shù) 免疫器官由中樞和周圍免疫器官2部分組成，其中主要組成部分是淋巴組織，而體內(nèi)含有淋巴組織的器官主要包括胸腺、脾臟和淋巴結(jié)等[37]。Li等[38]研究發(fā)現(xiàn)APS可以顯著改善胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)，恢復受損胸腺和脾臟組織的結(jié)構(gòu)，以及增強小鼠脾臟淋巴細胞的增殖能力和對腹腔巨噬細胞的吞噬能力。在一項調(diào)查APS和多糖肽（polysaccharide peptide，PSP）對免疫抑制和肺癌小鼠模型的研究中[39]，發(fā)現(xiàn)PSP和APS顯著改善了肺癌小鼠的胸腺指數(shù)、脾指數(shù)。Toll樣受體（Toll-like receptors，TLR）在識別病原體和激活先天免疫系統(tǒng)方面發(fā)揮著重要作用，而APS能夠通過TLR4介導的MyD88依賴性信號通路發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[40-42]。最近的研究表明[43]，經(jīng)APS治療后的Lewis可移植肺癌小鼠，其脾臟和胸腺免疫器官指標均高于生理鹽水組。這種作用可能是通過降低血管內(nèi)皮生長因子和表皮生長因子受體的表達來實現(xiàn)的。梁華平等[44]發(fā)現(xiàn)APS和人參莖葉皂苷可明顯提高創(chuàng)傷小鼠脾臟、胸腺、腸系膜淋巴結(jié)細胞質(zhì)膜、線粒體膜及微粒體膜的流動性，降低創(chuàng)傷小鼠血清及淋巴細胞中脂質(zhì)過氧化物水平。

表3 APS化學結(jié)構(gòu)信息

圖1 黃芪多糖的藥理作用

3.1.2 促進免疫細胞增殖 免疫細胞是指參與免疫應答或與免疫應答相關(guān)的細胞，包括淋巴細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞、粒細胞等，在人體免疫中發(fā)揮著重要作用[45]。Hwang等[46]發(fā)現(xiàn)經(jīng)APS鼻內(nèi)治療后的小鼠，腸系膜淋巴結(jié)（mesenteric lymph nodes，mLN）中的樹突狀細胞（dendritic cells，DC）顯著增加，其作用機制是通過上調(diào)CC-趨化因子受體7的表達來發(fā)揮作用的。此外，APS的鼻內(nèi)治療激活了DC，這進一步刺激了mLN中的自然殺傷細胞和T淋巴細胞。研究發(fā)現(xiàn)[47]APS硫酸化淫羊藿多糖（APS-sulfated epimedium polysaccharide，APS-sEPS）對新生仔豬外周血淋巴細胞和腸黏膜具有免疫作用，接受APS-sEPS的仔豬T淋巴細胞增殖最高，這可能與激活（TLR4-nuclear factor κappa-B，TLR4-NF-κB）信號通路和（interferon regulator factor 3，IRF3）有關(guān)。DC是抗原呈遞細胞在免疫系統(tǒng)中的核心角色。它在介導先天性和獲得性免疫反應中至關(guān)重要，而APS能夠促進DC成熟與增殖[48]。在一項APS脂質(zhì)體（astragalus polysaccharide liposomes，APSL）對小鼠腹腔巨噬細胞和骨髓源性樹突狀細胞的免疫調(diào)節(jié)活性研究中發(fā)現(xiàn)，APSL不僅顯著提高巨噬細胞的吞噬能力、IL-6和IL-12的含量，而且促進了巨噬細胞的增殖，還顯著增強了骨髓源性樹突狀細胞的活性[49]。

3.1.3 刺激細胞因子釋放與抑制 細胞因子是先天性和適應性免疫的主要調(diào)節(jié)劑，包括淋巴細胞產(chǎn)生的淋巴因子和單核巨噬細胞產(chǎn)生的單核因子等，在免疫系統(tǒng)中起著重要的調(diào)控作用[50-51]。APS影響細胞因子的分泌和產(chǎn)生。白血病細胞是機體固有免疫的主要免疫細胞，在機體早期抗腫瘤和免疫監(jiān)視中具有重要作用，研究表明APS能夠上調(diào)白血病細胞HL-60、K562中的NKG2D相應的配體MICA表達以及增強其對HL-60、K562細胞殺傷敏感性[52]。Dong等[53]通過在體外對脂多糖刺激的豬腸上皮細胞進行RNA測序，發(fā)現(xiàn)APS能夠抑制磷酸化的絲裂原活化蛋白激酶p38抗體（p38-mitogen-activated protein kinase，p38-MAPK）、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases1/2，ERK1/2）和核因子κB p65（nuclear factor kappa-B p65，NF-κB p65）的基因表達水平，升高人核因子κB抑制蛋白α（inhibitor κappa B-alpha，IκB-α）蛋白的表達水平，證明其作用機制與MAPK和NF-κB炎癥通路的激活有關(guān)。Qiu等[54]評估了水溶性黃芪多糖對小鼠血清細胞因子水平和精子產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)不同水平的水溶性黃芪多糖ig治療顯著增加了血清白細胞介素11（interleukin 11，IL-11）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和干擾素-γ水平。研究發(fā)現(xiàn)APS通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子β的表達和調(diào)節(jié)性T細胞的頻率，使CD4(+) T細胞中干擾素-γ、IL-2和IL-4以及CD8(+) T細胞中干擾素-γ的產(chǎn)生顯著增加，從而增強乙肝表面抗原疫苗的體液和細胞免疫反應[55]。

3.1.4 影響免疫球蛋白的分泌 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）是由漿細胞產(chǎn)生的糖蛋白，可以分為IgG、IgA、IgM、IgD、IgE 5類，在抵御細菌、病毒和真菌方面發(fā)揮著重要作用[56]。研究發(fā)現(xiàn)，由APS和sEPS組成的復合多糖APS-sEPS具有免疫增強作用，可以顯著促進T淋巴細胞增殖，提高IgG和IgM水平，在另一項研究中也證明了APS能夠顯著增強老年小鼠IgM抗體的產(chǎn)生[57-58]。APS被用作一種免疫調(diào)節(jié)劑，可以改善斷奶豬的生長和免疫功能，在母豬的日糧中添加APS，可顯著提高預產(chǎn)期前一周初乳中IgM和IgG的水平[59]。Lu等[60]研究發(fā)現(xiàn)APS顯著增加了IL-2、IL-3、IL-4、IFN-γ、IgM和IgG的表達，而降低了IgE的表達。

3.2 抗腫瘤

3.2.1 抑制腫瘤細胞增殖 腫瘤細胞增殖是加重癌癥進展主要原因之一，抑制或減慢腫瘤細胞增殖是治療疾病的重中之重。Guo等[61]發(fā)現(xiàn)APS能夠通過microRNA-27a/FBXW7信號通路抑制卵巢癌細胞增殖，揭示了APS對于卵巢癌的治療潛力。非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占肺癌相關(guān)死亡率的85%，研究表明APS可以抑制NSCLC的細胞增殖和遷移，其作用機制與通過調(diào)節(jié)miR-195-5p信號通路有關(guān)；APS能夠改善肺癌的細胞形態(tài)，減少肺癌細胞增殖，抑制了肺癌細胞的周期停滯[62-63]。Yang等[64]在探討APS與順鉑是否具有協(xié)同抑制人鼻咽癌細胞株生長的作用研究中發(fā)現(xiàn)，APS對鼻咽癌細胞株（carcinoma nasopharyngeal cell，CNE-1）細胞增殖具有抑制作用，呈時間和劑量相關(guān)性，同時發(fā)現(xiàn)APS和順鉑聯(lián)合治療能夠抑制CNE-1細胞的遷移和侵襲。來自上皮內(nèi)淋巴細胞（intraepithelial lymphocytes，IEL）的γδT細胞在黏膜修復、恢復體內(nèi)平衡甚至可能監(jiān)測腫瘤方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)APS能夠在體外誘導腸上皮內(nèi)γδT細胞顯著增殖，在經(jīng)過APS處理的γδT細胞培養(yǎng)上清液中，干擾素-γ和TNF-α水平顯著提高[65-66]。在目前的研究中發(fā)現(xiàn)APS在體外和體內(nèi)以劑量相關(guān)性和時間相關(guān)性的方式極大地抑制了前列腺癌細胞的增殖和侵襲，而且在APS治療下，細胞三酰甘油和膽固醇水平也顯著降低[67]。

3.2.2 誘導腫瘤細胞凋亡 細胞凋亡在腫瘤的進展中發(fā)揮著不可或缺的作用，因而誘導細胞凋亡是一種預防和治療腫瘤的方法。研究發(fā)現(xiàn)[68]蜂蜜加工的黃芪多糖對腫瘤細胞增殖具有抑制作用，可誘導腫瘤細胞凋亡，阻止細胞在細胞周期中從G1期向S期轉(zhuǎn)化，其潛在機制可能與免疫原性細胞死亡相關(guān)分子的表達和免疫細胞的免疫調(diào)節(jié)作用有關(guān)。Zhou等[69]研究發(fā)現(xiàn)APS能顯著促進順鉑對鼻咽癌細胞的抗增殖和凋亡作用，其作用機制是通過調(diào)節(jié)鼻咽癌細胞和異種移植模型中Bax/Bcl-2和半胱天冬酶的表達來實現(xiàn)的。Notch信號在人類惡性腫瘤的轉(zhuǎn)化與增殖中起著至關(guān)重要的作用，在人類非小細胞癌中Notch信號易被激活，而Notch信號抑制劑可以減弱細胞生長并誘導肺癌細胞系的凋亡，研究表明，APS可以通過抑制非小細胞癌細胞系中Notch1和Notch3的表達和上調(diào)腫瘤抑制因子的表達，來促進非小細胞肺癌細胞系凋亡[70-74]。Song等[75]研究發(fā)現(xiàn)APS顯著降低了胃癌細胞活力，并且以時間和劑量相關(guān)性方式加速了胃癌細胞凋亡，這些作用可能與磷酸化AMPK水平的增加有關(guān)。

3.2.3 抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和侵襲 腫瘤細胞轉(zhuǎn)移是指腫瘤細胞從母體、原發(fā)病灶，通過各種途徑（如血液、淋巴、直接蔓延等）轉(zhuǎn)移到其他地方的過程[76]。近年來，越來越多研究證明APS能有效抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移，是一種很有前景的治療腫瘤的中草藥單體。MiR-133是一種腫瘤抑制因子，具有抑制腫瘤細胞的增殖、遷移并誘導其凋亡的作用，研究發(fā)現(xiàn)APS通過上調(diào)miR-133a促使c-Jun氨基末端激酶（c-Jun-terminal kinase，JNK）信號轉(zhuǎn)導通路失活，從而抑制骨肉瘤MG63細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲，并且誘導骨肉瘤MG63細胞的凋亡[77-78]。NF-κB信號通路在肺癌治療和預防中的至關(guān)重要，Wu等[79-80]研究發(fā)現(xiàn)APS可顯著抑制非小細胞癌A549和NCI-H358細胞的增殖與轉(zhuǎn)移，其作用機制與下調(diào)NF-κB轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）在腫瘤遷移和侵襲中起重要作用，APS可作為一種有前途的乳腺癌治療劑，通過抑制Wnt/β-catenin信號通路來降低乳腺癌細胞的增殖和EMT介導的遷移和侵襲[81-82]。

3.3 降血糖

3.3.1 1型糖尿病 1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus，T1DM）是一種自身免疫性疾病，會導致產(chǎn)生胰島素的胰腺β細胞遭到破壞[83]。研究發(fā)現(xiàn)T1DM的發(fā)病與輔助性T淋巴細胞（T helper lymphocytes，Th）的Th1和Th2亞群及其細胞因子失衡密切相關(guān)，而APS可以糾正Th1/Th2細胞因子之間的失衡，從而降低非肥胖糖尿病小鼠T1DM的發(fā)病率，延緩疾病的發(fā)作，減輕胰島炎癥程度，保護胰腺β細胞的超微結(jié)構(gòu)[84]。Li等[85]向多種低劑量鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠腹腔內(nèi)注射APS，并測量血糖和血清胰島素水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APS似乎有助于減輕胰島炎癥和保護胰腺β細胞免于凋亡，但不能完全治愈1型糖尿病。其作用機制很可能是通過對Th1/Th2細胞因子比率的免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮作用的。APS可以刺激胰島MIN6細胞的增殖活性，減少細胞凋亡，從而促進胰島素的產(chǎn)生，達到降糖效果，此外APS還可以上調(diào)T1DM小鼠肌肉中半乳糖凝集素1的表達，導致CD8+T細胞凋亡[86-87]。研究發(fā)現(xiàn)APS聯(lián)合山楂黃酮能顯著增加胰島素的mRNA表達水平，同時降低IL-6、TNF-α和趨化因子配體的表達，從而改善胰島功能[88]。

3.3.2 2型糖尿病 2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種異質(zhì)性疾病，涉及多種行為、代謝和遺傳因素，使得胰島素分泌相對不足，不能滿足身體的生理需要，從而引起的血糖升高[89]。胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是導致T2DM發(fā)病的嚴重危險因素，因此改善IR狀態(tài)是治療T2DM的有效途徑[90]。研究發(fā)現(xiàn)APS通過降低小鼠蛋白激酶的磷酸化水平和抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4易位來減弱IR，當APS和小檗堿聯(lián)用使用時能夠通過調(diào)節(jié)糖異生信號通路減弱IR-HepG2細胞的胰島素抵抗[91-92]。Yang等[93]發(fā)現(xiàn)T2DM大鼠胰島素分泌不足與胰腺中甜味受體（sweet receptors，STRs）通路信號分子的表達減少有關(guān)，而APS能夠激活STRs通路從而緩解T2DM大鼠癥狀，并促進葡萄糖轉(zhuǎn)運和脂肪生成。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（protein tyrosine phosphatase，PTP1B）是T2DM的潛在治療靶點，研究表明APS通過抑制激活轉(zhuǎn)錄因子6的激活來降低T2DM動物模型中PTP1B的表達，從而來增加胰島素敏感性[94-95]。

3.3.3 糖尿病并發(fā)癥 糖尿病中持續(xù)的高血糖會引發(fā)多種并發(fā)癥，是導致心血管疾病、腎臟疾病等的主要原因之一[96-97]。糖尿病性心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病的慢性并發(fā)癥之一，也是引起心力衰竭主要原因之一，心臟局部糜酶-AngII系統(tǒng)的過度激活在DCM發(fā)病中起主要作用，而APS可以抑制倉鼠心臟局部糜酶-Ang II系統(tǒng)，進而改善DCM癥狀[98]。此外，APS通過調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體α來防止脂毒性心肌病的發(fā)展[99]。也有研究發(fā)現(xiàn)APS通過抑制腦利鈉肽的表達來減少糖尿病大鼠心肌細胞的凋亡[100]。糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是終末期腎病的主要原因，被認為是一種微血管并發(fā)癥，多發(fā)生在T1DM和T2DM中，而早期的治療可以延緩或預防DN的進展[101]。TGF-β/Smads信號通路在DN的產(chǎn)生和發(fā)展中具有重要意義，一項在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠研究中發(fā)現(xiàn)，APS可以改善DM大鼠的血糖水平和腎功能，預防DN的發(fā)生，該機制可能與抑制TGF-β/Smad信號通路和減少細胞外基質(zhì)的形成有關(guān)[102-103]。此外，APS對DN的保護作用可能與維持足細胞中nephrin和podocin蛋白的表達以及下調(diào)腎神經(jīng)肽y及其Y2受體的表達有關(guān)[104-105]。

3.4 抗衰老

APS抗衰老機制與抗氧化與延長壽命作用有關(guān)。氧化應激（oxidative stress，OS）是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡的一種狀態(tài)，導致中性粒細胞炎性浸潤，蛋白酶分泌增加，是導致衰老和疾病的一個重要因素[106]。APS具有抗氧化的作用，可通過上調(diào)抗氧化因子來抑制氧化應激，對心臟、大腦、腎臟、腸道、肝臟和肺損傷提供保護[107-108]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是一種抗氧化酶，研究發(fā)現(xiàn)APS能降低心肌缺血大鼠模型心肌梗死面積，改善心功能，并減少細胞凋亡，這與通過維持SOD活性、減少丙二醛和游離丙二醛產(chǎn)生的抗氧化作用有關(guān)[109]。Zhang等[110]在對大黃魚的免疫調(diào)節(jié)和抗氧化作用的研究中發(fā)現(xiàn)，APS增加了血清SOD的活性，降低了血清中最終脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的含量，從而表現(xiàn)出抗氧化作用。此外，APS顯著增強了抗氧化基因的表達，降低了胰島素樣肽和長壽基因MTH的表達。證明APS可以通過調(diào)節(jié)抗氧化能力和胰島素/IGF-1信號傳導來延長壽命[111]。

3.5 其他

APS還具有調(diào)血脂、抗纖維化、抗菌和抗病毒等作用[112]。研究發(fā)現(xiàn)APS可以改善小鼠的高脂血癥，降低非酒精性脂肪肝大鼠血清甘油三酯水平，改善體脂代謝紊亂[113-114]。APS可通過抑制TGF-β1/SMADs通路預防和治療異丙腎上腺素誘導的心肌纖維化[115]。研究表明當APS在20、40 mg/L的質(zhì)量濃度時，對體外金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和沙門氏菌有顯著抑制作用[116]。在一項傳染性支氣管炎的治療研究中發(fā)現(xiàn)，APS能在體外顯著抑制支氣管炎病毒的復制，證明APS對傳染性支氣管炎病毒具有活性[117]。

4 結(jié)語

從黃芪中提取APS作為有效成分進行研究開發(fā)已成為目前研究的熱點。APS的研究開發(fā)主要包括提取工藝、化學結(jié)構(gòu)鑒定以及藥理作用等方面。研發(fā)目標與思路雖然清晰，但分析與評價方面的技術(shù)障礙仍然成為限制。第一，新興技術(shù)的普及匱乏。在提取制備上，仍有許多研究依據(jù)水提醇沉法等傳統(tǒng)方法，導致APS中雜質(zhì)含量高。第二，缺乏中藥質(zhì)量控制評價。部分研究對黃芪來源及提取部位并未做出具體描述，導致部分研究的結(jié)論無參考意義。第三，缺乏生物效應整體性評價。部分研究僅從分子或細胞層面分析了APS藥理作用，并未從其他維度進行研究，如組織和器官等整體層面，使APS功效存在爭議。

本文詳細的總結(jié)了APS的提取工藝，化學結(jié)構(gòu)鑒定與藥理作用的研究進展。到目前為止，黃芪來源、提取工藝的選擇等方面存在不同，以至于最終得到的APS的藥理作用也存在一定的差異，因此APS的藥理作用仍需進一步研究。APS具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降血糖、抗衰老和抗炎等藥理作用，未來可通過藥動學，嘗試鑒別APS進入人體后其化學成分的吸收、轉(zhuǎn)變、分布、代謝等來揭示中藥在復雜化學成分和臨床作用下的潛力，對APS進行更深入的臨床研究，來評估其對調(diào)節(jié)免疫、降血糖和抗腫瘤等方面潛在的治療效果，以期未來開發(fā)出中藥衍生新藥品，促進中醫(yī)中藥的推廣發(fā)展。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Research progress on extraction technology, chemical structure and pharmacological action ofpolysaccharides

YANG Qian-fang1, WANG Fan2, YE Ting3, PAN Li-min4

1. Heilongjiang University of Traditional Chinese Medicine, Harbin 150040, China 2. Harbin Medical University, Harbin 150081, China 3. The Second Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Traditional Chinese Medicine, Harbin 150000, China 4. The First Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Traditional Chinese Medicine, Harbin 150000, China

polysaccharides (APS) is one of the most important active components of. With the increasing use ofin clinical practice, scholars have conducted more and more in-depth research on the extraction process, chemical structure and pharmacological effects of APS. Different extraction processes have different effects on the content and purity of APS, as well as their pharmacological effects. APS has pharmacological effects such as immunomodulatory, anti-tumor, hypoglycemic, anti-aging and anti-inflammatory. In this paper, the extraction process, chemical structure and pharmacological action of APS were reviewed on the basis of comprehensive review and review of literature, and the research prospect of APS was prospected, in order to provide effective theoretical support for the further development and utilization of APS.

polysaccharides; extraction process; chemical structure; immunomodulation; antitumor

R28

A

0253 - 2670(2023)12 - 4069 -13

10.7501/j.issn.0253-2670.2023.12.033

2022-12-27

黑龍江省科學基金資助項目（QC2017115）；黑龍江省中醫(yī)藥科研資助項目（ZHY2020-152）；黑龍江省博士后科研啟動金資助項目（LBH-Q19180）

楊乾方，博士研究生，主要從事中醫(yī)基礎理論研究。E-mail: yangqf0426@163.com

通信作者：葉 婷，副主任醫(yī)師，碩士生導師，主要從事中醫(yī)內(nèi)科學內(nèi)分泌方向的研究。E-mail: yeting0629@163.com

潘立民，副主任醫(yī)師，碩士生導師，主要從事中醫(yī)內(nèi)科學內(nèi)分泌方向的研究。E-mail: 2621902358@qq.com

[責任編輯 王文倩]