【摘要】黄芪多糖(astragaluspolysaccharide,APS)是从中药黄芪中提取的一种生物活性成分,也是目前临床应用比较广泛,研究较为深入的中药成分之一｡具有增强免疫系统功能､抗炎症､抗病毒､抗肿瘤､抗氧化､延缓衰老和降血糖等作用｡本文就黄芪多糖提取､化学组成及其药理作用进行综述｡
【关键词】黄芪多糖;提取;化学组成;药理作用 中药材黄芪为豆科草本植物蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch)Bge.var.mon-gholicus(Bge.)Hsiao､膜荚黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch)的根,具有补气固表､利水退肿､托毒排脓､生肌等功效｡黄芪的药用迄今已有2000多年的历史｡现代研究表明,黄芪含皂甙､蔗糖､多糖､多种氨基酸､叶酸及硒､锌､铜等多种微量元素,有增强机体免疫功能､保肝､利尿､抗衰老､抗应激､降压和较广泛的抗菌作用,其中以对黄芪多糖(astragaluspolysacharin,APS)的研究报道为多｡
黄芪多糖是黄芪的主要活性成分之一,是黄芪中最重要的天然有效成分,经过提取分离而得到的｡近年来,随着人们对多糖研究的深入,发现多糖具有多方面的生物活性与功能｡黄芪多糖也因其在增强机体免疫力､降血糖､抗衰老方面等方面有较强的活性而备受关注｡
1黄芪多糖的提取
黄芪多糖一般的提取工艺为水煮醇沉法,该法工艺简单,但收率和含量都较低｡在此基础上,为提高多糖收率,人们对黄芪多糖提取实验进行了多方面的研究｡李红民等[1]研究表明,采用碱水溶液提取法可使多糖收率明显提高｡他们分别用水提取､氧化钙水溶液提取和碳酸钠水溶液提取法,结果CaO水溶液提取收率最高(11.7%),是水提取法收率(3.6%)的3.25倍,是Na2CO3水溶液提取收率(5.7%)的2.05倍｡刘永录等[2]在研究氧化钙溶液提取黄芪多糖时,比较了不同pH条件下黄芪多糖的收率,结果表明pH值为9.0时提取的黄芪多糖收率和纯度最高｡田洛等[3]首次采用醇碱法提取黄芪多糖,利用单因素实验设计得到醇碱提取法提取黄芪多糖的最佳条件,料液质量比为1∶10,pH=12.0的5%碳酸钠乙醇溶液,90℃提取90min,提取率为19.15%,分别是水提取法和碱提取法的3.53倍和2.63倍,残渣中有效成分的残留量低于其他两种提取方法｡宋清焕等[4]采用了超声波辅助法提取黄芪多糖,确定了最佳工艺条件为30倍水,超声提取1h,提取率可达到92.1%｡王莉等[5]采用微波技术从黄芪中提取多糖,不仅大大地缩短了反应时间,同时也提高多糖含量｡龚盛昭等[6]得到了微波辅助提取黄芪多糖的最佳工艺条件:液料质量比为12∶1;用饱和石灰水调节pH=9.0;微波功率300W时提取2次,每次提取10min,提取液真空浓缩后,依上法得产率为14.6%,纯度为88.1%｡与水加热提取法相比,微波辅助提取能缩短提取时间,降低提取剂用量,并能提高黄芪多糖产率｡刘春娟等[7]运用超高压技术提取黄芪多糖,在压力350Mpa,料液质量比1∶60,浸泡时间5h,保压时间2min的条件下得到最大收率为24.28%｡王再幸等[8]采用高压脉冲电场快速提取黄芪多糖,电场强度为20kv/cm,脉冲数为6,料液质量比为1∶14,得到24.36%的收率,且耗时极短｡陈学伟等[9]研究了纤维素酶法提取黄芪多糖,通过正交实验发现酶解的最佳条件为120min,酶用量为0.8%,酶解温度为75℃,提取多糖含量为9.78%,总糖含量为50.2%｡
综上所述,采用传统提取方法的,包括水提､碱水提､碱醇提等,其中以碱醇法提取效率高;对比采用现代提取方法,如超声､微波､高压等,发现运用现代技术的提取方法总体有更高的提取率,但所需设备较为复杂,大规模使用受到一定限制｡
2黄芪多糖化学组成研究
黄乔书等[10]从蒙古黄芪的水提液中分离到两种葡聚糖(AG-1,AG-2)和两种杂多糖(AH-1,AH-2)｡AG-1为水溶性,结构是α-(1-4)(1-6)葡聚糖,α-(1-4)和α-(1-6)苷键糖基的组成比例为5∶2｡AG-2为非水溶性,结构为α-(1-4)葡聚糖｡AH-1为水溶性酸性杂多糖,含己糖醛酸､葡萄糖､鼠李糖､阿拉伯糖,其分子比值为1.0∶0.04∶0.02∶0.01,所含糖醛酸为半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸｡AH-2由葡萄糖和阿拉伯糖按1∶0.15组成｡方圣鼎等[11]报道从蒙古黄芪的水提液中分得3种多糖成分:黄芪多糖APSⅠ､APSⅡ､APSIII｡APSⅠ由D-葡萄糖､D-半乳糖和L-阿拉伯糖以0.75∶1.63∶1构成的杂多糖,相对分子质量为36300,APSⅡ及APSⅢ均为D-葡聚糖,平均相对分子质量为12300和34600,主链由l,4连接的葡萄糖构成的,每25个葡萄糖残基有一个6-O上的分支,分子中还有少量的端基葡萄糖存在｡方积年等从蒙古黄芪碱性水提液中分离得到一种水溶性葡聚糖,相对分子质量为5×104｡其结构为主链由1,4连接的葡萄糖残基组成,分支点位于0~6上,每个重复单元中含有10个葡萄糖残基｡刘星谐等[12]从膜荚黄芪水提液中分离出一种具较强免疫均一杂多糖,相对分子质量为37500,由葡萄糖､半乳糖和阿拉伯糖组成,三者摩尔比为1∶0.95∶0.70｡Masashi等[13]用热水提取经十六烷基三乙基溴化胺处理并经柱层析从膜荚黄芪中得到一种多糖,主要由α-1,2连接L-鼠李糖,α-1,4连接的半乳糖及1,5连接的阿拉伯糖组成,分支点位于鼠李糖和半乳糖上,属果胶类多糖｡邹一愚等[14]采用乙醇沉淀法将黄芪多糖分级得到两组分APSⅠ和APSⅡ,两者之比为0.31∶0.69｡APSⅠ中含有大量戊糖,木糖含量也很高｡Kajimura等[15]从山西黄芪､内蒙古黄芪､日本黄芪的提取物(AE),强酸性多糖部位(AEF-1)和弱酸性多糖部位(AEF-2),3个部位的主要成分为糖(64.3%~103.4%),其中AEF-1可促进抗体生成,而AEF-2则抑制抗体生成｡艾连中等[16]从蒙古黄芪根中分离得到一种酸性杂多糖,相对分子量76KD,碳清除率试验显示显著增强网状内皮系统作用｡它由L-阿拉伯糖-D-半乳糖-D-半乳糖醛酸-D-葡萄糖醛酸(18∶18∶1∶1)组成,还有少量O-乙酰基团和肽残基｡一部分己糖醛酸以甲酯形式存在,通过甲基化分析,碳谱和过碘酸盐氧化研究阐明其结构单元｡
3黄芪多糖药理作用
3.1黄芪多糖免疫调节作用
3.1.1黄芪多糖对免疫细胞信号传导相关分子的影响在机体免疫调节的过程中,有几种物质起到了重要的信号传导作用,分别是NO､Ca2+､和PKC｡小鼠腹腔注射黄芪多糖,结果显示黄芪多糖能明显促进小鼠巨噬细胞NO生成,显著升高小鼠淋巴细胞内钙离子水平,引起细胞PKC活性明显升高,说明黄芪多糖通过NO介导信息传导通路,调节淋巴细胞游离钙离子的浓度,升高细胞蛋白激酶活性而影响机体免疫细胞的信号传导,发挥免疫调节作用｡Ser/Thr激酶蛋白激酶B在胰岛素信号转导中有十分重要的作用,研究显示:黄芪多糖能影响蛋白激酶B(PKB)丝氨酸磷酸化,黄芪多糖能显著增加已经降低了的胰岛素抵抗小鼠骨骼肌中PKB的丝氨酸磷酸化,部分恢复受损的胰岛素信号传导[17],减轻胰岛素抵抗｡
3.1.2黄芪多糖对中枢免疫器官的影响蒋瑞雪等[18]的实验研究表明,黄芪多糖具有显著的免疫增强作用,可明显促进小鼠脾脏及胸腺细胞增殖,增加小鼠抗体生成器官脾脏及胸腺的重量;能显著增强小鼠巨噬细胞的吞噬功能,提高巨噬细胞的吞噬百分率;能够显著提高正常小鼠(SRBC)免疫后脾细胞溶血空斑数量｡卢慧等[19]在所做的多糖对雏鸡B淋巴细胞免疫功能的影响的实验中显示黄芪多糖对雏鸡B淋巴细胞的增殖有明显提高｡骆殊等[20]观察黄芪多糖对树突状细形态､数量及免疫学活性的影响,发现在体外诱导培养(DC)时用黄芪多糖进行干预还可以促进DC的成熟及对T细胞的增殖反应｡通过中枢的脾指数和胸腺指数以及其B细胞和T细胞的数量的增长,说明黄芪多糖能促进中枢免疫器官的发育｡
3.1.3黄芪多糖对细胞因子的影响无论是细胞免疫还是体液免疫,细胞因子都起到了重要作用｡翁玲等[21]对黄芪多糖粉针对由环磷酰胺化疗后的BALB/c小鼠脾细胞分泌细胞因子以及对荷瘤小鼠NK细胞杀伤能力的影响,结果显示,APS-P能够有效地促进化疗后小鼠免疫系统功能的恢复,增加化疗后BALB/c小鼠脾细胞分泌细胞因子(IL-2､IL-3､IL-4､IL-6､IFN-γ)的能力,对正常小鼠分泌细胞因子有一定的调节作用,并能增进S-180荷瘤小鼠NK细胞的杀伤能力｡研究表明,微血管内皮细胞在黄芪多糖的作用下,肿瘤坏死因子TNF分泌明显增加,并且随浓度增加内皮细胞分泌量也增加｡黄芪多糖可以降低血糖,增加胰岛素敏感性,抑制转化生长因子-βTGF-β1受损肾小管上皮细胞的过度表达,减轻肾小球硬化和细胞外基质的沉积｡
3.2黄芪多糖对糖尿病防止的作用
3.2.1预防和治疗糖尿病1型糖尿病是具有一定遗传基础､在多种环境因子触发下由T细胞介导的器官特异性的自身免疫性疾病,其发生与机体自身免疫调节失衡密切相关｡陈蔚等[22]就黄芪多糖对糖尿病的预防和治疗作用进行一系列的研究,结果表明:APS能纠正NOD小鼠Th1/Th2型细胞/细胞因子的免疫失衡状态,纠正NOD小鼠氧化或凋亡的免疫失衡状态,纠正NOD小鼠Th1型细胞/细胞因子的免疫失衡状态,预防或延缓1型糖尿病的发生｡APS还能预防NOD小鼠自身免疫性胰岛炎的发生｡
2型糖尿病是有显著的胰岛素抵抗为主伴有胰岛素相对不足,或有胰岛素分泌不足为主伴有或不伴有胰岛素抵抗所致的糖尿病｡黄芪多糖能有效增加肾组织中的胰岛素受体(InsR)､胰岛素受体底物(IRS-1)､磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)的水平｡通过增加靶组织InsR表达,改善其对胰岛素的敏感性,使受体环节的胰岛素信号转导障碍减轻,改善胰岛素受体和受体后环节信号转导,降低2型糖尿病大鼠的血糖水平[23]｡APS还可能通过减少CHOP的表达来降低T2DM患者过强的ERS,从而增加胰岛素敏感性而降低血糖｡
3.2.2改善糖尿病并发症APS可以抑制1型糖尿病心肌中chymanse依赖性心脏局部血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的生成,降低心肌局部AngⅡ､TNF-α和TGF-β异常升高,改善DM仓鼠心肌胶原代谢异常;抑制糖尿病心肌局部chymanse-Ang系统的过度活化;影响PPAR-α表达部分,改善糖尿病仓鼠心肌脂代谢紊乱;起到对糖尿病心肌病变的保护作用｡黄芪多糖能通过下调糖尿病大鼠肾组织内TGF-β1的蛋白含量及其mRNA的过度表达,在一定程度上减轻肾脏的病变｡黄芪多糖能降低四氧嘧啶导致的糖尿病大鼠血糖水平,增高胰岛素水平,减轻内皮细胞损伤和功能障碍[23]｡
黄芪多糖降低糖尿病鼠心肌脂质过氧化程度,增加超氧化物歧化酶活性从而抑制肾脏纤维化,从而有效减轻遗传性糖尿病小鼠肾小球纤维化,减轻肾脏肥大｡减轻肾小球硬化和细胞外基质沉积,表现出较好的预防糖尿病肾病作用[23]｡T2DM合并脓毒症大鼠给予预处理黄芪多糖后,提高了胰腺线粒体SOD､GSH-Px活性,降低了MDA､NO含量,说明黄芪多糖对T2DM合并脓毒症大鼠胰腺线粒体氧化应激损伤有保护作用[24]｡
3.3黄芪多糖保护心血管作用
3.3.1保护血管内皮功能血管内皮功能的损伤是多种血管疾病(如动脉粥样硬化､糖尿病等)形成的起始因素｡黄芪多糖可明显降低血清中总胆固醇(TC)､三酰甘油(TG)､丙二醛和内皮缩血管肽的含量,从而减轻内皮缩血管肽对血管的损伤作用;同时升高NO､超氧化物歧化酶及总抗氧化活力,具有较好的对抗氧化损伤和保护血管内皮细胞的功能｡尹雅玲等[25]发现黄芪多糖组分-A3(APS-A3)(0.1,1,10mg/mL)剂量依赖性地保护了对氧磷(PARA)所损伤的血管内皮依赖性舒张反应(EDRR)､阻滞了PARA所致的､内皮细胞单层通透性(ECMP)的升高､凋亡及形态学的改变,其保护作用与抗氧化剂超氧化物歧化酶(SOD)作用相近｡另外,黄芪多糖能够减少人微血管内皮细胞缺血再损伤模型核因子-κB(NF-κB)的基因表达,进而抑制再灌注损伤中部分黏附分子的表达,能够降低炎症因子(TNF-α)刺激作用下心脏微血管内皮细胞P-选择素､E-选择素的基因转录,提示黄芪多糖有可能部分阻断细胞黏附分子的表达,从而对心脏缺血再灌注起保护作用｡
3.3.2保护心肌细胞王意兰[26]在研究中发现,慢性心肌缺血时,大鼠心肌组织及血清中MDA表达水平明显升高,SOD表达水平下降,说明氧自由基的大量释放及抗氧化系统的失常共同介导了心脏损伤的过程｡给予黄芪多糖干预后,血清及心肌组织MDA表达水平下降,SOD表达水平上升,说明黄芪多糖能够调节抗氧化系统及氧化系统平衡,发挥对心肌缺血时氧化损伤的保护作用｡闵清等[27]得研究表明黄芪多糖可以降低心肌缺血大鼠的ST段异常升高,降低血浆LDH,CK活性,显著增强心肌SOD和CAT的活力,减少心肌MDA含量,提示黄芪多糖对大鼠实验性心肌缺血有明显的保护作用,其机制可能与其清除自由基,抑制脂质过氧化作用有关[22]｡
吕文伟等[28]研究系统观察了黄芪多糖对心源性休克犬血流动力学各项指标的变化以及对氧代谢的影响｡结果表明,黄芪多糖可增加休克犬MBP､LVSP､±dp/dtmax､CO､TPVR､CI､SI､LVWI,明显改善血流动力学指标,提示黄芪多糖具有正性肌力作用｡此外,黄芪多糖还可减少氧摄取率,特别是可使总外周阻力下降,提示黄芪多糖可能作用于外周降低心肌后负荷,引起心排出量增加,使冠脉流量增多,改善心肌的供氧,从而产生抗心源性休克作用｡李先荣等[29]研究表明,从山西产黄茂根中提得的APS-G.对垂体后叶素引起的大鼠急性心肌缺血有明显保护作用｡能明显对抗BaCl2诱发的大鼠心律失常和CHCl3诱发的小鼠室颤,能提高血小板粘附率,减慢心率,对血栓重量无影响｡血液动力学研究表明,对微循环有一定改善作用｡吕文伟等[30]通过生理､生化､形态的17项检测指标均表明,黄芪多糖对急梗犬心有改善心肌收缩性能､缩小梗塞面积､减轻心肌损伤的作用｡其机制可能与其抑制Na+-K+-ATP酶活性和抗自由基损伤作用有关｡闵清等[27]在实验中用流式细胞仪双标法染色,测定细胞凋亡率,结果发现APS可明显抑制心肌细胞凋亡,对A/R损伤心肌细胞凋亡有明显保护作用｡
3.3.3冠状动脉粥样硬化的预防与治疗研究表明APS能明显降低血清LPO,升高SOD活性,增强抗氧化能力,以及保护内皮细胞的功能,从As形态学进一步证实,APS能明显减轻或减少粥样斑块的程度和面积,HE染色后光镜观察,内膜下泡沫细胞层数减少,平滑肌细胞增生减轻｡杨五彪等[31]在实验中发现对冠状动脉硬化APS治疗组与模型组比较,TG､ET-1､NO､CRP明显下降(P<0.01),HDLC/TCh和SOD活性明显升高(P<0.01),主动脉内膜粥样斑块面积明显减少(P<0.01),表明黄芪多糖对动脉粥样硬化有明显的预防和治疗作用,机制可能与降低血脂､抗氧化､调节免疫等功能有关｡APS抑制泡沫细胞活力,促进其凋亡,促进泡沫细胞内胆固醇的流出,可能会抑制脂纹和脂斑的进一步形成｡
3.4黄芪多糖抗肿瘤作用
黄芪多糖可以直接抑制病毒或者杀伤病毒,即黄芪多糖通过与其他抗肿瘤药物联合应用对肿瘤细胞具有直接杀伤作用｡黄宏思等[32]研究表明,黄芪多糖对S180肉瘤细胞有杀伤作用｡黄芪多糖还可以通过激活淋巴细胞,增强恢复机体免疫力发挥抗肿瘤的药理作用｡Li等[33]从黄芪多糖提取物中分离得到了连有α-(1→6)侧链的α-(1→4)-d-葡聚糖,对患胃癌Wistar大鼠的生物活性试验表明此种多糖能刺激脾淋巴细胞的增殖,显著增加胃癌大鼠血中lgA､lgG及lgM的水平,对胃癌的治疗有效｡Lee等[34]研究了黄芪多糖对巨噬细胞的活化作用｡体内和体外试验均表明黄芪多糖通过激活细胞核转录因子NF-κB/Rel来增加巨噬细胞中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)基因的转录从而显著诱导一氧化氮(NO)的产生｡而巨噬细胞在抗肿瘤活性中发挥作用的一种可能机制就是巨噬细胞直接抑制肿瘤,NO与巨噬细胞的细胞溶解作用相关,可抑制多种肿瘤｡刘振龙等[35]发现黄芪多糖能增强小鼠淋巴细胞的活性,抑制S180移植性肉瘤的生长,且与剂量有关｡
4结语
黄芪是常用中草药,也是一种常用的重要中药及食疗药膳品,其味甘,性微温,具有益气补虚之功效｡APS是从中药黄芪中提取的一种生物活性成分之一,也是目前临床应用比较广泛,研究较为深入的中药成分之一｡APS具有增强免疫系统功能､抗炎症､抗病毒､抗肿瘤､抗氧化､延缓衰老､降血糖等作用,在糖尿病和心血管疾病防治中也起着重要作用｡其作为天然产品具有来源丰富､价格低廉､长期使用对组织细胞毒副作用小､残留低｡相信随着APS研究的不断深入,其在人类和动物疾病防治方面将有更加广阔的前景｡
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