中药多糖研究进展
[摘 要] 目的：对中药糖的研究进展作一个综述。方法：从中药多糖的提取分离和纯化及其化学结构与功效关系两方面进行综述。结果：中药多糖可用水提醇沉法提取。用色谱法分离纯化，多数中药多糖具有增强机体免疫功能及抗肿瘤等药理作用。结论：可为中药多糖的进一步开发研究提供科学依据。
[关键词] 中药多糖；抗癌免疫；化学研究
多糖是由单糖连接而成的多聚物，人们对多糖的初始研究可追溯到1936年Shear对多糖抗肿瘤活性的发现，至20世纪50年代，陆续发现一些真菌多糖和高等植物多糖具有明显的抑瘤活性。70年代以来，科学家们发现多糖及糖复合物在生物体内不仅是作为能量资源和构成材料，更重要的是它存在于一切细胞膜结构中，参与生命现象中细胞的各种活动。中药多糖因具有增强机体免疫功能及抗肿瘤等药理作用，而且几乎没有毒性，愈来愈引起国内外药理学家、生物学家和化学家们的兴趣，成为当前的研究热点。
1 中药多糖的提取、分离和纯化
1.1 提取
多糖是极性大分子化合物，易溶于水，不溶于乙醇。常用水做提取溶剂，其他有用稀碱水溶液提取[1]、氯化钠水溶液梯度洗脱[2]，应特别注意的是，多糖在碱性较强时也会水解[3]。也有用超声处理以加速多糖释放的提取方法。多糖水溶液浓缩后，加入95%乙醇醇沉，醇沉的醇浓度根据多糖的结构和性质而不同，一般在70%~85%的范围。静置24 h后，分取沉淀。然后进行去小分子杂质，去蛋白质，去色素等处理，水层再进行醇沉，沉淀分别用95%乙醇、无水乙醇、丙酮洗涤，60 ℃减压干燥。
1.2 分离和纯化
多糖的分离纯化常需要使用多种方法，小分子杂质可选用不同孔径的透析膜，用透析法去除。多糖中的游离蛋白质的去除方法[4]有Sevag法，三氟三氯乙烷法和三氯醋酸法。前两种方法常用于微生物多糖的分离，后者多用于植物多糖。而上述三法皆不适用于由糖和肽共价结合而成的糖肽类。因为糖肽在处理中也被沉淀出来，因此结合蛋白质的去除常先用蛋白酶破坏蛋白质与糖的结合再去除蛋白。多糖的分离纯化方法除经典的分离沉淀外，还有季胺盐沉淀法，金属络合法，盐析法和制备性区域电泳法等，目前，中药多糖的分离纯化在细分阶段一般常用凝胶色谱法和离子交换色谱法[5]。色谱分离纯化多糖主要依据被分离多糖组分间的理化性质差异及其在固相载体和流动相之间分布和流动速度的差异而达分离。
2 中药多糖化学结构与功能关系
多糖的化学结构十分复杂,其结构与功能的关系尚不十分清楚。友田正司[6]指出多糖复合物有多种多样的生物活性，多糖结构不同，生物活性必有差异。研究发现，多糖的糖链在分子生物学中具有决定性的作用，它能控制细胞分裂和分化、调节细胞的生长和衰老[7]。如抗肿瘤香菇多糖及裂褶菌多糖都是基本上具有类似构造的β1，6结合分支的β1，3葡聚糖，除经口给药外，经皮下、肌肉、静脉、腹腔等各种给药途径均有效。Hirano等[8]对多糖活性决定族研究中认为分支区与抗补体作用、促进有丝分裂和调节巨噬细胞FC受体兴奋性的活性有关。枸杞子多糖中具有1，4连接的多聚半乳糖醛酸主链结构的多糖免疫活性较强。硫酸化均多糖比硫酸化杂多糖有更强的活性。另外，多糖的活性与溶解度有着重要关系[9]。
3 中药多糖研究现状
中药多糖能提高机体免疫监视系统，包括天然杀伤细胞(NK)、巨噬细胞(MΦ)、杀伤性T细胞(CTL)、T细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)、肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)、白介素(IL)和其他细胞因子的活性来达到杀伤肿瘤细胞的目的。
猪苓多糖、茯苓多糖、中华猕猴多糖及黄芪多糖均能刺激NK细胞增殖，提高其活性。小鼠腹腔注射枸杞多糖5 g/L(7 d)可以显著增强NK细胞的杀伤功能，并能部分对抗环磷酰胺对小鼠 NK细胞的抑制作用[10]。关于多糖激活巨噬细胞的机制，目前尚未完全清楚。已证明香菇多糖能激活巨噬细胞，能选 择性提高小鼠腹腔巨噬细胞的活性，并增加其绝对数量[10]；黄芪多糖不仅可以增 强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能和数量，而且可完全对抗泼尼松龙(25 mg/kg)对吞噬功能的抑制作用；当归多糖可显著增强巨噬细胞的吞噬功能，同时可拮抗环磷酰胺对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能的抑制作用；淫羊藿多糖对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能及巨噬细胞活性有明显增强效用，这种效用随剂量的降低而降低。李明春等[11～14]就灵芝多糖(GLB7)对小鼠腹腔巨噬细胞信号转录过程的影响进行了深入研究，证实灵芝多糖能增强小鼠巨噬细胞的吞噬功能，引起小鼠巨噬细胞Ca2+和pH值升高，增加巨噬细胞内三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)以及cAMP和cGMP的 生成，在转录水平促进小鼠巨噬细胞分泌细胞因子并影响其蛋白激酶活性。此外，从人参、柴胡、黄芪、银耳等植物中分离提取的多糖能显著增强腹腔巨噬细胞的吞噬能力，从麦冬、板蓝根、毛木耳、淫羊藿等植物中得到的多糖能提高小鼠静脉注射炭粒廓清速度，促进单 核巨噬细胞系统功能。大多数多糖体内或体外均能促进脾细胞或ConA诱导的淋巴细胞的转化。赵武述等[15]对21种中药多糖做了体外对淋巴细胞增殖作用的研究，证实多糖对淋巴细胞有直接促有丝分裂作用。但关于多糖对T细胞还是B细胞起作用，尚存争议。枸杞多糖、女贞子多糖、淫羊藿多糖、黄芪多糖是以增强T细胞功能为主的T细胞免疫佐剂，具有类似胸腺素样的免疫调节作用，作用部位在胸腺。从菊科和蔷薇科植物中分离得到的多糖Tagetan和Plaustran,可提高T细胞的细胞毒性，并呈剂量依赖关系。膜荚黄芪多糖可使癌症病人的免疫系统和T细胞功能恢复正常水平。香菇多糖是一个典型的T细胞增强剂，它在体内外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞(CTL)的产生，并提高CTL的杀伤活性。
已发现柴胡多糖、艾叶多糖、当归多糖、茯苓多糖、香菇多糖、车前子多糖、红枣多糖等体内外有抗补体作用[10]。进一步实验研究表明它们通过不同的途径激活补体，如裂褶多糖、茯苓多糖等通过替代途径激活补体，而香菇多糖、柴胡多糖、人参多糖等则通过经典通路激活补体。实验表明，抗补体活性多糖大多为酸性杂多糖，其酸性部分主要是半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸。
现已证明，绝大多数多糖都能促进IL1和IL2的生成。灵芝多糖可增加混合淋巴细胞培养液上清中IL2和IL3活性，体外能促进小鼠脾细胞IL2和IL3 mRNA的表达。黄芪多糖可以升高以大黄建立的脾虚模型小鼠IL2水平。枸杞多糖能显著增加老龄或成年小鼠细胞IL2的分泌，低浓度时还可促进IL3的分泌，香菇多糖能促进脾脏T细胞释放IL3，释放量为空白对照细胞的5倍。商陆多糖可促进T细胞产生IL2，同时升高培养液上清中集落刺激因子(CSF)活性，这种CSF活性可被抗IL3单抗抑制。
香菇多糖体内给药能诱生IFNγ，给药12 h后血浆中IFN的浓度达到高峰，但体外试验无此作用，这可能是香菇多糖抗病毒感染作用的一种机制。云芝多糖对淋巴细胞具有干扰素诱生和促诱生作用，其中以100 ng/L的药物质量浓度促诱生效果最佳。此外，黄芪多糖、人参多糖、柴胡多糖、刺五加多糖、银耳多糖及当归多糖、欧州李Prunus domestica多糖等均能诱生干扰素[10]。
目前的研究认为中药多糖主要是通过增强机体的免疫功能来达到杀伤肿瘤细胞的目的，即抗癌作用经过宿主中介作用，增强机体的非特异性和特异性免疫作用，而非直接杀伤肿瘤细胞。
4 重视中药多糖化学研究的意义
长期以来，中药化学与药理研究工作多侧重于脂溶性化学成分，而对水溶性中药多糖类有效成分重视不够，多糖在生物体中的作用仅被认作能量资源或结构材料，在天然生物活性成分研究中往往当作杂质被除去。这不仅是因为对多糖在生命过程中的重要作用缺乏认识，多糖的分离纯化比较困难也是一重要原因。中药多糖大多与蛋白质共存于某一部位，蛋白质或游离蛋白质的酸碱性氨基酸常与多糖上的碱性或酸性基团产生静电结合使游离的蛋白质脱去产生难度。大量研究结果表明，糖及其缀合物是细胞识别的主要标记物，对其进一步研究在预防和治疗包括癌症在内的多种疑难疾病上具潜在价值。
5 结语
近十年来，多糖的研究速度之快，范围之广，令人惊叹。多糖的研究在引起化学家兴趣的同时也在引起药理学家和生物学家的极大兴趣，药理药效方面的研究也非常广泛和深入。可以展望，多糖研究必将成为药物学和分子生物学领域中不可缺少的重要组成部分，并在人类消除疾病中将发挥巨大的作用。
参考文献：
[1]马淑淘,张天民,刘立,等.硫酸软骨素生产工艺探讨[J].中国药学杂志,1993,28(12):741743.
[2]陈谦,陈晓明,蔡育军,等.南沙参多糖理化特性的研究[J].中药材,2002,25(1):2526.
[3]Akira Y,Hiroshi NM,Taka SB,et al.Structure Determination of Polysaccharides in Aloe arborescensvar[J].Planta Med,1986,3:213218.
[4]苏拔贤.生物化学制备技术[J].北京:科学出版社,1998,47,119,127.
[5]Hostettmann K,Marston A，赵维民，译.制备色谱技术在天然大分子物分离中的应用[J].科学出版社,2000：256.
[6]友田正司.生药中的生物活性多糖[J].现代东洋医学,1989,10(1):78.
[7]张翼伸.有关糖复合物的分级纯化,结构确定,生物活性的几个问题[J].生命的化学,1994,14(6):42.
[8]Hirano M.Bioactive polysaccharides from plants[J].Phytochemistry,1989,28(11):2877.
[9]齐春会,张永祥,齐善义,等.六味地黄多糖体外对正常及衰老小鼠脾细胞免疫功能的影响[J].中国药理学通报,1999,15(2):157.
[10]田庚元,冯宇澄,林颖.植物多糖的研究进展[J].中国中药杂志,1995,20(7):441.
[11]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠腹腔巨噬细胞内游离Ca2+浓度的影响[J].中国药学杂志,1999,34(12):805.
[12]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖体外对小鼠巨噬细胞pH的影响[J].中国药理学通报,1999,15(6):513.
[13]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠巨噬细胞三磷酸肌醇和二酰基甘油作用的影响[J].中药药理与临床,1999,15(5):20.
[14]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠巨噬细胞蛋白激酶C活性的影响[J].中国药理学通报,2000,16(1):45.
[15]赵武述,李洁.植物多糖提取物致有丝分裂反应的分析[J].中华微生物和免疫学杂志,1991,11(6):381.
(广西医科大学第四附属医院，广西 柳州 545005), http://www.100md.com(王红英)
[关键词] 中药多糖；抗癌免疫；化学研究
多糖是由单糖连接而成的多聚物，人们对多糖的初始研究可追溯到1936年Shear对多糖抗肿瘤活性的发现，至20世纪50年代，陆续发现一些真菌多糖和高等植物多糖具有明显的抑瘤活性。70年代以来，科学家们发现多糖及糖复合物在生物体内不仅是作为能量资源和构成材料，更重要的是它存在于一切细胞膜结构中，参与生命现象中细胞的各种活动。中药多糖因具有增强机体免疫功能及抗肿瘤等药理作用，而且几乎没有毒性，愈来愈引起国内外药理学家、生物学家和化学家们的兴趣，成为当前的研究热点。
1 中药多糖的提取、分离和纯化
1.1 提取
多糖是极性大分子化合物，易溶于水，不溶于乙醇。常用水做提取溶剂，其他有用稀碱水溶液提取[1]、氯化钠水溶液梯度洗脱[2]，应特别注意的是，多糖在碱性较强时也会水解[3]。也有用超声处理以加速多糖释放的提取方法。多糖水溶液浓缩后，加入95%乙醇醇沉，醇沉的醇浓度根据多糖的结构和性质而不同，一般在70%~85%的范围。静置24 h后，分取沉淀。然后进行去小分子杂质，去蛋白质，去色素等处理，水层再进行醇沉，沉淀分别用95%乙醇、无水乙醇、丙酮洗涤，60 ℃减压干燥。
1.2 分离和纯化
多糖的分离纯化常需要使用多种方法，小分子杂质可选用不同孔径的透析膜，用透析法去除。多糖中的游离蛋白质的去除方法[4]有Sevag法，三氟三氯乙烷法和三氯醋酸法。前两种方法常用于微生物多糖的分离，后者多用于植物多糖。而上述三法皆不适用于由糖和肽共价结合而成的糖肽类。因为糖肽在处理中也被沉淀出来，因此结合蛋白质的去除常先用蛋白酶破坏蛋白质与糖的结合再去除蛋白。多糖的分离纯化方法除经典的分离沉淀外，还有季胺盐沉淀法，金属络合法，盐析法和制备性区域电泳法等，目前，中药多糖的分离纯化在细分阶段一般常用凝胶色谱法和离子交换色谱法[5]。色谱分离纯化多糖主要依据被分离多糖组分间的理化性质差异及其在固相载体和流动相之间分布和流动速度的差异而达分离。
2 中药多糖化学结构与功能关系
多糖的化学结构十分复杂,其结构与功能的关系尚不十分清楚。友田正司[6]指出多糖复合物有多种多样的生物活性，多糖结构不同，生物活性必有差异。研究发现，多糖的糖链在分子生物学中具有决定性的作用，它能控制细胞分裂和分化、调节细胞的生长和衰老[7]。如抗肿瘤香菇多糖及裂褶菌多糖都是基本上具有类似构造的β1，6结合分支的β1，3葡聚糖，除经口给药外，经皮下、肌肉、静脉、腹腔等各种给药途径均有效。Hirano等[8]对多糖活性决定族研究中认为分支区与抗补体作用、促进有丝分裂和调节巨噬细胞FC受体兴奋性的活性有关。枸杞子多糖中具有1，4连接的多聚半乳糖醛酸主链结构的多糖免疫活性较强。硫酸化均多糖比硫酸化杂多糖有更强的活性。另外，多糖的活性与溶解度有着重要关系[9]。
3 中药多糖研究现状
中药多糖能提高机体免疫监视系统，包括天然杀伤细胞(NK)、巨噬细胞(MΦ)、杀伤性T细胞(CTL)、T细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)、肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)、白介素(IL)和其他细胞因子的活性来达到杀伤肿瘤细胞的目的。
猪苓多糖、茯苓多糖、中华猕猴多糖及黄芪多糖均能刺激NK细胞增殖，提高其活性。小鼠腹腔注射枸杞多糖5 g/L(7 d)可以显著增强NK细胞的杀伤功能，并能部分对抗环磷酰胺对小鼠 NK细胞的抑制作用[10]。关于多糖激活巨噬细胞的机制，目前尚未完全清楚。已证明香菇多糖能激活巨噬细胞，能选 择性提高小鼠腹腔巨噬细胞的活性，并增加其绝对数量[10]；黄芪多糖不仅可以增 强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能和数量，而且可完全对抗泼尼松龙(25 mg/kg)对吞噬功能的抑制作用；当归多糖可显著增强巨噬细胞的吞噬功能，同时可拮抗环磷酰胺对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能的抑制作用；淫羊藿多糖对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能及巨噬细胞活性有明显增强效用，这种效用随剂量的降低而降低。李明春等[11～14]就灵芝多糖(GLB7)对小鼠腹腔巨噬细胞信号转录过程的影响进行了深入研究，证实灵芝多糖能增强小鼠巨噬细胞的吞噬功能，引起小鼠巨噬细胞Ca2+和pH值升高，增加巨噬细胞内三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)以及cAMP和cGMP的 生成，在转录水平促进小鼠巨噬细胞分泌细胞因子并影响其蛋白激酶活性。此外，从人参、柴胡、黄芪、银耳等植物中分离提取的多糖能显著增强腹腔巨噬细胞的吞噬能力，从麦冬、板蓝根、毛木耳、淫羊藿等植物中得到的多糖能提高小鼠静脉注射炭粒廓清速度，促进单 核巨噬细胞系统功能。大多数多糖体内或体外均能促进脾细胞或ConA诱导的淋巴细胞的转化。赵武述等[15]对21种中药多糖做了体外对淋巴细胞增殖作用的研究，证实多糖对淋巴细胞有直接促有丝分裂作用。但关于多糖对T细胞还是B细胞起作用，尚存争议。枸杞多糖、女贞子多糖、淫羊藿多糖、黄芪多糖是以增强T细胞功能为主的T细胞免疫佐剂，具有类似胸腺素样的免疫调节作用，作用部位在胸腺。从菊科和蔷薇科植物中分离得到的多糖Tagetan和Plaustran,可提高T细胞的细胞毒性，并呈剂量依赖关系。膜荚黄芪多糖可使癌症病人的免疫系统和T细胞功能恢复正常水平。香菇多糖是一个典型的T细胞增强剂，它在体内外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞(CTL)的产生，并提高CTL的杀伤活性。
已发现柴胡多糖、艾叶多糖、当归多糖、茯苓多糖、香菇多糖、车前子多糖、红枣多糖等体内外有抗补体作用[10]。进一步实验研究表明它们通过不同的途径激活补体，如裂褶多糖、茯苓多糖等通过替代途径激活补体，而香菇多糖、柴胡多糖、人参多糖等则通过经典通路激活补体。实验表明，抗补体活性多糖大多为酸性杂多糖，其酸性部分主要是半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸。
现已证明，绝大多数多糖都能促进IL1和IL2的生成。灵芝多糖可增加混合淋巴细胞培养液上清中IL2和IL3活性，体外能促进小鼠脾细胞IL2和IL3 mRNA的表达。黄芪多糖可以升高以大黄建立的脾虚模型小鼠IL2水平。枸杞多糖能显著增加老龄或成年小鼠细胞IL2的分泌，低浓度时还可促进IL3的分泌，香菇多糖能促进脾脏T细胞释放IL3，释放量为空白对照细胞的5倍。商陆多糖可促进T细胞产生IL2，同时升高培养液上清中集落刺激因子(CSF)活性，这种CSF活性可被抗IL3单抗抑制。
香菇多糖体内给药能诱生IFNγ，给药12 h后血浆中IFN的浓度达到高峰，但体外试验无此作用，这可能是香菇多糖抗病毒感染作用的一种机制。云芝多糖对淋巴细胞具有干扰素诱生和促诱生作用，其中以100 ng/L的药物质量浓度促诱生效果最佳。此外，黄芪多糖、人参多糖、柴胡多糖、刺五加多糖、银耳多糖及当归多糖、欧州李Prunus domestica多糖等均能诱生干扰素[10]。
目前的研究认为中药多糖主要是通过增强机体的免疫功能来达到杀伤肿瘤细胞的目的，即抗癌作用经过宿主中介作用，增强机体的非特异性和特异性免疫作用，而非直接杀伤肿瘤细胞。
4 重视中药多糖化学研究的意义
长期以来，中药化学与药理研究工作多侧重于脂溶性化学成分，而对水溶性中药多糖类有效成分重视不够，多糖在生物体中的作用仅被认作能量资源或结构材料，在天然生物活性成分研究中往往当作杂质被除去。这不仅是因为对多糖在生命过程中的重要作用缺乏认识，多糖的分离纯化比较困难也是一重要原因。中药多糖大多与蛋白质共存于某一部位，蛋白质或游离蛋白质的酸碱性氨基酸常与多糖上的碱性或酸性基团产生静电结合使游离的蛋白质脱去产生难度。大量研究结果表明，糖及其缀合物是细胞识别的主要标记物，对其进一步研究在预防和治疗包括癌症在内的多种疑难疾病上具潜在价值。
5 结语
近十年来，多糖的研究速度之快，范围之广，令人惊叹。多糖的研究在引起化学家兴趣的同时也在引起药理学家和生物学家的极大兴趣，药理药效方面的研究也非常广泛和深入。可以展望，多糖研究必将成为药物学和分子生物学领域中不可缺少的重要组成部分，并在人类消除疾病中将发挥巨大的作用。
参考文献：
[1]马淑淘,张天民,刘立,等.硫酸软骨素生产工艺探讨[J].中国药学杂志,1993,28(12):741743.
[2]陈谦,陈晓明,蔡育军,等.南沙参多糖理化特性的研究[J].中药材,2002,25(1):2526.
[3]Akira Y,Hiroshi NM,Taka SB,et al.Structure Determination of Polysaccharides in Aloe arborescensvar[J].Planta Med,1986,3:213218.
[4]苏拔贤.生物化学制备技术[J].北京:科学出版社,1998,47,119,127.
[5]Hostettmann K,Marston A，赵维民，译.制备色谱技术在天然大分子物分离中的应用[J].科学出版社,2000：256.
[6]友田正司.生药中的生物活性多糖[J].现代东洋医学,1989,10(1):78.
[7]张翼伸.有关糖复合物的分级纯化,结构确定,生物活性的几个问题[J].生命的化学,1994,14(6):42.
[8]Hirano M.Bioactive polysaccharides from plants[J].Phytochemistry,1989,28(11):2877.
[9]齐春会,张永祥,齐善义,等.六味地黄多糖体外对正常及衰老小鼠脾细胞免疫功能的影响[J].中国药理学通报,1999,15(2):157.
[10]田庚元,冯宇澄,林颖.植物多糖的研究进展[J].中国中药杂志,1995,20(7):441.
[11]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠腹腔巨噬细胞内游离Ca2+浓度的影响[J].中国药学杂志,1999,34(12):805.
[12]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖体外对小鼠巨噬细胞pH的影响[J].中国药理学通报,1999,15(6):513.
[13]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠巨噬细胞三磷酸肌醇和二酰基甘油作用的影响[J].中药药理与临床,1999,15(5):20.
[14]李明春,雷林生,梁东升,等.灵芝多糖对小鼠巨噬细胞蛋白激酶C活性的影响[J].中国药理学通报,2000,16(1):45.
[15]赵武述,李洁.植物多糖提取物致有丝分裂反应的分析[J].中华微生物和免疫学杂志,1991,11(6):381.
(广西医科大学第四附属医院，广西 柳州 545005), http://www.100md.com(王红英)