人参多糖的结构与活性研究进展(1)
[摘要] 人参具有悠久的药用历史，能够治疗多种疾病。人参中含有多种有效活性成分，如皂苷、多肽、挥发油和多糖等。其中，皂苷一直被认为是其发挥药理活性的主要成分。但越来越多的研究表明，多糖对人参药用价值的发挥也起着不可或缺的作用。现代生物学和医学研究发现，人参多糖有复杂的结构特征和多样的生物活性，如抗肿瘤、免疫调节、抗氧化、降血糖、抗辐射等。人参多糖的结构特征与其活性的正常发挥有着密切的关系。该研究对近年来发表的相关文章进行总结与综述，为人参多糖的研究提供一定的指导和参考。
[关键词] 人参;多糖;结构;活性
[收稿日期] 2014-08-04
[基金项目] 国家科技支撑计划项目(2011BAI03B0106)
[通信作者] 王英平，研究员，博士生导师，主要从事药用植物资源及天然产物研究， Tel： (0431)81919806，Fax：(0431)81919800，E-mail：yingpingw@126.com
, http://www.100md.com
[作者简介] 李珊珊，博士，助理研究员，研究方向为糖类化合物的结构与功能， Tel：(0431)81919867，Fax：(0431)81919800，E-mail：lishanshan@caas.cn
人参是五加科植物，原产于亚洲，主要分布在中国、韩国和日本等地[1]。人参在我国具有悠久的药用历史，有“百草之王”的称号，也是著名的“东北三宝”之一。《本草纲目》、《神农本草经》等著作中均有对人参药用疗效的介绍。中医认为，人参性平、微温，可补元气和脾肺之气，还能生津、安神，常用于治疗气虚、消渴、心神不定、惊悸健忘、补脾肺等，具有重要的药用价值。现代医学研究表明，人参能够保护心脏、促进造血功能、调节血糖血压、增强免疫力等。以人参为主要成分的药品，如参一胶囊、人参健脾丸等，已经投入市场并取得了很好的疗效。我国具有丰富的人参资源，人参及其产品出口至世界各地，药用价值得到了广泛认可。
人参含有多种有效活性成分，如皂苷、挥发油、糖类和多肽等[2]。人参皂苷相对其他有效成分研究较多，结构明确，药理活性多样。近年来，人参多糖作为人参发挥药效活性的重要成分，越来越受到重视，陆续有不同结构特征和不同活性的人参多糖被报道。根据其单糖组成不同，人参多糖主要被分为中性糖和酸性果胶两大类。中性糖包括葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖(AG)等。酸性果胶常为杂多糖，富含半乳糖醛酸(GalA)。关于人参多糖的分离纯化、结构和活性的研究都已取得大量成果。本文在此基础上，对近年来的相关研究进行了总结。
, 百拇医药
1 人参多糖的分类及结构特征
人参多糖组成多样，结构复杂。前苏联科学家[3]最早描述了对人参多糖的总体认识，随后各国科研工作者对人参多糖展开了大量的研究，得到了不同的多糖级分，获得了大量的人参多糖结构特征的信息。根据单糖组成不同，可将人参多糖主要分为人参中性糖和人参酸性果胶两大类。
1.1 人参中性糖
人参中的中性糖主要由淀粉样葡聚糖和少量的AG组成。Luo等[4]通过DEAE-Sepharose CL-6B柱色谱得到了2个均一人参多糖级分GPⅡ和GPⅢ，相对分子质量分别为3.0×105 Da和4.0×105 Da，均由葡萄糖(Glc)组成。GP-Ⅱ主要由1，6-葡聚糖组成，连有1，3-葡聚糖分支;GP-Ⅲ则主要由1，3-葡聚糖构成，还有少量的1，6-葡聚糖和1，2-葡聚糖分支。
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Zhang等[5]通过水提醇沉，得到人参根总糖WGP。WGP经2次离子交换层析，得到2个中性糖级分WGPN和WGPA-N，单糖组成见表1。通过淀粉酶水解、碘-碘化钾实验及红外、核磁等分析，WGPN主要由淀粉样葡聚糖构成，含有少量的AG，相对分子质量分布较广;WGPA-N主要由淀粉样葡聚糖和阿拉伯半乳聚糖组成，相对分子质量较小。
1.2 人参果胶
果胶是富含GalA的多糖类物质，根据其中鼠李糖(Rha)和GalA的比例，是否具有稀有糖苷以及GalA的含量百分比等，可将果胶分为I型聚鼠李半乳糖醛酸(RG-Ⅰ)、Ⅱ型聚鼠李半乳糖醛酸(RG-Ⅱ)和聚半乳糖醛酸(HG)等类型[6]。这些类型的果胶通常不单独存在，而是以一定比例共同存在于某一大分子中[6]。人参果胶结构非常复杂，主要富含RG-Ⅰ，HG，AG等结构域。
1.2.1 富含RG-Ⅰ结构域的果胶 Tomoda等[7]从人参根中分离得到2个均一的酸性糖级分，分别命名为PA和PB。PA分子质量为1.6×105 Da，主要由阿拉伯糖(Ara)，半乳糖(Gal)，Rha，GalA和葡萄糖醛酸(GlcA)组成，比例为11∶22∶1∶6∶1。PB相对分子质量为5.5×104 Da，单糖组成比例为Ara-Gal-Rha-GalA-GlcA 3∶7∶2∶8∶1。PA和PB中的GalA均高度甲酯化，部分乙酰化。通过甲基化、核磁、高碘酸氧化和羧基还原等方法对结构进行分析，发现2种多糖均由聚鼠李半乳糖醛酸(RG)和1，3，6-Gal结构单元构成。
, 百拇医药
Gao等[8]从人参根中分离纯化得到GR-3，GR-4，GRA-3和GRA-4 4种富含RG-Ⅰ和HG结构域的酸性果胶，均含有AG侧链和含有少量的GlcA。
Fan等[9]对非均一的酸性果胶级分WGPA-3-RG和WGPA-4-RG进行了单糖组成分析，它们主要是由GalA，Rha，Ara，Gal和Glc组成，比例分别为20.2∶7.3∶38.0∶29.0∶3.2和38.4∶11.4∶26.1∶13.5∶4.4。
Yu等[10]通过酶解与离子交换色谱、凝胶过滤色谱相结合，得到了系列的RG-Ⅰ级分(RG-Ⅰ-1，RG-Ⅰ-2，RG-Ⅰ-3A，RG-Ⅰ-3B，RG-Ⅰ-4)，主要由Rha，GalA，Gal和Ara构成，单糖组成见表1。这些RG-Ⅰ级分具有不同程度的甲酯化度和乙酰化度，侧链类型也有一定的差异。RG-Ⅰ-2甲酯化度为60%，乙酰化度30%，含有Ⅰ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅰ)和Ⅱ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅱ)2种类型的侧链;RG-Ⅰ-3A不存在甲酯基团，但几乎所有GalA都被乙酰化，含有AG-Ⅰ侧链;RG-Ⅰ-3B甲酯化度为40%，乙酰化度50%，含有AG-Ⅰ和AG-Ⅱ侧链;RG-Ⅰ-4甲酯化度为5%，几乎所有GalA都被乙酰化，含有AG-Ⅰ侧链。, 百拇医药(李珊珊 金银萍 姚春林 王英平)
[关键词] 人参;多糖;结构;活性
[收稿日期] 2014-08-04
[基金项目] 国家科技支撑计划项目(2011BAI03B0106)
[通信作者] 王英平，研究员，博士生导师，主要从事药用植物资源及天然产物研究， Tel： (0431)81919806，Fax：(0431)81919800，E-mail：yingpingw@126.com
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[作者简介] 李珊珊，博士，助理研究员，研究方向为糖类化合物的结构与功能， Tel：(0431)81919867，Fax：(0431)81919800，E-mail：lishanshan@caas.cn
人参是五加科植物，原产于亚洲，主要分布在中国、韩国和日本等地[1]。人参在我国具有悠久的药用历史，有“百草之王”的称号，也是著名的“东北三宝”之一。《本草纲目》、《神农本草经》等著作中均有对人参药用疗效的介绍。中医认为，人参性平、微温，可补元气和脾肺之气，还能生津、安神，常用于治疗气虚、消渴、心神不定、惊悸健忘、补脾肺等，具有重要的药用价值。现代医学研究表明，人参能够保护心脏、促进造血功能、调节血糖血压、增强免疫力等。以人参为主要成分的药品，如参一胶囊、人参健脾丸等，已经投入市场并取得了很好的疗效。我国具有丰富的人参资源，人参及其产品出口至世界各地，药用价值得到了广泛认可。
人参含有多种有效活性成分，如皂苷、挥发油、糖类和多肽等[2]。人参皂苷相对其他有效成分研究较多，结构明确，药理活性多样。近年来，人参多糖作为人参发挥药效活性的重要成分，越来越受到重视，陆续有不同结构特征和不同活性的人参多糖被报道。根据其单糖组成不同，人参多糖主要被分为中性糖和酸性果胶两大类。中性糖包括葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖(AG)等。酸性果胶常为杂多糖，富含半乳糖醛酸(GalA)。关于人参多糖的分离纯化、结构和活性的研究都已取得大量成果。本文在此基础上，对近年来的相关研究进行了总结。
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1 人参多糖的分类及结构特征
人参多糖组成多样，结构复杂。前苏联科学家[3]最早描述了对人参多糖的总体认识，随后各国科研工作者对人参多糖展开了大量的研究，得到了不同的多糖级分，获得了大量的人参多糖结构特征的信息。根据单糖组成不同，可将人参多糖主要分为人参中性糖和人参酸性果胶两大类。
1.1 人参中性糖
人参中的中性糖主要由淀粉样葡聚糖和少量的AG组成。Luo等[4]通过DEAE-Sepharose CL-6B柱色谱得到了2个均一人参多糖级分GPⅡ和GPⅢ，相对分子质量分别为3.0×105 Da和4.0×105 Da，均由葡萄糖(Glc)组成。GP-Ⅱ主要由1，6-葡聚糖组成，连有1，3-葡聚糖分支;GP-Ⅲ则主要由1，3-葡聚糖构成，还有少量的1，6-葡聚糖和1，2-葡聚糖分支。
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Zhang等[5]通过水提醇沉，得到人参根总糖WGP。WGP经2次离子交换层析，得到2个中性糖级分WGPN和WGPA-N，单糖组成见表1。通过淀粉酶水解、碘-碘化钾实验及红外、核磁等分析，WGPN主要由淀粉样葡聚糖构成，含有少量的AG，相对分子质量分布较广;WGPA-N主要由淀粉样葡聚糖和阿拉伯半乳聚糖组成，相对分子质量较小。
1.2 人参果胶
果胶是富含GalA的多糖类物质，根据其中鼠李糖(Rha)和GalA的比例，是否具有稀有糖苷以及GalA的含量百分比等，可将果胶分为I型聚鼠李半乳糖醛酸(RG-Ⅰ)、Ⅱ型聚鼠李半乳糖醛酸(RG-Ⅱ)和聚半乳糖醛酸(HG)等类型[6]。这些类型的果胶通常不单独存在，而是以一定比例共同存在于某一大分子中[6]。人参果胶结构非常复杂，主要富含RG-Ⅰ，HG，AG等结构域。
1.2.1 富含RG-Ⅰ结构域的果胶 Tomoda等[7]从人参根中分离得到2个均一的酸性糖级分，分别命名为PA和PB。PA分子质量为1.6×105 Da，主要由阿拉伯糖(Ara)，半乳糖(Gal)，Rha，GalA和葡萄糖醛酸(GlcA)组成，比例为11∶22∶1∶6∶1。PB相对分子质量为5.5×104 Da，单糖组成比例为Ara-Gal-Rha-GalA-GlcA 3∶7∶2∶8∶1。PA和PB中的GalA均高度甲酯化，部分乙酰化。通过甲基化、核磁、高碘酸氧化和羧基还原等方法对结构进行分析，发现2种多糖均由聚鼠李半乳糖醛酸(RG)和1，3，6-Gal结构单元构成。
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Gao等[8]从人参根中分离纯化得到GR-3，GR-4，GRA-3和GRA-4 4种富含RG-Ⅰ和HG结构域的酸性果胶，均含有AG侧链和含有少量的GlcA。
Fan等[9]对非均一的酸性果胶级分WGPA-3-RG和WGPA-4-RG进行了单糖组成分析，它们主要是由GalA，Rha，Ara，Gal和Glc组成，比例分别为20.2∶7.3∶38.0∶29.0∶3.2和38.4∶11.4∶26.1∶13.5∶4.4。
Yu等[10]通过酶解与离子交换色谱、凝胶过滤色谱相结合，得到了系列的RG-Ⅰ级分(RG-Ⅰ-1，RG-Ⅰ-2，RG-Ⅰ-3A，RG-Ⅰ-3B，RG-Ⅰ-4)，主要由Rha，GalA，Gal和Ara构成，单糖组成见表1。这些RG-Ⅰ级分具有不同程度的甲酯化度和乙酰化度，侧链类型也有一定的差异。RG-Ⅰ-2甲酯化度为60%，乙酰化度30%，含有Ⅰ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅰ)和Ⅱ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅱ)2种类型的侧链;RG-Ⅰ-3A不存在甲酯基团，但几乎所有GalA都被乙酰化，含有AG-Ⅰ侧链;RG-Ⅰ-3B甲酯化度为40%，乙酰化度50%，含有AG-Ⅰ和AG-Ⅱ侧链;RG-Ⅰ-4甲酯化度为5%，几乎所有GalA都被乙酰化，含有AG-Ⅰ侧链。, 百拇医药(李珊珊 金银萍 姚春林 王英平)