山藥多糖生物活性及作用機(jī)理研究進(jìn)展

關(guān)倩倩，張文龍，杜方嶺，劉麗娜，徐同成，李　華，宗愛珍

(1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所/山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南　250100；2揚(yáng)州大學(xué)旅游烹飪學(xué)院，江蘇揚(yáng)州　225127)

山藥是薯蕷科植物薯蕷的根莖，主產(chǎn)于山東、山西、河南、河北等省，是我國的傳統(tǒng)藥食同源植物，其性平、味甘，具有補(bǔ)脾養(yǎng)胃、生津益肺、治療消渴等功效[1]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，山藥含有多糖、皂甙、糖蛋白、尿囊素等多種生物活性成分，其中山藥多糖是公認(rèn)的重要活性成分之一，具有多種生物學(xué)功效。國內(nèi)外學(xué)者在山藥多糖生理活性及作用機(jī)制方面做了大量研究工作，取得了豐富的成果。本文在查閱收集大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜述了近幾年山藥多糖的生理活性和作用機(jī)制的研究進(jìn)展，以期為山藥多糖的進(jìn)一步研究開發(fā)提供參考。

1　免疫增強(qiáng)活性

免疫增強(qiáng)活性是多糖類物質(zhì)的主要生物活性之一，目前已經(jīng)有多種多糖類免疫增強(qiáng)劑作為輔助用藥應(yīng)用于臨床，如香菇多糖、云芝多糖等[2]。研究證明，山藥多糖具有顯著的免疫增強(qiáng)活性。主要作用機(jī)制包括：(1)顯著提高免疫抑制小鼠的脾臟指數(shù)，促進(jìn)免疫器官的生長；(2)促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖，促進(jìn)抗體生成，提高機(jī)體體液免疫水平；(3)促進(jìn)機(jī)體細(xì)胞免疫水平。山藥多糖增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬能力[3]，納米山藥多糖還可以顯著提高IL-2和IFN-γ含量，使其恢復(fù)到正常水平[4]。研究證實(shí)，山藥多糖可通過增強(qiáng)免疫，發(fā)揮抗腫瘤活性。RDPS-I在體內(nèi)能顯著地提高荷瘤小鼠的T淋巴細(xì)胞增殖能力和NK細(xì)胞活性，同時還能明顯提高小鼠脾臟細(xì)胞產(chǎn)生IL-2的能力和腹腔巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α的能力[5]。此外，硫酸化修飾能夠提高小鼠免疫增強(qiáng)活性[6]。

2　抗病毒活性

已發(fā)現(xiàn)多種天然來源的多糖具有抗病毒和免疫促進(jìn)作用[7-8]。這類多糖沒有細(xì)胞毒性，而且藥物質(zhì)量通過化學(xué)手段容易控制。其抗病毒機(jī)制可分為兩類：一類是直接抑制病毒附著細(xì)胞、進(jìn)入細(xì)胞以及病毒在細(xì)胞中復(fù)制的某一步驟；另一類是調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)抗病毒免疫反應(yīng)[9]。多糖可以通過免疫調(diào)節(jié)起到抗病毒作用，包括激活巨噬細(xì)胞、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)、補(bǔ)體，促進(jìn)干擾素的生成，促進(jìn)白細(xì)胞介素的生成，誘生腫瘤壞死因子等[10]。實(shí)驗(yàn)證明，山藥多糖可以增強(qiáng)PK-15細(xì)胞抵抗PPV感染和清除PPV能力。山藥多糖的這種作用效果與其濃度和醇沉濃度有關(guān)，山藥多糖濃度越高則效果越好，而80%乙醇沉淀部分的增強(qiáng)細(xì)胞活性和抗PPV感染效果較60%、40%乙醇沉淀組分更好[11]。

3　保肝活性

肝損傷是一種常見疾病，無論是免疫性肝損傷還是化學(xué)性肝損傷都與氧化應(yīng)激密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，山藥多糖對化學(xué)性肝損傷及免疫性肝損傷均具有一定的治療作用。經(jīng)山藥多糖處理的小鼠的肝損傷程度明顯輕于模型組。檢測發(fā)現(xiàn)，山藥多糖可顯著降低肝損傷小鼠血清ALT 和AST 活性，降低MDA和NO、TNF-α含量，同時增加SOD、GSH-Px 活性和GSH 含量，其作用機(jī)制主要是抗氧化，減輕氧化應(yīng)激損傷，改善和清除自由基，減輕炎癥反應(yīng)。孫延鵬等[12]發(fā)現(xiàn)，山藥多糖對卡介苗(BCG)與脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的小鼠免疫性肝損傷也有保護(hù)作用。具體作用機(jī)制與山藥多糖提高GSH-Px活性、清除自由基有關(guān)。但免疫性肝損傷的機(jī)制比較復(fù)雜，山藥多糖對免疫性肝損傷TNF-α、NO及其他細(xì)胞因子的影響尚需進(jìn)一步研究。此外，山藥多糖、維生素C可通過拮抗鎘所致的毒性和氧化應(yīng)激，預(yù)防性保護(hù)鎘性小鼠肝損傷，二者聯(lián)合使用具有協(xié)同效應(yīng)，但是對于聯(lián)合應(yīng)用后的預(yù)防性保護(hù)鎘致肝損傷的作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究[13]。

4　胃粘膜保護(hù)作用

胃潰瘍(bFGF)是一種促細(xì)胞分裂的肝素結(jié)合蛋白，可誘導(dǎo)多種細(xì)胞的增殖與分化。在消化系統(tǒng)領(lǐng)域，bFGF 具有促進(jìn)結(jié)締組織和新生微血管再生的作用[14-15]，成為影響潰瘍愈合質(zhì)量的重要因素之一。羅鼎天等[16]研究懷山藥多糖對胃潰瘍大鼠的影響時發(fā)現(xiàn)，懷山藥多糖組大鼠潰瘍指數(shù)顯著低于模型組，提示懷山藥多糖具有良好的胃黏膜保護(hù)作用；懷山藥多糖組大鼠胃組織bFGF水平和bFGFR表達(dá)水平顯著高于空白組與模型組，提示其作用機(jī)制可能與此相關(guān)。

5　抗氧化、抗突變活性

目前，針對山藥多糖抗氧化活性方面的研究較多。山藥多糖具有較好的抗氧化性，為安全天然食品抗氧化劑、免疫增強(qiáng)劑的開發(fā)提供了新來源，并為山藥的綜合開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)證明，山藥多糖的還原力隨著濃度的提高顯著增強(qiáng)，對DPPH、OH-及O2-具有較強(qiáng)的清除能力，清除率分別可達(dá)到92.73%、84.72%、89.14%，并呈一定的劑量關(guān)系[17]。通過H2O2水解制備山藥寡糖，當(dāng)寡糖濃度為100g/mL時清除羥基自由基可達(dá)89.05%[18]。苗明三[19]發(fā)現(xiàn)懷山藥粗多糖能明顯提高血紅細(xì)胞中 SOD 活力及血CAT活力，從而提高機(jī)體抗氧化活性。

山藥多糖還可以通過抗氧化活性發(fā)揮防治老年癡呆癥的作用。老年癡呆(AD)是一種慢性神經(jīng)系統(tǒng)，尤其是腦退行性變性疾病，自由基損傷是比較公認(rèn)的AD 發(fā)病病因之一。實(shí)驗(yàn)證明，山藥多糖能顯著提高癡呆模型小鼠腦系數(shù)、Na+-K+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性以及SOD和CAT活力；顯著降低MDA含量[20]。山藥多糖可通過增強(qiáng)腦組織ATP 酶活性和提高機(jī)體抗氧化能力發(fā)揮其防治AD 的作用，但其確切機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

抗突變就是指通過某些化學(xué)或食品成分有效降低細(xì)胞或生物體基因的突變[21]。有研究采用冷水提取山藥粘液多糖，采用過氧化氫和抗壞血酸降解獲得三種低分子量樣品，并檢測了其抗氧化和抗突變活性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，山藥粘液多糖或許可作為天然抗突變藥物的候選物[22]。闞建全等[23]進(jìn)行山藥多糖的體外抗突變試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抗突變作用主要是通過抑制突變物對菌株的致突變作用而實(shí)現(xiàn)的，但也不排除去突變作用。

6　降血糖作用

6.1　提高代謝酶活性

己糖激酶(HK)、琥珀酸脫氫酶(SDH)及蘋果酸脫氫酶(MDH)是線粒體的標(biāo)志酶，為三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，其活性的高低在糖分解過程中起著重要作用。既往研究證實(shí)，實(shí)驗(yàn)性糖尿病動物由于糖代謝紊亂造成血糖升高，而糖代謝相關(guān)酶HK 、MDH的活性顯著降低[24]。

山藥多糖對2型糖尿病大鼠糖代謝及關(guān)鍵酶己糖激酶(HK)、琥珀酸脫氫酶(SDH)及蘋果酸脫氫酶(MDH)活性的影響，與糖尿病模型組比較，山藥多糖顯示明顯的降血糖作用；山藥多糖對2型糖尿病的治療機(jī)制之一可能是山藥多糖直接或間接地提高了糖代謝或關(guān)鍵酶的酶活性。

6.2　增加胰島素敏感性、改善胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

山藥多糖對2 型糖尿病大鼠的治療作用機(jī)制可能與提高糖尿病大鼠腎組織中InsR、IRS-1、PI-3K水平，增加組織對胰島素的敏感性，改善胰島素信號傳導(dǎo)有關(guān)。血清中胰島素和胰高血糖素水平的變化結(jié)果表明，山藥多糖具有保護(hù)和修復(fù)胰島細(xì)胞的作用，同時能夠降低血清中胰高血糖素水平，抑制糖尿病可能的發(fā)病機(jī)制[25-26]，而且其效果優(yōu)于純西藥降糖制劑。同時，山藥多糖提高了糖尿病模型大鼠腎組織InsR、IRS-1 和PI-3K水平，增強(qiáng)了PI-3K信號傳導(dǎo)通路，增加了組織對胰島素的敏感性，改善了胰島素信號傳導(dǎo)。

趙長英等[27]研究山藥多糖對糖尿病小鼠的影響時發(fā)現(xiàn)，山藥多糖劑量組與模型組在降低糖尿病小鼠血糖、控制體重減輕、提高糖耐受量方面有顯著性差異；與陽性對照組無顯著差異；各劑量組與空白對照組比較，在預(yù)防血糖升高、控制體重減輕方面有顯著性差異。表明山藥多糖可顯著降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖，且預(yù)防給藥能對抗四氧嘧啶引起的小鼠血糖升高，其作用機(jī)制可能與增加胰島素敏感性、改善受損胰島β細(xì)胞有關(guān)。

6.3　抗凋亡、提高胰島細(xì)胞活力、改善胰島素分泌

采用鏈脲佐菌素(STZ)腹腔注射的方法復(fù)制2 型糖尿病大鼠模型，用山藥多糖干預(yù)治療4w，檢測血清胰島素及胰高血糖素、腎組織胰島素受體(InsR)、胰島素受體底物-l(IRS-l)、磷酯酰肌醇3 激酶(PI-3K)的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，山藥多糖可顯著升高模型大鼠胰島素水平，顯著降低胰高血糖素水平，顯著升高模型大鼠腎組織InsR、IRS-1、PI-3K表達(dá)水平。

山藥多糖能增強(qiáng)胰島分泌胰島素的功能，降低四氧嘧啶致使的糖尿病大鼠血糖，在糖尿病的防治中有較大作用。何云等[28]觀察山藥多糖對四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病大鼠胰島素以及血小板數(shù)的影響時發(fā)現(xiàn)，與正常對照組比較，模型對照組的血清胰島素水平顯著降低，說明四氧嘧啶破壞了胰島細(xì)胞，使其分泌胰島素的功能下降。而山藥多糖各劑量組胰島素水平與模型對照組相比顯著升高，說明山藥多糖具有保護(hù)胰島細(xì)胞免受破壞或修復(fù)受損胰島素細(xì)胞的作用。

實(shí)驗(yàn)證明，山藥多糖對于糖尿病動物具有明顯的降糖作用[29]，其降糖機(jī)理可能是通過保護(hù)糖尿病大鼠的胰島細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)的[30]。楊宏莉等[31]通過四甲基偶氮唑鹽(MTT)法檢測胰島β細(xì)胞活性，同時以反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)檢測胰島細(xì)胞的抗凋亡基因bcl-2的表達(dá)，RT-PCR發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的bcl-2表達(dá)顯著高于對照組。800mg/L 山藥多糖明顯提高胰島細(xì)胞的存活率，改善胰島功能。

7　調(diào)節(jié)胃腸道功能

李雪欣等[32]研究發(fā)現(xiàn)，納米山藥多糖結(jié)腸靶向微生態(tài)調(diào)節(jié)劑能夠恢復(fù)腸道菌群失調(diào)模型大鼠的血管活性腸肽、胃動素、生長抑素和P物質(zhì)4種胃腸激素的正常水平，具有調(diào)節(jié)胃腸道動力、促使胃腸道的正常收縮和改善胃腸道對水和電解質(zhì)運(yùn)輸?shù)哪芰Α?/p>

此外，山藥多糖還可以調(diào)節(jié)腸道菌群。長期灌胃山藥多糖可以抑制腸桿菌與腸球菌的菌群數(shù)量，促進(jìn)益生菌雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖。高啟禹等[33]分析山藥多糖對昆明種小鼠的生長性能及盲結(jié)腸乳酸桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌及腸球菌的影響時發(fā)現(xiàn)，長期灌胃山藥多糖對小鼠的生長性能和腸道菌群有顯著影響。

山藥是衛(wèi)生部認(rèn)定的藥食兼用植物，具有極高的營養(yǎng)價值與醫(yī)療保健作用。而山藥多糖是其主要的活性成分之一，對人體有免疫增強(qiáng)活性、抗病毒活性、保肝活性、抗氧化活性等多種功效。目前對山藥多糖的研究主要集中在提取制備、分離純化以及生理活性方面，而對其發(fā)揮作用的機(jī)制研究不夠深入，需對山藥多糖作用機(jī)制進(jìn)一步研究，為開發(fā)山藥多糖產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。◇

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