牛蒡多糖的提取及生物活性研究進(jìn)展

張曉曉，柴智，馮進(jìn)，崔莉，李春陽(yáng)，李瑩*，黃午陽(yáng)*

1(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京，210014)2(江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江，212013)

牛蒡(ArctiumlappaL.)為菊科牛蒡?qū)俣晟荼局参?，俗稱“東洋參”，有“蔬菜之王”的美譽(yù)。牛蒡富含膳食纖維，且胡蘿卜素含量比胡蘿卜高150倍，是天然的營(yíng)養(yǎng)保健佳品。牛蒡中具有糖類、多酚類、黃酮類及揮發(fā)油等生物活性物質(zhì)，多糖是其中重要的一種[1]。牛蒡多糖的提取方法主要有：熱水浸提法、超聲輔助提取法、微波輔助提取法、酶解法、堿液提取法等，經(jīng)提取獲得的粗提物中一般還含有蛋白質(zhì)、色素和一些小分子雜質(zhì)，需進(jìn)一步脫除得到較純組分以便后續(xù)結(jié)構(gòu)表征和活性研究[2-3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在牛蒡多糖(A.lappaL.polysaccharides, ALPs)的生物活性方面做了大量工作，許多報(bào)道表明牛蒡多糖具有抗炎、調(diào)節(jié)腸道菌群、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及抗氧化等多種生理活性。本文對(duì)近年來牛蒡多糖的提取純化、結(jié)構(gòu)表征及其生物活性研究成果進(jìn)行總結(jié)，旨在為進(jìn)一步探究牛蒡多糖的生物活性機(jī)制及應(yīng)用提供參考。

1 牛蒡多糖的提取、純化及結(jié)構(gòu)表征

1.1 提取方法

牛蒡多糖的提取方法，目前研究中多采用熱水浸提、酶解提取、堿液提取及基于水提的新型輔助提取方法，如超聲輔助和微波輔助等(見表1)。

1.1.1 熱水浸提法

熱水浸提法是多糖提取的經(jīng)典方法，利用“相似相溶”的原理，將極性大分子化合物多糖溶于水等極性溶劑來進(jìn)行提取[4]。提取工藝流程大體如下：牛蒡粉→熱浸提→濃縮→醇沉→干燥→粗多糖→溶解→除雜→精多糖。目前研究中所采用的熱水提取法或是在熱浸提之前做脫脂處理，或是改變提取條件(如料水比、提取溫度、提取時(shí)間等)，或是采用不同的除雜方式，以此得到精多糖組分。袁平川[5]采用熱水浸提法提取牛蒡中的多糖，研究了不同提取條件對(duì)多糖得率的影響，得出在料液比為1∶25、溫度為80 ℃條件下提取90 min得率最高，為67.54%。WANG等[6-7]同樣采用熱水浸提法提取牛蒡多糖，首先用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇對(duì)牛蒡粉做脫脂處理，然后于80 ℃熱水中提取2 h，經(jīng)大孔樹脂脫色、Sevag法脫蛋白后得到粗多糖組分，經(jīng)二乙氨基乙基(diethyl aminoethyl, DEAE)-52纖維素柱、SephadexG-100凝膠柱除雜分離后得精多糖組分，得率為4.4%。由于熱水浸提法耗時(shí)較長(zhǎng)，且高溫長(zhǎng)時(shí)間提取可能會(huì)使活性降低，所以近年來多采用基于熱水浸提的新型輔助提取技術(shù)。

1.1.2 超聲輔助提取法

超聲輔助提取法是利用超聲波產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等來破壞植物的細(xì)胞膜，使生物活性物質(zhì)更易提出[8-9]。JIANG等[10]選用超聲輔助提取法探究牛蒡多糖的提取工藝，結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)，液料比、超聲功率、提取溫度及時(shí)間對(duì)牛蒡粗多糖的提取率都有一定的促進(jìn)作用。胡建[11]發(fā)現(xiàn)料液比對(duì)牛蒡多糖的提取得率影響最大，超聲時(shí)間次之，最佳工藝條件為：料液比1∶15、超聲時(shí)間15 min、乙醇體積分?jǐn)?shù)80%。羅巔輝[9]采用均勻設(shè)計(jì)法對(duì)超聲波提取牛蒡多糖工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳條件為：料液比1∶35、超聲波提取功率700 W、超聲波時(shí)間102 min，牛蒡多糖的得率可達(dá)59.5%。與常規(guī)水提法相比，超聲輔助提取法節(jié)能省時(shí)、加速多相擴(kuò)散、對(duì)多糖結(jié)構(gòu)和分子性質(zhì)的損傷較小，但是超聲設(shè)備規(guī)模小、功率強(qiáng)度受制約噪音大、設(shè)備穩(wěn)定性不高、有效作用范圍局限，因此不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)[12]。

1.1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是基于微波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，利用微波的高能量及在微波場(chǎng)中物質(zhì)吸收微波能力的差異，破壞植物的細(xì)胞組織，選擇性溶出某些組分從而達(dá)到快速提取的效果[13]。唐仕榮等[14]運(yùn)用常壓和高壓兩種微波輔助法提取牛蒡多糖，按正交試驗(yàn)得出的最佳料液比、處理時(shí)間、壓力及微波功率提取牛蒡多糖，常壓和高壓微波輔助法所得提取率分別為28.84%和31.97%。楊萍等[13]采用正交試驗(yàn)優(yōu)化微波輔助提取牛蒡多糖工藝，最優(yōu)條件為：料液比1∶40、微波功率300 W、提取時(shí)間2 min，多糖提取率為13.41%。微波輔助提取法具有簡(jiǎn)單、省時(shí)、高效等優(yōu)點(diǎn)[15]，但提取功率太高或時(shí)間過久可能會(huì)造成多糖的結(jié)構(gòu)變化，影響多糖的溶出，降低多糖得率。

1.1.4 雙水相萃取法

雙水相萃取法是基于雙水相體系中生物物質(zhì)的選擇性分配來提取多糖。此法生物適應(yīng)性廣泛，已用于其他多糖的提取[16]，對(duì)于牛蒡多糖的提取鮮有報(bào)道。巫永華等[17]用超聲輔助雙水相提取牛蒡多糖，試驗(yàn)建立(NH4)2SO4/PEG雙水相體系，在料液比0.04 g/mL、溫度為49 ℃條件下浸提2.6 h，而后超聲處理31 min，牛蒡多糖的得率達(dá)到(32.35±0.85)%。相比于其他方式，超聲波輔助雙水相法的提取率和多糖含量最高，具有操作條件溫和、有機(jī)溶劑殘留少等優(yōu)點(diǎn)。

1.1.5 酶解法

酶解法利用酶反應(yīng)的高度專一性，選擇相應(yīng)的酶水解或降解細(xì)胞壁，使胞內(nèi)有效成分提取出來。高明俠、呂兆啟課題組探究了酶法提取多糖工藝[18-20]：從8種不同單酶中選擇出多糖得率最好的木瓜蛋白酶和植物水解蛋白酶[18]；由正交試驗(yàn)得出雙酶法提取牛蒡多糖的最佳條件：植物水解蛋白酶和木瓜蛋白酶濃度各為牛蒡質(zhì)量的2%、pH 8.0、酶解溫度45 ℃、酶解反應(yīng)時(shí)間4 h、料液比1∶15，提取的最高得率為12.40%[19]；也采用過殼聚糖固定化木瓜蛋白酶的提取方法[20]，但相比之下，雙酶法提取牛蒡多糖得率更高。宋慧等[21]采用復(fù)合酶法提取牛蒡多糖，在纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶用量分別為2.5%、1%、3%，溫度為 50 ℃，時(shí)間為70 min，pH為5.0時(shí)提取量最高，平均得率為9.44%，比單酶處理得率高13.11%；且木瓜蛋白酶對(duì)多糖含量的影響最為顯著。酶解法具有專一性高、綠色環(huán)保、條件溫和、對(duì)多糖結(jié)構(gòu)破壞性小等優(yōu)點(diǎn)，可避免改變多糖生物活性，提高多糖得率。

1.1.6 堿液提取法

堿液提取法是在稀堿的作用下，植物的細(xì)胞、細(xì)胞壁吸水膨脹破裂，使其中游離的多糖進(jìn)一步溶解而被提取出來。周濃等[22]采用堿液提取法提取牛蒡多糖，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定最佳條件為：料液比1∶30、NaOH濃度0.06 mol/L、提取溫度80 ℃、提取時(shí)間1 h，得率為7.21%。ZHANG等[23]選擇0.5 mol/L的NaOH溶液提取牛蒡多糖，除雜分離后經(jīng)表征推測(cè)其主骨架可能為阿拉伯糖，與水提法所得的由果糖主鏈和葡萄糖支鏈構(gòu)成的多糖結(jié)構(gòu)有很大不同。研究顯示堿液提取法所得多糖在體內(nèi)外均表現(xiàn)出較好的生物活性[23]，但此法對(duì)材料有選擇性，且易破壞多糖結(jié)構(gòu)，需嚴(yán)格控制酸堿濃度。

1.1.7 其他提取方法

除以上提取方式外，回流提取法[24]也應(yīng)用于牛蒡多糖的提取。由于牛蒡的品種不同，其多糖的含量可能會(huì)有差異。為節(jié)省資源提高得率，現(xiàn)多采用超聲結(jié)合酶法[25]、超聲-微波協(xié)同提取[26]等多法聯(lián)用方式提取牛蒡多糖，這為牛蒡多糖的提取提供了參考。

1.2 牛蒡多糖的分離純化及結(jié)構(gòu)表征

牛蒡多糖的粗提物經(jīng)脫蛋白、脫色、透析處理后得到不同聚合程度的多糖混合物，需進(jìn)一步分離純化得到單一的多糖組分[27]，便于后期多糖結(jié)構(gòu)和相關(guān)活性的研究(見表1)。

粗多糖提取物中的雜質(zhì)多為蛋白和色素。牛蒡粗多糖中脫除蛋白質(zhì)常用Sevag法、酶法、鞣酸法等，現(xiàn)多將幾種方法聯(lián)用，提高蛋白脫除率的同時(shí)盡量減少多糖損失[28]。此外，有較深色澤的酚型化合物雜質(zhì)常存在于牛蒡多糖提取液中，需通過脫色除去。常用的脫色方法有大孔樹脂吸附法、離子交換法、活性炭吸附法等。離子交換法脫色一般是使用DEAE纖維素柱對(duì)色素進(jìn)行吸附，不僅可以達(dá)到脫色的目的，還可以進(jìn)行多糖的分離。除雜后的多糖仍然是不同級(jí)分的混合物，需對(duì)初步除雜后的多糖進(jìn)行分離，得到單一的多糖組分。多糖的分離方法有離子交換層析法、凝膠柱層析法和大孔樹脂柱層析等[29-30]。

多糖由于其單糖組成、鏈構(gòu)形、環(huán)構(gòu)象和分子質(zhì)量等方面的多樣性，使其分析具有一定的挑戰(zhàn)性。牛蒡多糖相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定常采用高效空間排阻色譜(high performance size exclusion chromatography, HPSEC)[24,31]、高效凝膠滲透色譜(high performance gel filtration chromatography, HPGPC)[6]等方法；牛蒡多糖的單糖組成研究，常將多糖進(jìn)行水解和衍生化，然后采用高效液相色譜(high performance liquid chromatography, HPLC)[32]、氣相色譜法(gas chromatography, GC)[6]、薄層色譜法(thin-layer chromatography，TLC)[24]、氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)[3,10]、高效陰離子交換色譜(high performance anion exchange chromatography, HPAEC)[33]等進(jìn)行分析。通過紫外光譜分析在260 nm和280 nm處有無吸收判斷所提多糖中是否含有核酸和蛋白質(zhì)[10-11]。通過紅外光譜分析判斷含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)[34]。目前，對(duì)牛蒡多糖結(jié)構(gòu)分析的文獻(xiàn)相對(duì)較少，可借鑒其他多糖的分析方法用于牛蒡多糖的結(jié)構(gòu)分析。

表1 牛蒡多糖提取純化條件及其結(jié)構(gòu)Table 1 Extraction and purification conditions and structures of Arctium lappa L.polysaccharides

續(xù)表1

如表1所示，不同的提取方式、乙醇沉淀濃度及分離純化方式所獲得的多糖組分，其得率及結(jié)構(gòu)(分子質(zhì)量、糖鏈結(jié)構(gòu)、單糖組成及其比例等)不同。ZHANG等[23]用堿液提取法提取多糖，過DEAE-52纖維素柱時(shí)，分別用蒸餾水、0.1 mol/mL和0.3 mol/mL NaCl溶液進(jìn)行洗脫，其中0.3 mol/mL NaCl溶液洗脫后得到的組分中多糖含量最高，用于后續(xù)純化及研究。經(jīng)表征推測(cè)堿溶性多糖(alkali-solubleA.lappaL.polysaccharides, ASALPs)的主骨架可能為阿拉伯糖，與WANG等[6]報(bào)道的具有果糖主鏈和葡萄糖支鏈的結(jié)構(gòu)有很大不同。

用于沉淀多糖的乙醇濃度是影響多糖平均分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)特征的決定性因素，而多糖的分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)與多糖活性密切相關(guān)。李卷梅[31]采用熱水浸提法提取了牛蒡根中的多糖,用0.25%草酸銨溶液提取殘?jiān)械亩嗵牵⒂?0%、40%、60%及80%不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇分級(jí)沉淀，得到的多糖組分(ammonium oxalate extracted polysaccharides from burdock roots, AOE)分子質(zhì)量不同且單糖組成也有差異，AOE-20、AOE-40、AOE-60、AOE-80的重均分子質(zhì)量分別為485、409、371、5.21 kDa，AOE-20和AOE-40是以半乳糖醛酸為主的聚糖，而AOE-60和AOE-80是以果糖為主的果聚糖，且不同濃度的AOE具有不同的流變特性。JIANG等[10]采用超聲輔助提取法，用終濃度分別為40%、60%和80%的乙醇沉淀多糖得到組分ALP40-1、ALP60-1和ALP80-1，其分子質(zhì)量分別為218、178和60 kDa，甘露糖、葡萄糖、果糖和半乳糖是這3個(gè)組分的主要單糖，雖單糖組成相同但含量不同，ALP60-1中甘露糖含量最高為5.72%，在ALP80-1中葡萄糖含量為72.23%，半乳糖為8.05%，ALP40-1中果糖含量最高為38.29%。這3種組分對(duì)清除不同自由基的能力也有差異，其中ALP60-1的清除能力最強(qiáng)。袁平川[5]同樣采用分段醇沉的方式得到不同的多糖組分，發(fā)現(xiàn)重均分子質(zhì)量不同的牛蒡多糖抗氧化活性差異很大，同樣是體積分?jǐn)?shù)60%乙醇沉淀部分抗氧化效果最佳。研究表明牛蒡多糖有良好的抑制α-葡萄糖苷酶作用，但活性不穩(wěn)定，猜想抑制酶活可能需要合適的分子質(zhì)量，但多糖的分子質(zhì)量不受控制，這也揭示了多糖特定的生物活性與它的分子質(zhì)量存在聯(lián)系[5]。

CARLOTTO等[24]得到的粗多糖在50 kDa聚醚砜膜處超濾得到保留組分(retained fraction, RF)50和洗脫組分(eluted fraction, EF)50，而后將EF50經(jīng)30 kDa聚醚砜膜處超濾得到保留組分RF30和洗脫組分EF30。RF50、RF30和EF30這3種組分在結(jié)構(gòu)分析上的結(jié)果相似，但RF30的抗水腫效果最好，認(rèn)為各組分在摩爾質(zhì)量上的差異和/或在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的微小差異可以解釋它們?cè)诳顾[作用上的差異。

綜上，多糖的分子質(zhì)量及化學(xué)結(jié)構(gòu)與提取方法及過程密切相關(guān)，提取純化過程中許多因素會(huì)影響多糖結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可能影響多糖的生物活性。

2 牛蒡多糖的生物活性研究

牛蒡多糖具有多種生物活性，如抗炎、調(diào)節(jié)腸道菌群、降血糖及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化等(表2)。

表2 牛蒡多糖的結(jié)構(gòu)、生物活性及作用機(jī)制Table 2 Structure, biological activity and mechanism of Arctium lappa L.polysaccharides

2.1 抗炎

炎癥是由免疫系統(tǒng)在機(jī)體受到病原體侵入或感染的過程中作出的一種防御反應(yīng)，同時(shí)伴隨著多種病理病變[35]。巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要成員，越來越多的證據(jù)表明巨噬細(xì)胞的激活是炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)牛蒡多糖具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)小鼠巨噬細(xì)胞吞噬功能和體液免疫功能的作用[36]。牛蒡多糖可作用于巨噬細(xì)胞，抑制促炎細(xì)胞因子包括白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)釋放，增加抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-10(IL-10)的水平。NO是誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)釋放的一種促炎因子[37]，過量的NO會(huì)導(dǎo)致全身炎癥，ALPs可以抑制NO的釋放[7]。

牛蒡多糖可以促進(jìn)腸道中的短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)的產(chǎn)生，SCFAs包括乙酸、丙酸和丁酸，具有一定的抗炎作用[38]。乙酸和丙酸可以通過激活G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptors, GPRs)介導(dǎo)免疫，丁酸可以通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子-kB(nuclear factor kappa B, NF-kB)信號(hào)通路的激活進(jìn)一步調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子的釋放，還可以調(diào)節(jié)腸道巨噬細(xì)胞功能，抑制巨噬細(xì)胞內(nèi)相關(guān)炎癥介質(zhì)水平[39]。

炎癥過程中釋放過多的炎性因子將導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的炎性浸潤(rùn)，然后在體內(nèi)發(fā)生氧化應(yīng)激，同時(shí)氧化損傷意味著過量游離氧自由基的存在，反過來又加重炎癥損傷[41]。許多研究表明牛蒡多糖有抗氧化活性，因此可通過降低氧化損傷而減輕炎癥[23]。

此外，牛蒡多糖還可以調(diào)節(jié)腸道菌群與免疫之間的關(guān)系發(fā)揮抗炎作用。牛蒡多糖抗炎活性機(jī)制并不是獨(dú)立的，是多個(gè)靶點(diǎn)綜合的結(jié)果，其具體分子機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

2.2 調(diào)節(jié)腸道菌群

由于人體內(nèi)降解植物多糖類的酶活性很低甚至缺乏，大部分植物來源的多糖不能被人體直接消化利用；而腸道內(nèi)的微生物呈現(xiàn)碳水化合物活性酶的多樣性，可以彌補(bǔ)人體糖類代謝的不足。腸道微生物將多糖降解為SCFAs，這些酸參與多種生理功能，腸道菌群即是通過影響多糖代謝途徑進(jìn)而影響健康[40]。

腸道微生物與免疫密切相關(guān)，調(diào)節(jié)腸道菌群可以促進(jìn)SCFAs等調(diào)節(jié)因子改善免疫反應(yīng)[42]。天然多糖通過調(diào)節(jié)腸道微生物和免疫來維持宿主健康，多糖可以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)減少病原體豐度[43]。多糖具有部分益生元功能，可選擇性地刺激腸道有益微生物。徐永杰等[44]研究發(fā)現(xiàn)牛蒡多糖能使小鼠腸道中雙歧桿菌和乳桿菌有效增殖，且增殖效果呈劑量依賴性，而對(duì)腸桿菌的數(shù)量無明顯影響。

牛蒡多糖可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群發(fā)揮抗炎作用。WANG等[6-7,23]所在課題組探究了牛蒡多糖對(duì)微生物豐度在門、科、屬這3種不同水平上的影響，研究表明牛蒡多糖可以調(diào)節(jié)因炎癥反應(yīng)造成的腸道微生物的紊亂，使其恢復(fù)至正?；蚪咏Ｋ?。厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形桿菌門(Proteobacteria)及放線菌門(Actinobacteria)的相對(duì)豐度是評(píng)價(jià)炎癥程度的重要指標(biāo)，牛蒡多糖可以調(diào)節(jié)它們的相對(duì)豐度維持腸道平衡。瘤胃菌科(Ruminococcaceae)與多種肝臟疾病的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)，毛螺菌科(Lachnospiraceae)可以降解多糖產(chǎn)生丁酸發(fā)揮抗炎作用，牛蒡多糖可以提高它們的水平。屬水平的微生物組成和豐度是評(píng)價(jià)腸道狀況的重要指標(biāo)。乳酸菌(Lactobacillus)是公認(rèn)的益生元，能保護(hù)腸道屏障，增強(qiáng)腸粘膜功能，抑制炎癥。另枝菌(Alistipes)和臭桿菌(Odoribacter)與腸道炎癥的減弱有關(guān)，可以促進(jìn)腸道的成熟。擬桿菌(Bacteroides)參與炎癥發(fā)展，與腸道炎癥發(fā)生呈正相關(guān)。葡萄球菌(Staphylococcusand)與炎癥反應(yīng)成正相關(guān)，可加重炎癥。牛蒡多糖可以增加Lactobacillus、Alistipes和Odoribacter的水平，抑制Staphylococcusand，改善炎癥反應(yīng)造成的腸道菌群的紊亂?？祭瓧U菌屬(Phascolarctobacterium)是SCFAs的另一個(gè)重要生產(chǎn)者，能促進(jìn)乙酸和丙酸的釋放，Odoribacter是腸道內(nèi)合成丁酸的重要分子，而它們都能被ALPs富集，間接發(fā)揮抗炎作用[7]。

目前關(guān)于此活性的研究多為通過調(diào)節(jié)腸道微生物抑制炎癥發(fā)揮免疫作用，探討多糖調(diào)節(jié)腸道菌群與免疫之間的關(guān)系將會(huì)是未來研究的一大熱點(diǎn)。

2.3 降血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

全球糖尿病地圖(第九版)顯示,2019年，全球糖尿病(20～79歲)粗患病率為9.3%，目前有4.63億糖尿病患者，而中國(guó)糖尿病患者人數(shù)排第一。高血糖是糖尿病患者的一個(gè)嚴(yán)重問題，若不及時(shí)治療會(huì)引起多種并發(fā)癥[45]。糖尿病引起的脂質(zhì)代謝異常是導(dǎo)致心血管疾病的直接因素，因此預(yù)防和治療糖尿病引起的脂質(zhì)代謝異常具有重要意義。

王佳佳等[34]研究表明，牛蒡多糖能有效降低血糖水平，這可能與抑制α-葡萄糖苷酶活性及降低氧化損傷有關(guān)，而LI等[46]和袁平川[5]的研究顯示牛蒡多糖降血糖功能并不明顯，可能是鏈脲霉素對(duì)機(jī)體多個(gè)器官造成損傷，尤其是胰島損傷嚴(yán)重，可能構(gòu)造的動(dòng)物模型與模擬人體糖尿病存在較大差異，無法真實(shí)地反應(yīng)牛蒡多糖對(duì)糖尿病的治療，或是牛蒡多糖的抑制是一種末端降血糖的方式，需長(zhǎng)期給藥才能達(dá)到理想的效果，但研究的各項(xiàng)指標(biāo)均表明牛蒡多糖在降血糖及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等方面均有作用。血清生化分析顯示，多糖治療組的總膽固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)和低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol, LDL)水平明顯降低，脂質(zhì)代謝更為有利。LI等[45]研究發(fā)現(xiàn)蛋白激酶C-α(protein kinase C alpha, PKC-α)、PKC-β和P-選擇素(P-selectin)在糖尿病大鼠肝臟中的表達(dá)增加，說明PKC在糖尿病大鼠肝臟中被激活，與此同時(shí)它也促進(jìn)了NF-κB信號(hào)通路的激活，增加肝臟中炎癥因子的表達(dá)。研究表明高糖可以激活PKC，PKC誘導(dǎo)活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生，還可以單獨(dú)或與其他物質(zhì)一起促進(jìn)NF-κB及其下游基因的表達(dá)，參與糖尿病的發(fā)生和發(fā)展；而牛蒡多糖可以抑制PKC的表達(dá)，阻斷上述過程，以降血糖及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。有研究表明糖尿病脂質(zhì)代謝異常與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[47]，牛蒡多糖具有的抗氧化能力可以降低體內(nèi)脂質(zhì)過氧化物，減緩氧化應(yīng)激導(dǎo)致的肝臟損傷及脂質(zhì)代謝異常。

牛蒡多糖的降血糖及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝功能是多靶點(diǎn)共同作用的結(jié)果，其相關(guān)作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

2.4 抗氧化

正常代謝產(chǎn)生的過量自由基可誘導(dǎo)許多慢性疾病的發(fā)生，如冠心病和癌變等。為減少自由基對(duì)人體的危害，借助外源性的抗氧化劑來阻止自由基的入侵是防御的主要途徑。大量研究指出多糖具有增強(qiáng)抗氧化酶活性、清除自由基、抗脂質(zhì)過氧化等功能。LIU等[33]研究表明提純后的牛蒡多糖具有較強(qiáng)的鐵離子螯合和羥自由基清除能力，而清除過氧化氫的能力較弱；在D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠模型中，ALPs明顯改善了抗氧化狀態(tài)的多項(xiàng)指標(biāo)，包括提高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-PX)和過氧化氫酶(catalase, CAT)的活性，提高總抗氧化能力(total antioxidative capacity, TAOC)值，降低血清和肝臟中丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平。由此可見，ALPs可能對(duì)維持或改善抗氧化系統(tǒng)有良好的作用。

2.5 其他功能

除以上生物活性外，牛蒡多糖還有抑制K562細(xì)胞增殖、抑菌、抗水腫等功能。

孟宇等[49]研究表明牛蒡多糖能抑制白血病K562細(xì)胞的增殖，這可能與Bcl-2基因表達(dá)降低、Bax表達(dá)上調(diào)、調(diào)控Bcl-2/Bax比例有關(guān)，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。喻俊[3]采用濾紙片擴(kuò)散法得出牛蒡純多糖片段在一定濃度范圍內(nèi)能有效抑制大腸桿菌、枯草桿菌、銅綠甲單胞菌和金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)，表明牛蒡純多糖具有抑菌作用。水腫的形成是急性炎癥的早期征象之一，是由富含蛋白質(zhì)的液體(血漿)滲出進(jìn)入損傷部位所致。CARLOTTO等[24]研究了牛蒡粗多糖的抗水腫效果，結(jié)果表明，粗多糖能以劑量依賴性抑制卡拉膠誘導(dǎo)的小鼠爪水腫，其ID50值為31 mg/kg。王家輝等[32]研究發(fā)現(xiàn)，牛蒡根多糖有延長(zhǎng)凝血酶原時(shí)間的作用，但與肝素鈉相比效果明顯較弱，并沒有表現(xiàn)出良好的抗凝血活性。

3 展望

牛蒡作為一種藥食同源植物，除本身較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，其藥用和保健功能也一直備受關(guān)注。多糖是牛蒡中重要的活性物質(zhì)，具有多種生物活性功能，在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。牛蒡多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的提取純化技術(shù)得到的多糖分子質(zhì)量不一，糖鏈結(jié)構(gòu)和單糖組成也有差異。目前對(duì)牛蒡多糖生物活性研究多停留在粗多糖水平，機(jī)制的探究尚不夠深入。未來需改進(jìn)或探究新的提取方式以提高多糖得率，并加強(qiáng)對(duì)牛蒡多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)及構(gòu)效關(guān)系的研究，擴(kuò)展新活性、明確作用機(jī)制，探求糖結(jié)構(gòu)作用的有效靶點(diǎn)；利用新興技術(shù)對(duì)牛蒡多糖結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，提高其生物活性，以利于應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。