植物多糖应用研究进展
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植物多糖的研究进展单位:摘要:大量的药理和临床研究表明,多糖类化合物是一种免疫调节剂,它能激活免疫细胞,提高机体的免疫功能,而对正常细胞没有毒副作用,十多年来已逐渐发展为一种免疫疗法[1,2]。
到目前为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中被分离提取出来,其中从植物,尤其是从中药中提取的水溶性多糖最为重要,已发现有100多种中药中的多糖类化合物具有免疫促进作用[3-7]。
这类多糖没有细胞毒性而且药物质量通过化学手段容易控制,已经成为当今新药的发展方向之一[8]。
但是,多糖的结构与功能的关系至今并不十分清楚。
` 关键词:植物多糖功能进展70年代以来,科学家们发现多糖及糖复合物参与了细胞的各种生命现象的调节,如免疫细胞间信息的传递和感受,这与细胞表面的多糖体的介导有密切关系。
大量的药理和临床研究表明,多糖类化合物是一种免疫调节剂,它能激活免疫细胞,提高机体的免疫功能,而对正常细胞没有毒副作用,十多年来已逐渐发展为一种免疫疗法。
到目前为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中被分离提取出来,其中从植物,尤其是从中药中提取的水溶性多糖最为重要,已发现有100多种中药中的多糖类化合物具有免疫促进作用。
这类多糖没有细胞毒性而且药物质量通过化学手段容易控制,已经成为当今新药的发展方向之一。
多糖的免疫调节作用研究结果表明,多糖对机体的免疫调节作用,主要通过以下几种方式和途径。
1、激活巨噬细胞由于巨噬细胞在抵御各种感染和抗肿瘤方面具有主要作用,因而激活巨噬细胞可提高机体抗病菌和抗肿瘤的能力。
如从紫松果菊中分离出来的多糖与小鼠骨髓中的巨噬细胞共同孵育,则巨噬细胞对肿瘤细胞的毒性被大大激活。
进一步的实验证明,由这种植物的细胞培养物中分离提取得到的一种由阿拉伯糖和半乳塘所组成的多糖可促进巨噬细胞产生肿瘤细胞坏死因子α和干扰素β,从而增强对肿瘤的毒性。
再如,香菇多糖能增加小鼠腹腔巨噬细胞的绝对数量。
这种作用在体内给药后第5天达到高峰[10]。
动物营养学报2019,31(6):2534⁃2543ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2019.06.012植物多糖的功能性研究进展及其在动物生产中的应用杨㊀玲1,2㊀胡睿智1,2㊀夏嗣廷1,2㊀贺建华1∗(1.湖南农业大学动物科学技术学院,长沙410128;2.湖南畜禽安全生产协同创新中心,长沙410128)摘㊀要:植物多糖作为多功能的天然植物成分,具有来源广泛㊁高效㊁无毒副作用等特点㊂植物多糖作为绿色饲料添加剂,不仅可以增强机体免疫力㊁抗病力㊁抗应激能力,还可以调节肠道微生物平衡,改善畜产品品质㊂本文主要就植物多糖的结构㊁生理功能及其在动物生产中的应用进行综述,以期为其在动物生产中的应用提供参考依据㊂关键词:植物多糖;抗氧化;免疫;抗肿瘤;动物生产中图分类号:S816.7㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2019)06⁃2534⁃10收稿日期:2018-12-04基金项目:湖南省研究生创新项目(CX2017B347)作者简介:杨㊀玲(1995 ),女,湖南衡山人,硕士研究生,研究方向为动物营养与饲料科学㊂E⁃mail:763707648@qq.com∗通信作者:贺建华,教授,博士生导师,E⁃mail:jianhuahy@hunau.net㊀㊀20世纪40年代,学者首次发现真菌多糖可以增强机体免疫力,从而开始深入探索多糖的功能与结构㊂自20世纪80年代以来,学者们经研究了解到植物多糖的生物活性多样㊁无毒副作用,对植物多糖的研究已从一般药理发展到细胞㊁分子水平,研究方向已从药品转向食品㊁治疗转向保健方面㊂10个以上的单糖通过糖苷键连接而形成多糖,是植物细胞的结构物质,对生物体的正常生命活动起着重要的作用[1]㊂㊀㊀植物多糖是由植物不同分子质量组成的大分子化合物,作为生物体的营养物质,可以提高动物生长性能㊁抗氧化力㊁增强机体免疫力等㊂谢红兵等[1]研究表明,给仔猪饲粮添加800mg/kg牛膝多糖,可以改善肠道内环境,降低仔猪腹泻率,促进生长㊂谭连杰等[2]研究表明,在卵形鲳鲹幼鱼饲料中添加0.10%的当归多糖,试验组肝脏抗氧化能力显著高于对照组,可显著提高机体免疫力㊂王义翠等[3]研究在犊牛饲粮中添加5 10g黄芪多糖对断奶犊牛的影响,结果表明,试验组断奶犊牛的平均日增重和平均日采食量显著高于对照组,断奶犊牛的血液抗氧化能力得到改善,对断奶犊牛的促生长和抗氧化能力均有积极影响㊂本文综述了植物多糖的结构和生理功能及其在动物生产中的应用,以期为其在动物生产中的应用提供参考依据㊂1㊀植物多糖的生物化学结构㊀㊀多糖是由一个或多个单糖残基以不同比例的α-糖苷键或β-糖苷键的形式存在㊂以1,3-糖苷键形式相连形成的多糖含有多种生物活性,α型连接及带有支链的多糖具有很强的抗肿瘤㊁抗癌活性[4],比如香菇多糖,如图1所示㊂㊀㊀多糖与蛋白质的分类方法相似,其一级结构是糖基组成㊁排列,是高级结构的基础;二级结构是以氢键为主要二级键的多糖主链之间形成的规则构象;三级结构以二级结构为基础,使二级结构在有序空间产生规律性的空间构象;四级结构以二级结构为基础,形成非共价键聚集体[4]㊂2㊀植物多糖的生物学功能2.1㊀修复肠道屏障及调节肠道微生态㊀㊀植物多糖可以多方面修复肠道屏障,防止细6期杨㊀玲等:植物多糖的功能性研究进展及其在动物生产中的应用菌入侵,调节肠道微生态㊂微生物㊁病原体和黏液与免疫细胞形成肠道屏障(图2),肠道屏障可将肠腔内物质从体内环境分离出来,防止病原菌㊁有毒物质侵入肠黏膜下组织㊂植物多糖可以促进上皮杯状细胞分泌黏液㊁黏蛋白,分泌的黏蛋白可黏附在细胞膜或进入肠腔形成黏液层,保护肠道免受潜在的损伤㊂Duerkop等[6]研究表明,植物多糖的添加不会增加或减少杯状细胞的数目,但是能增加空肠黏蛋白2(Muc2)的表达,加强肠黏膜屏障,防止肠道炎症㊂植物多糖可以增加细胞间紧密连接蛋白的表达,有利于调节肠屏障通透性㊁保持上皮结构完整㊁修复受损的肠屏障㊂Jin等[7]研究表明,闭合蛋白(claudins)和ZO家族蛋白-2(ZO⁃2)是重要的紧密连接蛋白,可确保黏膜屏障的结构完整性,植物多糖能够增加大鼠回肠中claudins和ZO⁃2的表达,提高肠上皮细胞紧密连接蛋白的表达,有利于机体发挥肠屏障功能㊂图1㊀香菇多糖分子结构Fig.1㊀Molecularstructureoflentinan[5]㊀㊀植物多糖可加快肠上皮细胞的生长,促进肠道发育成熟,调整菌群结构,纠正肠道菌群紊乱㊂正常的肠道菌群结构是机体维持自身健康的重要环节和保证,当机体受到药物刺激或处于应激状态时,其消化吸收机能降低,免疫力降低,影响机体健康㊂植物多糖可以促进肠道有益菌如乳杆菌㊁双歧杆菌的增殖,加速挥发性脂肪酸(VFA)的产生,降低肠道pH,抑制病原菌生长,维持肠道菌群平衡,改善动物健康㊂谢红兵等[1]研究表明,在断奶仔猪饲粮中添加白术多糖和牛膝多糖可调节肠道微生态平衡,降低各肠段的pH,减少肠道内有害细菌的数量㊂甄玉国等[8]研究报道,在断奶仔猪饲粮中添加200mg/kg黄芪多糖可以提高仔猪盲肠菌群的丰富度,降低肠道pH,提高有益菌群活力㊂植物多糖的有效成分进入肠道后与致病菌抢占肠壁内有利定植位点,使致病菌无法附植在肠壁上,抑制有害菌的定植,有利于与其竞争的有益菌的增殖㊂Sun等[9]研究报道,玉屏风多糖可以增加双歧杆菌㊁乳酸菌数量,减少有害菌数量,提高机体肠道菌群多样性㊂史蓉等[10]体外研究表明,枸杞多糖能抑制沙门氏菌㊁大肠埃希氏菌等肠道致病菌生长,随着枸杞多糖浓度的增加,其对病原菌的抑制作用更强㊂图2㊀肠道屏障示意图Fig.2㊀Schematicdiagramofintestinaltractbarrier[11]2.2㊀降血糖、血脂㊀㊀植物多糖在维持机体血糖平衡,保证机体各组织㊁器官的能量供应和保证机体健康方面发挥着重要的作用㊂植物多糖可以缓解胰岛素信号转导障碍,抑制胰岛素抵抗,增强胰岛素受体敏感5352㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷性,降低血糖㊂侯小涛等[12]研究表明,麦冬多糖可以提高瘦素(leptin)㊁脂联素(ADPN)等脂肪因子的表达,抑制脂肪细胞中抵抗素脂肪细胞因子的表达,降低胰岛素抵抗,改善糖代谢紊乱㊂Ren等[13]研究报道,桑叶多糖可以调节胰岛素信号通路敏感性,增加葡萄糖转运体-4(Glut⁃4)mRNA的表达,改善胰岛素抵抗,降低血糖㊂植物多糖可以调节相关酶的活性,增加对葡萄糖的摄取率,抑制糖苷酶的活性,抑制糖原分解㊂Liu等[14]研究表明,植物多糖通过磷酸腺苷(AMP)-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)⁃160kDaAkt底物(AS160)途径,激活AMPK,加强AS160磷酸化,这有利于L6骨骼肌细胞有效转化和利用血糖㊂此外,植物多糖还可以增加抗氧化酶的活性,降低丙二醛(MDA)含量,清除活性氧(ROS),有利于胰岛β细胞的修复和再生[15-16]㊂㊀㊀植物多糖可以与胆固醇㊁胆汁酸结合,阻碍肝肠循环,减少肠道内的重吸收,促进其排出㊂Chen等[17]研究表明,植物多糖含有吸脂性基团(羟基㊁羧基)可以抑制机体对脂类的吸收,减少肝肠循环,有利于胆酸排出,降低血脂㊂植物多糖可以影响与脂质代谢相关的酶的活性,影响机体对脂质的吸收利用及降解速率,并起到降血脂作用㊂王慧铭等[18]研究表明,香菇多糖试验组卵磷脂胆固醇脂酰转移酶(LCAT)㊁脂蛋白脂酶(LPL)活性显著高于对照组,加速高密度脂蛋白3-胆固醇(HDL3⁃C)向高密度脂蛋白2-胆固醇(HDL2⁃C)的转化,催化甘油三酯(TG)水解成甘油和脂肪酸,使血清总胆固醇(TC)的含量显著降低㊂植物多糖与胆汁酸结合后排出,干扰体内脂肪的消化吸收,使血清TG含量降低㊂Trivedi等[19]研究证明,壳聚糖中带正电荷的氨基可以与阴离子物质如脂肪酸㊁胆汁酸等结合,减少肠道脂肪吸收及胆汁酸的排泄,同时加速TC向胆汁酸的转化㊂Ra⁃jalakshmi等[20]研究表明,给糖尿病小鼠喂食20mg/kg心叶清牛胆甲醇溶剂多糖,显著降低了试验组血清中葡萄糖㊁TG和TC的含量㊂此外,植物多糖还能通过清除体内多余自由基,增强机体抗氧化力,减少细胞膜的脂质过氧化反应,发挥降血脂作用[21-22]㊂2.3 提高抗氧化力㊀㊀正常情况下,机体氧化还原系统处于动态平衡,当机体处于应激㊁病理状态时,产生的多余ROS㊁羟基等强氧化自由基破坏机体内氧化-还原平衡,导致机体产生氧化损伤㊂植物多糖具有清除自由基的活性,且随多糖浓度的增加,多糖的抗氧化性也随之增加,可以有效预防或减少机体损伤㊂赵芷芊等[23]研究表明,植物多糖具有对羟基自由基(㊃OH)㊁超氧阴离子自由基(O-2㊃)和1,1-二苯基-2-苦味酰肼自由基(1,1⁃diphenyl⁃2⁃picryhydrazyl,DPPH㊃)的清除能力,增强机体抗氧化能力㊂朱娇娇等[24]研究表明,山药多糖具有较强的羟自由基清除能力,随着山药多糖浓度的增加,羟自由基的清除率呈显著上升趋势㊂Ren等[25]研究表明,银杏叶多糖对超氧阴离子自由基表现出较强的抗氧化活性,且当浓度为125 1000μg/mL时,银杏叶多糖对自由基清除活性随多糖浓度的增加而增加㊂植物多糖能显著提高抗氧化酶活性,去除体内多余的自由基,增强机体抗氧化力㊂靳录洋等[26]研究结果表明,黄芪多糖能增强罗曼雏鸡抗氧化力,试验组血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH⁃Px)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于对照组,且提高了还原型谷胱甘肽(GSH)含量,降低了MDA含量㊂㊀㊀多糖分子上存在还原性半醛羟基,与超氧阴离子自由基发生氧化还原反应,脂质过氧化反应所产生的ROS可被迅速捕获,减缓脂质过氧化反应,去除多余的ROS㊂程超等[27]研究植物水溶性多糖的抗氧化作用,体外试验研究结果表明,植物水溶性多糖具有显著清除羟自由基㊁超氧阴离子自由基效果,且随着水溶性多糖浓度的增加,对自由基的清除能力显著提高㊂三态分子氧(3O2)一价还原形成超氧阴离子,还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶㊁黄嘌呤氧化酶或非酶解的氧化还原反应化合物(如线粒体电子传递链的半泛素化合物)介导超氧阴离子形成的过程,SOD可以加快超氧化物酶转化为过氧化氢(H2O2),消除ROS[28]㊂在机体组织结构中,超氧化物可以转化为H2O2㊁单线态氧(1O2),H2O2通过CAT㊁GSH⁃Px转化为水,在GSH⁃Px反应中,GSH被氧化成谷胱甘肽二硫化物(GSSG),随后通过GSSG还原酶的作用将该反应中产生的GSSG通过NADPH还原为GSH,GSH氧化还原循环在预防许多组织中的氧化应激和损伤中起着至关重要的作用[27]㊂Yeung等[29]研究表明,在C57小鼠体内注射云芝多糖后,肝脏GSH消耗增加,催化63526期杨㊀玲等:植物多糖的功能性研究进展及其在动物生产中的应用H2O2和其他脂质过氧化物的还原,降低了GSH与GSSG的比例,保护细胞膜免受过氧化反应,提高机体抗氧化能力㊂此外,产生ROS所必需的金属离子(如Fe2+㊁Cu2+)可以与植物多糖上的醇羟基发生络合反应,抑制或减缓ROS的产生并增强机体的抗氧化能力[30]㊂2.4㊀增强机体免疫㊀㊀机体免疫可以抵御外来细菌㊁病毒等的侵入,维持内环境的稳态,是畜禽机体健康的重要标志㊂植物多糖可以激活巨噬细胞,增强其吞噬活性及细胞因子活性,有利于一氧化氮(NO)㊁肿瘤坏死因子-α(TNF⁃α)和白细胞介素-1β(IL⁃1β)的分泌,增强免疫力㊂戴艺等[31]研究表明,给不同状态的小鼠注射100μL的松针多糖,试验组巨噬细胞相对增殖率㊁TNF⁃α和IL⁃1β分泌显著高于对照组,具有调节巨噬细胞的免疫功能作用㊂在巨噬细胞激活细胞内信号传导途径期间,植物多糖通过Toll样受体(TLRs)介导其中,当细胞外部TLR4聚集并被激活,其激活信号可传递到细胞内部从而激活下游相关分子,TLR4结合髓系分化因子88(MyD88),MyD88结合白细胞介素-1(IL⁃1)受体相关激酶(IRAK),结合后的IRAK激活肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6),诱导核因子-κB(NF⁃κB)抑制剂激酶IκB进行磷酸化,将NF⁃κB从抑制状态转变为活化状态,结合特定基因的κB序列启动基因转录,从而促进炎性因子[IL⁃1β㊁白细胞介素-6(IL⁃6)㊁TNF⁃α]和干扰素所分泌的受体传递细胞信号激活巨噬细胞,激活细胞内信号通路,增加细胞因子如TNF⁃α㊁IL⁃1和IL⁃6的释放,提高机体免疫力[32-33]㊂Zhang等[34]研究表明,大黄多糖通过TLR4/MyD88/NF⁃κB途径诱导巨噬细胞活化,并产生IL⁃1β㊁干扰素-β(IFN⁃β)㊁IL⁃6及TNF⁃α等细胞因子㊂㊀㊀植物多糖可以活化B㊁T淋巴细胞,有利于淋巴细胞的增殖,增强细胞免疫功能㊂植物多糖可以与T细胞表面TCR/CD3受体结合进入细胞,并通过蛋白酪氨酸激酶(PTK)激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路激活核转录因子激活蛋白-1(AP⁃1),激活后的AP⁃1进入细胞核内结合细胞因子的启动子诱导白细胞介素-2(IL⁃2)和干扰素-γ(IFN⁃γ)基因转录,增强机体免疫力㊂或通过PKC/PLCγ信号通路使激活后的活化T细胞核因子(NFAT)进入细胞核内,促进T淋巴细胞的增殖,并刺激T细胞产生Th1细胞因子,增强细胞免疫;植物多糖还可与B细胞表面TLRs(TLR2/4)受体结合,介导细胞内MyD88/NF⁃κB信号通路,激活后的NF⁃κB进入细胞核内,促进靶基因的转录,有利于TNF⁃α和IL⁃1β的产生,激活巨噬细胞,提高机体免疫力㊂或与CD79受体结合进入细胞内,通过PTK介导的MAPKs信号通路传输细胞内外信号,进行机体免疫应答,促进B淋巴细胞的增殖,发挥免疫调节功能(图3)㊂Chen等[35]研究证明,枸杞多糖有利于NFAT和AP⁃1的活化,促进IL⁃2㊁IL⁃4㊁IFN⁃γ和TNF的释放,激活T细胞增强机体免疫力㊂Lin等[36]研究证明,灵芝多糖具有免疫调节活性,可以与TLR4/TLR2受体结合激活p38MAPK的信号传导通路,诱导调节因子Blimp⁃1mRNA转录,促进B淋巴细胞增殖活化㊂植物多糖可以激活补体系统,加快机体合成抗体,提高抗体效价,加强体液免疫㊂Nair等[37]研究发现,心叶青牛胆多糖激活了补体激活的替代途径,使其产物C3adesArg的含量上升,其替代途径是自我扩增的,并且在没有抗体的情况下可以清除和识别病原体,参与细胞免疫调节㊂2.5㊀抗肿瘤㊀㊀植物多糖通过增强机体免疫力和抑制肿瘤细胞的生长而具有抗肿瘤作用㊂植物多糖作用于细胞内部,抑制肿瘤细胞的增殖和分化,并且还作用于肿瘤细胞复制周期的某一位点,影响细胞周期并抑制肿瘤生长㊂研究发现,多糖可使结肠癌细胞停滞于细胞S期㊁G1和G2/M期,并可下调细胞周期蛋白B1和cdc25B的表达水平诱导肺癌细胞在G2/M期停止生长[39]㊂植物多糖通过细胞膜上的死亡受体或细胞质内的线粒体途径释放细胞凋亡因子促进半胱氨酸蛋白酶(caspase)的活化,活化后的caspase可抑制细胞内相关蛋白的表达并诱导细胞凋亡[40]㊂Qin等[41]研究证明,玉郎伞多糖通过促进caspase⁃3的裂解,降低了B淋巴细胞瘤-2(Bcl⁃2)水平并增加了Bcl⁃2基因相关蛋白X(Bax)水平,导致Bcl⁃2/Bax降低与肿瘤小鼠体内4T1细胞减少,促进玉郎伞多糖诱导的线粒体介导的细胞凋亡的发生㊂Zhou等[42]研究表明,多糖可增强caspase⁃3㊁caspase⁃9活性,有利于人卵巢癌SKOV3细胞的凋亡㊂肿瘤细胞生长过程中所需的营养物质主要来自于肿瘤血管的新生,植物多糖可以抑制肿瘤血管形成,阻止肿瘤的生长和7352㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷转移㊂Yin等[43]研究表明,添加黄芪多糖的试验组环氧合酶-2(COX⁃2)和血管内皮生长因子(VEGF)的表达量显著低于对照组,可以抑制肿瘤血管生成并防止肿瘤细胞转移㊂植物多糖调节机体免疫功能,增强机体免疫力,抑制肿瘤细胞的生长㊁转移㊂Wang等[44]研究表明,灵芝破壁孢子多糖有利于荷瘤小鼠脾脏淋巴细胞增殖,且试验组NK㊁巨噬细胞活性及脾细胞中CD4+亚群的百分比显著高于对照组,增强机体免疫力㊂陈志强等[45]研究表明,莪术多糖能抑制小鼠Lewis肺癌细胞生长和增殖,促进巨噬细胞表面分子的表达,提高小鼠的免疫功能,并发挥抗肿瘤作用㊂㊀㊀TLRs:Toll样受体Toll⁃likereceptors;TRAF6:肿瘤坏死因子受体相关因子6tumornecrosisfactorreceptor⁃associatedfac⁃tor6;MyD88:髓系分化因子88myeloiddifferentiationprimary⁃responseprotein88;IKKc:核因子KB抑制激酶inhibitorofnu⁃clearfactorkappa⁃Bkinase;IRAK:白介素-1受体相关激酶interleukin⁃1receptor⁃associatedkinase;CD79:白细胞分化抗原clusterofdifferentiationantigen79;Cytoplasm:细胞质;PTK:蛋白酪氨酸激酶proteintyrosinekinase;MAPK:丝裂原激活的蛋白激酶/MAP激酶mitogen⁃activatedproteinkinase;ERK:细胞外信号调节激酶extracellularsignalregulatedkinase;JNK:氨基末端激酶c⁃junN⁃terminalkinase;AP⁃1:核转录因子激活蛋白-1nucleartranscriptionfactorsactivateprotein⁃1;NFAT:活化T细胞的核因子nuclearfactorofactivatedTcells;Calcineurin:磷酸酶;PKC:蛋白激酶CproteinkinaseC;PLCγ:磷脂酶CγphospholipaseCγ㊂图3㊀植物多糖激活T、B淋巴细胞主要信号通路Fig.3㊀KeysignalingpathwaysofT,Blymphcyteactivatedbypathogenicpolysaccharide[38]3㊀植物多糖在动物生产中的应用进展㊀㊀植物多糖作为绿色饲料添加剂具有促进动物生长㊁纠正肠道菌群失调㊁调节机体免疫机能㊁抗肿瘤等生物学功能㊂植物多糖作为天然植物成分,具有高效㊁无毒副作用㊁无残留等特点,完全满足绿色饲料添加剂的要求,在动物生产养殖中具有广阔的发展应用前景㊂3.1㊀植物多糖在猪上的应用㊀㊀植物多糖可以增加免疫细胞与免疫因子的表达,提高猪的抗病力㊂植物多糖可以增加巨噬细胞的吞噬活性,促进脾淋巴细胞的增殖和细胞因子的产生,并可诱导CD4+T细胞的增殖活性,产生IL⁃4㊁IL⁃2及INF⁃γ,提高CD8+T细胞INF⁃γ的表达,发挥抗病毒作用㊂Li等[46]研究表明,0.3%的白术多糖的添加可以提高断奶仔猪血清中IL⁃1㊁TNF⁃α㊁INF⁃γ含量㊂Chen等[47]研究表明,仔猪饲粮中添加500mg/kg的牛膝多糖,可以提高仔猪肠系膜淋巴结IL⁃1mRNA转录水平,加速淋巴细胞和单核细胞的增殖,增强免疫力㊂黄保平等[48]研究表明,添加不同浓度的黄芪多糖均能有效解除免疫抑制,增加猪血清中猪瘟抗体效价,有利于83526期杨㊀玲等:植物多糖的功能性研究进展及其在动物生产中的应用IL⁃4和INF⁃γ的表达水平的提高,提高猪瘟活疫苗的免疫应答,可作为疫苗佐剂使用,500mg/kg为最适添加量㊂㊀㊀植物多糖通过清除超氧阴离子自由基㊁提高抗氧化酶的活性,提高机体的抗氧化水平,抑制肌肉的脂肪氧化,降低细胞膜的损伤㊂杨兵等[49]研究结果表明,添加1200mg/kg的牛膝多糖能显著提高仔猪血清GSH⁃Px活性和总抗氧化能力(T⁃AOC),改善仔猪氧化应激,保证仔猪的健康㊂猪精液对低温㊁过氧化损伤特别敏感,植物多糖保护细胞膜免受脂质过氧化作用,维持稳定的细胞膜通透性,同时植物多糖可在精子周围形成保护层,避免冰晶破坏精子细胞,有利于猪精液的低温保存㊂胡传活等[50]研究结果表明,黄芪多糖可以长时间有效保持精子活力㊁活率,延长精液储存时间,且质量浓度为0.3g/L的黄芪多糖的添加效果最佳㊂研究发现,添加0.06mg/mL茯苓多糖可以提高精子活力和顶体完整性,保持质膜的完整性,提高冷冻后精子的质量,有利于精液的低温贮藏[51]㊂㊀㊀综上所述,在猪的饲粮中添加一定量的植物多糖可以提高机体免疫能力㊁抗病毒能力以及抗氧化能力,同时也有利于猪精液的冷冻保存㊂3.2㊀植物多糖在反刍动物上的应用㊀㊀植物多糖有利于机体对营养物质的消化吸收,改善生长性能,可作为生长促进剂促进动物的生长㊂王坤等[52]研究表明,在羔羊饲粮中添加2.5%的蒲公英多糖,试验组的日增重高于对照组,且可以降低血清中TG和TC含量,改善羔羊生长性能,调节脂质代谢㊂王义翠等[3]研究表明,黄芪多糖组平均日增重㊁平均日采食量高于对照组,并可提高血清SOD㊁GSH⁃Px活性及MDA含量,在一定程度上降低犊牛发病率,且添加黄芪多糖10g/头效果最佳㊂王建东等[53]研究枸杞多糖对围产期奶牛免疫力的影响,结果表明,给奶牛饲喂3g/(头㊃d)的枸杞多糖其白细胞和淋巴细胞的数量显著高于未饲喂枸杞多糖的对照组,枸杞多糖可用作免疫增强剂,以增加奶牛的免疫球蛋白含量并增强围产奶牛的免疫力㊂申义君等[54]研究结果表明,不同浓度的黄芪多糖被添加到泌乳奶牛饲粮中,其血清T⁃AOC及SOD㊁GSH⁃Px活性均得到提高,降低了MDA的含量,提高抗氧化力,但综合比较,其添加量为10 50g/(头㊃d)时效果最佳㊂杜继红等[55]研究黄芪多糖对奶牛口蹄疫疫苗效果的影响,结果发现,饲喂5 15g/(头㊃d)的试验组奶牛亚洲Ⅰ型和O型口蹄疫疫苗的抗体效价高于对照组,并提高了奶牛的产奶量㊂宣小龙[56]研究表明,用30mg黄芪多糖对患有隐性乳腺炎的奶牛乳头进行药疗,可提高奶牛乳腺免疫力㊁乳腺炎治愈率,并且杜绝新的产后乳腺炎的发生㊂文月玲等[57]研究结果表明,不同浓度的黄芪多糖被添加到泌乳奶牛饲粮中,试验组奶牛血清TG㊁TC含量低于对照组,血清尿素氮(UN)含量维持在正常范围内,保证机体蛋白质㊁血糖㊁血脂的正常代谢,且其添加剂量为10 100g/(头㊃d)时有利于奶牛的健康㊂㊀㊀综上所述,在反刍动物饲粮中添加植物多糖可以提高生长性能㊁机体免疫力以及抗氧化力,同时有利于维持血糖的正常代谢㊂3.3㊀植物多糖在家禽上的应用㊀㊀植物多糖可以促进家禽肠道发育,有利于家禽对营养物质的消化吸收㊂单春兰[58]研究表明,试验组雏鸡口服0.5mL的5mg/mL黄芪多糖溶液后,显著提高了十二指肠和空肠绒毛长度及绒腺比值,增加小肠黏膜面积,改善机体对营养物质的消化和吸收,有益于雏鸡的肠道发育㊂植物多糖可以促进禽类生长,提高饲料利用效率,改善生长性能㊂范文颖等[59]研究结果表明,在肉仔鹅饮水中添加0.4%黄芪多糖,其试验组的日增重高于对照组,可预防或减少疾病的发生,改善产品品质㊂㊀㊀植物多糖有利于家禽免疫器官生长发育,增强机体抵抗细菌和病毒能力㊂家禽的免疫器官主要由胸腺㊁脾脏㊁法氏囊等组成,免疫器官能够提供具有活性的免疫细胞,免疫器官指数可以反映动物机体的免疫能力㊂王坤等[60]研究表明,在肉鸡饮水中添加5g/L的蒲公英多糖可以增加外周血中T淋巴细胞数量,试验组肉鸡胸腺㊁法氏囊等免疫器官指数显著提高,促进了肉鸡免疫器官的生长发育,增强了机体免疫力㊂王建东等[61]研究表明,给高龄蛋鸡饲喂0.2g/只的枸杞多糖,蛋鸡血清免疫球蛋白含量提高,提高淋巴细胞INF⁃γmRNA的表达水平,有利于蛋鸡免疫力的加强㊂㊀㊀植物多糖可以调节机体免疫,在不同药物及不同应激模式下,可增强禽类的免疫力及禽类的抗病性;植物多糖与疫苗联合使用可增强抗体效9352㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷价并延长作用时效㊂向双云等[62]研究结果表明,给未经免疫的蛋鸡在Lasota疫苗免疫期间注射1.0mL黄芪多糖,黄芪多糖试验组的抗体水平㊁T淋巴细胞百分比显著增加,黄芪多糖可以作为La⁃sota疫苗的免疫增强剂㊂李树鹏等[63]研究结果表明,给经过环磷酰胺诱导的免疫抑制后的雏鸡灌服80mg/(kg㊃d)的蒲公英多糖,其试验组雏鸡的腹腔巨噬细胞的吞噬率和吞噬指数显著高于健康雏鸡,蒲公英多糖可以调节环磷酰胺对机体的免疫抑制作用㊂张静静[64]研究结果表明,给感染急性致瘤型ALV⁃J鸡饲喂50μg/(d㊃只)的松花粉多糖能有效抑制ALV⁃J诱导肿瘤的生长,其免疫增强效果明显,具有显著的抗肿瘤作用,延长雏鸡的自然存活时间㊂㊀㊀综上所述,在饲粮中添加一定量的植物多糖可提高家禽免疫器官指数和抗体效价,增强家禽的免疫性能㊁机体抗病力㊂3.4㊀植物多糖在水产动物上的应用㊀㊀水产动物非特异性免疫是由抗氧化系统㊁溶菌酶及补体系统组成㊂王红权等[65]研究牛膝多糖的添加对草鱼抗氧化力的影响,0.2%和0.4%牛膝多糖的添加量均能提高草鱼血清SOD活性,血清MDA含量随着牛膝多糖的增加先下降后上升㊂谭连杰等[2]研究表明,在卵形鲳鲹幼鱼饲料中添加0.1%当归多糖,当归多糖可以清除活性氧自由基,显著提高了卵形鲳鲹肝脏的抗氧化能力,试验组的补体3(C3)㊁补体4(C4)含量显著增加㊂李晓萌[66]研究表明,给点带石斑鱼饲喂24000mg/kg的当归多糖可提高鱼体内碱性磷酸酶(AKP)㊁酸性磷酸酶(ACP)的活性,提高抗氧化酶活性,降低MDA含量,并显著提高点带石斑鱼氯化硝基四氮唑蓝(NBT)阳性细胞数量㊁白蛋白/球蛋白(A/G)值及溶菌酶活性,增机体的非特异性免疫力㊂不同浓度的黄芪多糖均能提高杂交鲌溶菌酶活性,显著提高血液中白细胞的吞噬率(PP)和吞噬指数(PI),增强杂交鲌的非特异性免疫,当添加量为250mg/kg时,增强机体非特异性免疫,并可更好地调节机体的免疫功能[67]㊂王永杰等[67]研究表明,杂交鲌经嗜水气单胞菌攻击后,给杂交鲌投喂不同浓度的黄芪多糖,可以降低鱼体死亡率,增强其抵抗嗜水气单胞菌感染的能力,提高抗病力,且添加量为150mg/kg时机体免疫保护率最高㊂㊀㊀植物多糖能促进动物胃液分泌及食物消化,促进肠道益生菌繁殖,加强消化酶分泌,促进营养物质消化吸收及蛋白质合成,促进动物生长[26]㊂吴旋[68]研究表明,给黄颡鱼投喂1500mg/kg的灵芝多糖可以提高黄颡鱼血清蛋白酶㊁淀粉酶㊁脂肪酶活性,改善消化生理与血清生理指标㊂杨移斌等[69]研究表明,黄芪多糖可以促进中华鳖食物消化,增加食物消化利用率,加快中华鳖的生长速度,提高成活率,其黄芪多糖的添加量为0.75%时,可以达到最高的特定生长速率及成活率㊂龚全等[70]研究表明,奥尼罗非鱼饲料中添加0.5g/kg云芝多糖,试验组平均日增重㊁平均日采食量㊁饲料转化率及蛋白质效率得到显著提高,促进生长㊂研究表明,饲料中添加0.10%的当归多糖,鱼体内TG㊁TC含量降低,达到降血脂的功效[2]㊂㊀㊀综上所述,在水产动物饲料中添加植物多糖不仅具有促生长作用,而且还可增强机体的免疫机能及抗病力㊂4㊀小㊀结㊀㊀植物多糖在动物生产中具有促进动物生长㊁提高生长性能㊁增强动物免疫机能㊁降低疾病发生率以及提高抗氧化力等功能,同时还可与疫苗联合使用,增强疫苗免疫效果㊂作为饲料添加剂,具有纯天然㊁无污染㊁无残留㊁无抗药性㊁资源丰富等特点,具有广阔的发展应用前景㊂但植物多糖种类繁多㊁结构复杂,其生物活性机制㊁剂量与效应关系㊁高级结构尚不清楚,限制了植物多糖的开发与利用㊂未来在现代科学技术的帮助下,加强和改进植物多糖研究的技术方法,将单一功能为主的单个多糖按不同目的进行不同配比组合成具有多个功能的复合多糖,进一步提高植物多糖的利用率,有利于植物多糖的功能开发,提升植物多糖的发展价值㊂参考文献:[1]㊀谢红兵,邹云,刘丽莉,等.植物多糖对断奶仔猪生长性能及肠道内环境的影响[J].动物营养学报,2018,30(7):2662-2671.[2]㊀谭连杰,林黑着,黄忠,等.当归多糖对卵形鲳鲹生长性能㊁抗氧化能力㊁血清免疫和血清生化指标的影响[J].南方水产科学,2018,14(4):72-79.0452。
植物多糖是普遍存在于自然植物界中的由许多相同或不同的单糖以α-或β-糖苷键所组成的化合物,由1O个以上的单糖分子通过聚合而成,其分子量较大,是一类大分子化合物。
多糖还是一类重要的信息分子,结合了蛋白质和脂类的多糖,在有机体中参与多种生命活动。
人们对多糖生物活性的研究可追溯到1936年Shear对多糖抗肿瘤作用的发现。
以后陆续发现一些真菌多糖和高等植物多糖具有明显的抑菌抗肿瘤等活性。
至今已有300多种多糖从自然界中得到分离与鉴定J。
研究发现多糖及糖复合物参与和介导了细胞各种生命现象的调节,具有抗肿瘤、免疫调节、降血糖、抗病毒、降血脂、抗凝血等生物活性 J。
因其来源广泛,没有毒副作用,而且药物质量通过化学手段容易控制等优点,成为当今新药及功能保健品和绿色食品添加剂发展的新方向。
本文主要对植物多糖的提取分离技术、分析检测方法及生物学活性等研究发展进行综述。
1.植物多糖的提取分离在植物多糖的研究中,如何建立最佳的提取工艺是多糖研究的基础.目前植物多糖提取方法甚多,每种方法都各有利弊,选择合适的植物多糖提取方法可满足不同的需要J,常用方法主要有水提取法、酸提法、碱提法、酶解法、超声法、微波法等。
近些年多采用混合或辅助手段提高提取效率,降低溶剂用量。
J1.1 水提醇沉法水提醇沉法是提取多糖最常用的方法。
多糖是极性大分子化合物,根据相似相容原理,应使用水、醇等极性较强的溶剂,利用多糖溶于水而不溶于醇的性质,可以采用热水浸煮或冷水浸提渗滤提取多糖,用乙醇将多糖从提取液中沉淀出来,即为水提醇沉法。
一般来说,醇含量在50%一60%可以去除淀粉,在75%时可除去蛋白质,在80%时基本可以除去全部蛋白质、多糖和无机盐。
影响水提醇沉法提取率的因素有:水的用量、提取温度、料液比、提取时间及提取次数。
传统采用正交试验法确定上述几个因素的最佳比例,如孙莹等J用水提醇沉法对大黄多糖的工艺优化进行研究,发现在料液比1:10,提取温度95oC 二,提取1h的情况下,大黄多糖得到最佳浓度为80%,得到影响提取率的主次因素依次为料液比、提取温度和提取时间。
山药多糖的研究进展山药多糖是山药中重要活性成分之一。
本文总结近年来的文献期刊,对山药多糖的提取纯化和药理作用做一综述,为山药的开发与利用,奠定一个良好的基础。
标签:山药多糖;提取;纯化;药理活性山药作为我国第一批药食同源的药物,为薯蓣科植物薯蓣(Dioscorea opposita Thunb.)的干燥根茎。
山药味甘,性平,归肺、脾、肾经,具有补脾、养肺、固肾、益精之功效[1]。
薯蓣最早见于我国古代的《山海经》,在汉代《神农本草经》以及宋代的《图经本草》、《求薯蓣苗》、《种山药》,明代的《本草纲目》,清代的《植物名实图考》、现代《中华本草》等都有记载。
现代研究发现,山药中的主要成分为薯蓣皂苷元、黏液质、糖蛋白、甘露聚糖、植酸、尿囊素、山药素、胆碱、多巴胺、粗纤维、果胶、淀粉酶、多种微量元素等活性成分[2-3],山药中起到药疗作用的主要成分是山药多糖,其具有很强的药理活性。
本文主要在多糖类的提取纯化、药理活性两个方面做一概述。
1 提取纯化山药多糖类成分主要有酸性多糖和中性多糖。
中性多糖主要由鼠李糖、木糖、甘露糖、半乳糖组成,其组成比例为8∶16∶25∶10,酸性多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖组成,其组成比例为7∶3∶11∶19∶18[4]。
山药多糖的提取纯化方法很多,有传统的方法如溶剂法提取、酶法提取等,也有新技术、新方法,如微波、超声提取,柱层析法、膜分离法等。
以下简述山药多糖的提取纯化的方法。
1.1 提取方法1.1.1 溶剂法提取水提煎煮法是提取山药最常见的提取方法之一。
孙锋等[5]优选出的工艺为料液比1 g∶9 mL,75%乙醇提取时间2.5 h,提取温度50℃,得出的山药粗多糖收率为0.244 9%。
徐琴等[6]对淮山药的水提工艺进行优选后,得出最佳的工艺加入60倍量的水,在80℃提取6 h。
溶剂法优选后对山药的收率有着明显的提高。
1.1.2 酶提取赵希等[7]采用碱性蛋白酶法一步提取了山药中多糖成分,并确定了碱性蛋白酶提取山药多糖的优化工艺为山药粉∶10倍量的酶,酶用量为70 U/g(山药粉),提取时间1.5 h,同时pH和温度分别为9.5、45℃。
收稿日期:2017-01-16基金项目:山东省自然科学基金项目(ZR2013CL010)作者简介:苏建青(1972-),男,河北阳原人,副教授,博士,主要从事天然药物化学研究,(电话)150********(电子信箱)sujianqing@;通信作者,褚秀玲(1970-),副教授,主要从事临床兽医研究,(电子信箱)chuxiuling@。
植物多糖是植物中一类分子质量不同的构成生物生命活动的高分子化合物,自然界分布广泛,已经有100多种植物多糖被分离出来应用于临床。
由于植物多糖来源于自然,具有毒副作用小、安全性高、功能多样、价格低廉等优点,已经被广泛用于饲料添加剂、功能性饲料、药物保健和疾病辅助治疗等方面[1]。
目前研究最多的是多糖的免疫功能,临床应用显示,多种植物多糖具有双向免疫调节作用,特别是在免疫增强方面疗效显著,例如临床已经获得兽药证书的黄芪多糖和香菇多糖。
植物多糖促进免疫调节的机制较多,具有多靶点、多功能和多因子的效应[2]。
研究显示,植物多糖可以促进免疫器官发育,协助免疫细胞活化,调节细胞因子分泌,提高抗体水平和活化补体系统等功效。
本研究对多糖在免疫调节方面的研究进展进行了综述。
1植物多糖对免疫功能的调节作用免疫功能是畜禽机体保持内环境相对平衡和识别与清除外来抗原物质的天然防御机制,是畜禽机体健康的重要标志。
梁金强等[3]研究了香菇多糖、银耳多糖、茯苓多糖、虫草多糖和竹荪多糖组成的复合多糖对环磷酰胺造成小鼠免疫功能低下具有改善作用。
结果发现,和环磷酰胺免疫抑制模型组相比,复合多糖显著提高免疫低下小鼠的胸腺指数(P <0.05),极显著提高免疫低下小鼠体液IgG 和IgA 的水平(P <0.01),显著促进免疫低下小鼠T 淋巴细胞的增殖能力,且效果均优于任何一种单糖对照组。
说明了多糖的免疫促进作用和不同多糖协同促进免疫机能的多靶点效应。
叶绍凡[4]研究了黄精多糖对训练后小鼠免疫功能的影响,结果显示黄精多糖能够植物多糖免疫调节功能研究进展苏建青1,刘学彬2,3,张晓云2,3,褚秀玲1(1.聊城大学农学院,山东聊城252000;2.河北征宇制药有限公司,石家庄051431;3.河北省动物专用免疫增强剂工程技术研究中心,石家庄051431)摘要:对植物多糖的免疫调节功能进行了综述,归纳总结了植物多糖对免疫器官、细胞、细胞因子和免疫信号通道的免疫调节作用及在黏膜免疫方面的最新研究进展。
.638 •第 44 卷第 3 期2021 年 3 月名访*料Drug Evaluation Research Vol. 44 No. 3 March 2021黄连多糖药理作用研究进展吉文岳h2,冯心池\邱峰1〃,李巍11. 天津中医药大学中药学院,天津3016172.天津中医药大学组分中药国家重点实验室,天津3016173.日本东邦大学药学部,日本千叶274-8510摘要:黄连多糖是毛茛科植物黄连、三角叶黄连和云连的药效成分之一,具有抗氧化、降血糖、减轻炎症反应和神经保 护等广泛的药理作用。
其抗氧化可能是通过提高机体抗氧化酶来发挥作用;其降血糖作用机制较多,包括抑制ct-淀粉酶、提高胰岛素敏感性和促进葡萄糖摄取;其抗炎作用可能与活化巨噬细胞和抑制炎症反应酪氨酸激酶2/信号转导和转录激活 因子3 (J A K2/S T A T3)信号通路中p-J A K2、p-S T A T3的表达有关;可能通过抑制氨基末端激酶(J N K)介导的鼠嗜铬神经 瘤细胞(P C12)凋亡信号通路来发挥神经保护作用。
对近年来有关黄连多糖的药理作用等文献进行综述,为进一步研究和 应用提供参考。
关键词:黄连多糖;药理作用;抗氧化;降血糖;减轻炎症反应;神经保护中图分类号:R285.5 文献标志码:A文章编号:1674-6376 (2021) 03-0638-06D O I:10.7501/j.issn. 1674-6376.2021.03.027Research progress on pharm acological effects of C o p tis C h in en sis polysaccharideJI W e n y u e12,F E N G Xinchi1,Q I U F e n g12,LI W e i1,31. School of Chinese Materia Medica, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China2. State key laboratory of component-based traditional Chinese medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 301617, China3. Faculty of Pharmaceutical Sciences, T o h o University, C h iba 274-8510, JapanAbstract: Coptis Chinensis polysaccharide is o ne of the effective components of Coptis chinensis Franch., C. deltoidea C.Y.C h e n g et Hsiao, and C. teeta Wall, in the Ranunculaceae family. I t has a wide range of pharmacological effects such as antioxidant, hypoglycemic, anti-inflammatory a nd neuroprotective effects. Relevant studies hav e found that i t s antioxidant m a y be exerted by increasing the body's antioxidant enzymes; i t s hypoglycemic has m a n y mechanisms, such as: inhibiting a-amylase, improving insulin sensitivity and promoting glucose uptake; its anti-inflammatory effect m a y be related to activation M a c r o phages are related to the expression of p-J A K2 and p-S T A T3 in the tyrosine kinase 2 / signal transduction a nd transcription activator 3(J A K2/S T A T3) signaling p a t hway that inhibits inflammation. For neuroprotection, studies have found that C C P m a y play a role b y inhibiting the J N K-m e d i a t e d apoptosis signaling p a t hway in m o u s e p h e o c h r o m o c y t o m a cells (P C12). This article reviewed studies o n the extraction and purification, monosaccharide composition analysis, and pharmacological effects of Coptis Chinensis polysaccharide in recent years, and provided a perspective on further research and application of i t.K e y word s:Coptis Chinensis polysaccharide; pharmacological effects; antioxidant; hypoglycemic; anti-inflammatory; neuroprotective黄连多糖polysaccharide)来 源于毛莫科植物黄连c/z/weAwh F r a n c h.(味 连)、三角叶黄连C o p沿办C.Y.C h e n g et Hsiao.(雅连)和云连C o p治攸/a Wa l l.(云连)的干燥 根茎m。
植物多糖生物活性的研究进展(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)【关键词】多糖类; 植物,药用; 生物类多糖广泛分布于自然界的多种生物体中,尤其是动物细胞膜、植物细胞壁和微生物细胞壁中,是一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物,是构成生命体的分子基础之一。
多糖在自然界中储量丰富,主要分为植物多糖、动物多糖以及微生物多糖3类[1]。
自1960年以来,人们陆续发现多糖具有多种药理活性,它不仅可以作为广谱免疫促进剂调节机体免疫功能,还可以在抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降血糖、抗辐射等方面发挥广泛的药理作用[27]。
迄今为止,已有300多种多糖类化合物从天然产物中分离出来,其中从植物中提取的水溶性多糖最为重要[8]。
因为它药理活性强,来源广泛,细胞毒性低,安全性强,毒副作用较小,已引起医药界的广泛关注,并成为当今生命科学研究的热点之一。
1 植物多糖的生物学功能1.1 免疫调节作用 Yang等研究发现,在针对小鼠腹腔巨噬细胞的体内和体外试验中,当归多糖均可显著提高一氧化氮(NO)生成量,提高细胞溶酶体酶活性[9]。
另外,他们还发现L硝基精氨酸甲酯(NG nitro L arginine methyl ester,L NAME),即一种诱导型NO合酶(iNOS)抑制剂,可有效抑制巨噬细胞中当归多糖诱导的NO 的增殖,说明当归多糖是在iNOS基因表达的诱导下刺激巨噬细胞产生NO的。
Cheung等从冬虫夏草中提取得到虫草多糖(UST2000)并对产物进行了成分分析和体外药理活性研究[10]。
虫草多糖主要由葡萄糖、甘露糖和半乳糖组成,比例为 2.4∶2∶1;体外试验中,虫草多糖可显著促进细胞增殖和白细胞介素的分泌;另外,虫草多糖可短暂诱导胞外信号调控酶的磷酸化而使其激活、提高巨噬细胞的吞噬活性并提高酸性磷酸酯酶的活性。
结果表明,虫草多糖在触发免疫应答方面具有极其重要的作用。
植物多糖的降血糖与降血脂作用一、本文概述随着现代生活节奏的加快和饮食习惯的改变,糖尿病和高血脂等代谢性疾病的发病率逐年上升,严重影响人们的健康和生活质量。
近年来,植物多糖作为一种天然活性成分,因其独特的生物活性,特别是在降血糖和降血脂方面的显著作用,受到了广泛关注。
本文将对植物多糖的降血糖与降血脂作用进行深入研究,探讨其作用机制和应用前景,以期为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
本文将介绍植物多糖的来源和分类,阐述其结构和性质,为后续研究奠定基础。
通过文献综述和实验研究,详细探讨植物多糖对降血糖和降血脂的具体作用及其机制。
在此基础上,进一步分析植物多糖的生物活性与结构之间的关系,为其结构优化和活性提高提供依据。
本文还将对植物多糖的应用前景进行展望,以期为推动其在医药、食品、保健品等领域的应用提供理论支持和实践指导。
通过本文的研究,我们期望能够为植物多糖在降血糖和降血脂方面的应用提供更为全面和深入的理解,为相关疾病的防治提供新的途径和策略。
也希望能够引起更多学者和科研人员的关注,共同推动植物多糖研究的深入发展。
二、植物多糖的降血糖作用植物多糖作为一种天然活性物质,近年来在降血糖领域的研究中逐渐崭露头角。
许多植物多糖被发现具有显著的降血糖作用,为糖尿病的治疗提供了新的可能。
植物多糖降血糖的主要机制包括增强胰岛素敏感性、促进葡萄糖转运和利用、抑制糖异生等。
植物多糖中的某些成分能够与胰岛素受体结合,提高细胞对胰岛素的敏感性,从而增加葡萄糖的摄取和利用。
植物多糖还可以促进葡萄糖转运蛋白的表达,加速葡萄糖进入细胞内部,减少血糖浓度。
植物多糖中的某些活性成分能够抑制糖异生过程,减少肝脏内葡萄糖的产生,进一步降低血糖水平。
目前,已有许多研究证实植物多糖的降血糖作用。
例如,某些中草药中的多糖成分被证明能够有效降低糖尿病患者的血糖水平,改善糖代谢紊乱。
一些食物中的植物多糖,如燕麦、黑木耳、银耳等,也被发现具有显著的降血糖效果。
多糖高级结构解析方法的研究进展多糖是一种由多个单糖分子通过糖苷键连接形成的生物大分子,在生物体内发挥着重要的生理功能。
多糖的高级结构解析对于理解生物大分子的生物功能和药物研发具有重要意义。
近年来,随着科技的不断发展,多糖高级结构解析方法的研究取得了显著的进展。
本文将围绕多糖高级结构解析方法的研究进展进行综述。
多糖高级结构的解析方法可以概括为物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法包括X射线衍射、红外光谱和核磁共振等,可以提供多糖的构象和取向等信息。
化学方法主要包括降解、甲基化、乙酰化等,可以用于确定多糖的链长度、糖单元组成和连接方式等。
生物方法则包括利用特异性抗体或酶对多糖进行识别和降解等,可以用于分析多糖的高级结构。
然而,这些方法存在一定的局限性,如样品制备困难、分辨率低、特异性不够强等。
随着科技的不断进步,近年来多糖高级结构解析方法的研究取得了许多新的进展。
例如,通过结合超速离心和质谱技术,研究者成功解析了复杂多糖的精细结构。
利用纳米孔测序技术也可以快速、准确地测定多糖序列。
另外,基于计算机模拟的方法如分子动力学模拟和蒙特卡罗模拟等也被应用于多糖高级结构的预测和解析。
这些新方法的引入极大地推动了多糖高级结构解析的研究进展。
多糖高级结构解析方法具有许多优点。
例如,物理方法可以提供关于多糖构象和取向的信息,化学方法可以确定多糖的组成和连接方式,生物方法可以用于分析多糖的高级结构。
然而,这些方法也存在一定的局限性。
例如,物理方法可能需要高分辨率的仪器设备,化学方法可能有副反应或无法确定糖苷键的位置,生物方法则需要特异性抗体或酶。
随着多糖高级结构解析方法的不断改进和发展,其应用前景也越来越广阔。
例如,在药物研发方面,通过解析特定多糖的高级结构,可以发现新的药物靶点或制备具有特定生物活性的多糖药物。
另外,多糖高级结构解析方法在食品工业、环境科学和生物技术等领域也有广泛的应用。
例如,通过解析食品中的多糖结构,可以评估其营养价值和生物活性;通过解析环境中的多糖结构,可以了解其对环境的影响和作用机制;通过解析生物技术制备的多糖结构,可以优化制备工艺并评估其生物功能。
天然多糖抑菌活性及机理研究进展一、概要随着全球范围内对食品安全和公共卫生的关注日益加剧,天然多糖作为一种具有广泛生物活性和安全性的天然资源,受到了越来越多的研究关注。
天然多糖抑菌活性及其机理的研究已经成为微生物学、食品科学和生物技术领域的重要课题。
本文将对近年来天然多糖抑菌活性及机理研究的进展进行概述,以期为相关领域的研究提供参考。
天然多糖是一类含有大量单糖分子的高分子化合物,主要包括淀粉、果胶、纤维素等。
这些多糖在自然界中广泛存在,如植物细胞壁、动物肠道、土壤等。
天然多糖具有多种生物活性,如调节免疫功能、抗肿瘤、抗氧化等。
近年来研究发现天然多糖还具有显著的抑菌活性,可以抑制多种细菌的生长和繁殖。
天然多糖抑菌活性的机制主要包括以下几个方面:首先,天然多糖通过改变细菌细胞壁的结构和功能,导致细菌失去附着能力,从而抑制其生长。
其次天然多糖能够与细菌表面的受体结合,影响细菌的营养摄取和代谢过程,进而抑制其生长。
此外天然多糖还可以通过调节宿主免疫反应,增强机体对细菌的抵抗力。
目前关于天然多糖抑菌活性的研究已经取得了一定的成果,但仍存在一些问题有待解决。
例如不同来源的天然多糖抑菌活性可能存在差异,需要进一步研究其生物学特性;同时,天然多糖的制备方法和工艺也需要优化,以提高抑菌活性并降低毒性。
此外天然多糖抑菌活性与具体应用场景的关系也需要深入探讨,以便为实际应用提供理论依据。
1. 天然多糖的概述天然多糖是一类具有生物活性的复杂大分子化合物,主要来源于植物、动物和微生物。
它们在生物体中具有重要的功能,如储存能量、调节生物代谢、抗病毒、抗菌等。
随着生物技术的发展,天然多糖的研究越来越受到重视,其抑菌活性及机理研究也取得了显著的进展。
目前已知的天然多糖主要包括淀粉、纤维素、壳聚糖、几丁质、海藻酸等。
这些多糖具有不同的结构和化学性质,因此在抑菌活性和机理上也存在差异。
例如淀粉和纤维素是植物细胞壁的主要成分,具有较强的机械强度和刚性,能够阻止细菌侵入;而壳聚糖和几丁质则具有疏水性和阳离子性,可以与细菌表面的带电基团相互作用,从而抑制细菌的生长和繁殖。
植物多糖应用研究进展作者:吴祖云姜豇刘祝英来源:《湖南饲料》2016年第02期摘要:植物多糖广泛存在于生物体中,是生物体重要的营养物质,同时在生命活动中发挥重要的功能,如抗衰老、抗肿瘤、免疫促进、抗炎、抗病毒和降血糖等。
本文就近年来植物多糖生物学功能研究进展做了简要评述。
关键词:植物多糖,分离纯化,生物活性多糖(polysaccharides)又称多聚糖,是一类天然大分子物质,广泛存在于动物、植物和微生物中,是生物有机体内普遍存在的一类生物大分子,目前报道来源于中药的多糖已超过200种,且它们中的大部分都是从植物中分离和提纯得到。
近年来,大量药理及临床研究表明,药用植物多糖如牛膝多糖、黄芪多糖、香菇多糖、芦荟多糖、酵母多糖、壳聚糖等是一种良好的免疫调节剂,它能激活免疫受体,提高机体的免疫功能,具备多种生物学功效。
一、多糖的提取、分离与纯化提取多糖首先要根据多糖的存在形式及提取部位的不同决定在提取之前是否作预处理,对于含大量色素、脂肪酸等脂溶性成分的样品需脱脂,去除单糖、低聚糖等杂质。
脱脂后的残渣或不需要脱脂的原料常用水作溶剂来提取多糖,此外按需要也可用碱性水液、氯化钠溶液或1%醋酸溶液作溶剂,温度控制在90-100℃,时间4-6 h,反复提取2-3次。
一般植物多糖提取多采用热水浸提法。
酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生物技术,在多糖的提取过程中,使用酶可降低提取条件,在比较温和的条件中分解植物组织,加速多糖的释放或提取,同时超滤法、超声提取和微波提取也是近年用到的新型提取技术。
用水或稀碱水提取的多糖常含有蛋白质,常用的除蛋白方法有Sevag法、三氟三氯乙烷法或三氯乙酸法,前两者多用于微生物多糖,后者多用于植物多糖。
脱除蛋白后,用一定浓度的乙醇沉淀,沉淀物再经过DEAE-纤维素、SenhadxeA25,SenhadxeG50,DEAC-Cellulose等柱层析分离纯化。
用乙醇沉淀是一种从溶液中定量回收多糖的简单方法,其原理是多糖溶于热水而不溶于乙醇等有机溶剂,因而可将多糖用乙醇沉淀出来。
由于不同性质或不同分子量的多糖沉淀所需的乙醇浓度不同,故乙醇沉淀同样也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离。
要根据具体情况使用不同浓度的乙醇,其中需要考虑的包括多糖的浓度及盐浓度。
二、植物多糖生物学功能研究进展1.增强机体免疫免疫系统是生命的卫士,是机体的防御系统。
包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子,可特异性地或非特异性地清除侵入机体的异物。
植物多糖具有免疫增强作用,对非特异性免疫或特异性免疫均有促进作用。
多糖本身也可作为一种抗原,刺激机体产生相应的抗体,但作用较弱。
用肺炎球菌多糖皮下注射小鼠可刺激小鼠产生特异的免疫球蛋白M(Ig M)抗体,在有霍乱毒素作为佐剂时还可刺激产生特异的免疫球蛋白A(Ig A)抗体。
用熟地、当归为主的复合多糖口服250mg/Kg体重用于雏鸡,可使雏鸡免疫器官指数明显升高,能使环磷酰胺所致免疫抑制逆转至正常水平或正常以上的水平,这也表明中药多糖具有免疫调节剂的作用。
研究表明,黄芪及其活性成分对动物的T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞有影响。
邱世翠等探讨中药黄芪的强身健体作用,结果表明用黄芪液灌服可显著促进小白鼠脾淋巴细胞增殖和IL-2的产生。
Chen等的研究,结果表明日粮中添加200 mg/kg黄芪多糖及200 mg/kg牛膝多糖,可增加脾细胞NO和IL-2的产量,增强脾细胞增生的剂量依赖性。
有试验表明,黄芪多糖能影响断奶仔猪细胞免疫进而可作为一种免疫调节剂,其中获得最大日增重的添加水平为381-568 mg/kg黄芪多糖,而免疫应答的最佳水平为324-563 mg/kg黄芪多糖。
宁勇等对体外培养正常成人外周血单核细胞的研究则表明,牛膝多糖能显著诱导单核细胞表达TNF-α和IL-6,增加单核细胞胞质内溶酶体量,从而激活单核细胞、增强单核细胞的吞噬作用。
2.抑肿瘤作用多糖能抑制肿瘤引起的白细胞下降,恢复免疫系统的创伤,起到恢复肝功能、增强骨髓造血功能、抑制肿瘤生长的作用。
从中药复方(人参、白术、获菩、甘草、当归等)中提取的复合多糖可显著抑制荷瘤小鼠体内H22肿瘤的生长,提高荷瘤小鼠脾指数、白细胞数,促进脾内的T, B淋巴细胞增殖,对HeLa细胞的增殖有明显抑制作用圈。
龙须菜多糖、坛紫菜多糖和毛头鬼伞多糖构成的复合多糖对HeLa细胞生长具有显著抑制作用,并呈剂量依赖性,QRT-PCR检测表明,复合多糖能提高HeLa细胞中凋亡蛋白酶基因caspase-10, caspase-3表达水平,诱导细胞凋亡。
通过牛膝多糖对体外培养的人胸腔巨噬细胞,内乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)和酸性磷酸酶(Acid phosphatase,ACP)活性的调节作用,以及对人胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)的诱导作用,探讨牛膝多糖对活化巨噬细胞的激活作用,发现牛膝多糖能上调胸腔巨噬细胞内乳酸脱氢酶和酸性磷酸酶活性,并能显著诱导胸腔巨噬细胞表达肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6,而且对肿瘤坏死因子-α的诱导表达具有显著的剂量效应,所以认为牛膝多糖可诱导巨噬细胞表达细胞因子,并对巨噬细胞具有激活作用。
一些多糖对肿瘤细胞有直接作用。
刺五加多糖(APS)可强烈抑制体外培养的小鼠S180和人白血病K562细胞的增殖,其EC50分别为0.38g/L和0.28g/L。
对肿瘤细胞的直接作用与多种途径有关:①影响细胞膜的生化特性:肿瘤细胞膜唾液酸含量的变化与肿瘤发生发展有密切关系,茯芩多糖在体外对S180、K562有直接抑癌作用,并使肿瘤细胞唾液酸升高,磷脂减少。
茯芩多糖(PPS)使S180与K620、K562细胞膜磷脂脂肪酸组成发生明显改变,干扰膜的肌醇磷脂代谢,明显抑制磷脂酞肌醇转换。
②通过促进抗癌细胞素的分泌、IL-2R受体的表达、LAK前体细胞的增生而达到抗肿瘤的作用。
③诱导肿瘤细胞凋亡:多糖能使胃癌细胞内的P5基因表达增加和减少bcl-2的表达而影响肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡。
3.抗氧化作用体内某些抗氧化酶,如超氧物歧化酶(SOD),能与机体代谢所产生的超氧阳离子自由基(O-2)进行歧化反应,将其清除;谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)能清除细胞内的有害代谢产物,如H2O2、OH-、O-2和RO等。
王洪伟等研究发现牛膝多糖可显著提高大鼠SOD活性,降低丙二醛(MDA)活性,提高大鼠的抗氧化能力。
以果蝇为动物模型研究牛膝多糖组分的抗衰老作用,发现小分子量组分可显著地使果蝇平均体重增加,增幅为3.85%-5.47%,并使果蝇平均寿命延长2.61%-3.16%。
唐富天等通过灌胃给药南沙参多糖( RAPS)可减轻大鼠60Cor射线辐射损伤,提高50天存活率。
减少辐射大鼠血清丙二醛(MDA)含量,增加全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和红细胞中超氧化物歧化酶(SOD)含量,说明南沙参多糖具有较好的抗氧化作用。
应用黄芪多糖100 mg/kg/d能使黄嘌呤及黄嘌呤氧化酶造成Wistar大鼠离体心脏的氧自由基损伤而导致心脏功能指标明显下降的血流动力学与心肌力学参数恢复正常,说明黄芪多糖可能是通过增强超氧化物歧化酶(SOD)活性,促进氧自由基清除起作用。
自由基学说认为,衰老过程可能就是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤所致。
D-半乳糖可导致动物体内的自由基产生过多而引起衰老。
研究发现,枸杞多糖和牛膝多糖能提高经100μmol·L-1H2O2处理的人胚肺二倍体成纤维细胞(2BS)细胞的存活率,降低细胞的β半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色阳性率以及丙二醛水平,抑制细胞的单胺氧化酶B(MAO-B)活性,增强SOD活力,起到延缓衰老的作用。
所以,植物多糖在动物体内的抗氧化途径可能有两种:一是直接清除体内过多的自由基;二是通过提高动物抗氧化酶活力的间接作用来清除过多自由基。
4.降血糖作用许多植物多糖有较好的降血糖作用。
杨宏莉等研究证实,山药多糖可明显提高体外培养的胰岛细胞存活率,改善胰岛功能。
研究报道,高剂量浓度的紫心甘薯多糖能有效调节STZ糖尿病大鼠的糖代谢,显著提高肝糖原合成能力,减少葡萄糖的生成,起到降血糖的作用。
党参多糖能显著降低四氧嘧啶致糖尿病小鼠升高的血糖;升高肝糖元含量和血清胰岛素水平;能显著降低糖尿病小鼠血清TC,TG水平,提高血清SOD活性,减少MDA产生;显著抑制小鼠糖异生,有显著改善氢化可的松琥珀酸钠诱导的小鼠胰岛素抵抗的作用。
结果提示党参多糖能够显著降低糖尿病小鼠血糖,调节血脂代谢,抑制糖异生,促进糖元合成,改善胰岛素抵抗。
李国庆等观察牛膝等中草药活血汤治疗糖尿病周围神经病变的疗效,有益气滋阴,活血通络的功效。
糖尿病周围神经病变(DPN)是糖尿病的常见慢性并发症。
研究表明牛膝多糖能够降低四氧嘧啶和肾上腺素所致小鼠血糖升高,促进糖尿病小鼠肝糖元合成,而对正常小鼠血糖无明显影响。
Mao等研究表明高血糖小鼠灌服黄芪多糖能够减少内质网应激反应,增加胰岛素敏感性而降低血糖。
黄芪多糖降低血糖的机制可能是通过减轻内质网诱导的转录因子6(ATF6)活化,逆转ATF6在细胞内转位,抑制肝脏蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)的高表达,减轻其肝脏内质网应激而发挥胰岛素增敏作用。
促生长作用研究表明,添加1.5%黄芪粉显著提高了蛋鸡36-70 d和试验全期的产蛋率(P三、应用前景与展望我国中草药资源丰富,目前在畜牧生产中使用的陆地中草药大概有1000多种,常用的有200多种,植物多糖具有调节机体免疫、抗肿瘤、促进动物生长等作用,在临床上和畜牧业中具有广阔的应用前景。
在畜牧业生产中将植物多糖开发为绿色环保饲料添加剂,这对真正意义上减少抗生素等药物添加剂在饲料中的使用,推进动物饲料“无抗生素化”或尽量少用抗生素的进程,保证畜产品的安全和我国畜牧业可持续发展具有重大意义。
参考文献(略)。