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石斛多糖药理活性研究概述

作者:未知

  【摘 要】 石斛属兰科植物,部分种属为传统名贵中药。其种属繁多,不同种属石斛多糖由于其结构构成不同,药理机制也不尽相同。近年来对于石斛多糖药理作用研究广泛,其药理作用主要集中在抗衰老、抗氧化、降血糖、护肝、抗肿瘤、免疫调节、抗炎抑菌等作用。本文主要阐述近年国内外石斛多糖的药理活性研究进展,以期科学合理的应用传统中药石斛。
  【关键词】 石斛;药理活性;多糖
  【中图分类号】R917 【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2019)1-0061-04
  石斛属为兰科植物,石斛属有众多品系。全球约有千余种,我国约有76种,石斛属在我国主要分布在西南,长江流域等[1]。石斛用途广泛,在众多品系中可作为药用价值的种类为数不多。近年研究显示,石斛中主要化学成分为生物碱、多糖、黄酮类、酚类、萜类等,不同种类石斛其化学成分含量与结构不同[1]。石斛多糖为石斛的主要活性成分之一。不同种属石斛多糖含量有所差异,药理活性与多糖所占植株的比例有关[2]。并且不同种属多糖结构不同,石斛属多糖结构差异主要体现在所构成的单糖种类及其比例,分子量大小,糖苷键类型及其连接方式不同等,因此可能造成不同的药理活性[3]。
  近年来对于铁皮石斛多糖(DOP)、金钗石斛多糖(DNP)、霍山石斛多糖(DHP)、鼓槌石斛多糖(DCP)等石斛属多糖的研究较为广泛。石斛多糖的药理学作用在抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、免疫调节、降血糖、护肝等方面的研究较为活跃。
  1 石斛多糖的药理活性研究
  1.1 抗氧化与衰老 氧化应激可以导致衰老与疾病。多种疾病发生机制与自由基(ROS)的过度产生密切相关。大量研究显示,石斛多糖具有体外抗氧化性活性,体外实验表明石斛多糖对各种类型自由基有一定的清除作用,而且石斛多糖对不同种类模式生物体内抗氧化活性也被广泛证实。体外抗氧化活性主要集中在ROS 的清除,体内抗氧化作用主要表现在抗氧化物酶活性的升高,及降低氧化应激产物丙二醛(MDA)水平。劳梓钊等[4]通过铁皮石斛粗多糖培养基干预模式生物果蝇时发现,含铁皮石斛的多糖培养基,能够显著提高果蝇体内过氧化物酶含量,降低过氧化产物MDA含量,提高果蝇的生存天数,增强繁殖能力,与抗热应激能力,其可能的机制为含药培养基可以增强果蝇体内的抗氧化能力和自由基的清除作用。Luo等[5]利用水提醇沉法并纯化分离得到一种质量分数为8500Da 的DOP,体外实验表明DOP能够适度清除DPPH自由基并以浓度依赖性对羟基自由基有一定的清除作用。由于野生石斛资源的稀缺,组织培养的铁皮石斛发展迅速。唐军荣等[6]研究发现组织培养的铁皮石斛其提取物POD有一定的抗氧化能力,对多种自由基具有明显的清除能力,包括DPPH、·OH、·O2自由基。
  1.2 抗肿瘤 肿瘤为严重危害人类健康的疾病。多项研究显示,石斛多糖对多种类型的恶性肿瘤细胞有一定的治疗作用。石斛多糖抗肿瘤机制主要表现在直接抑制肿瘤细胞增殖,促进促凋亡蛋白表达,从而发挥抗肿瘤细胞活性。Yu等[7]比较了野生条件下种植和温室条件下种植的铁皮石斛提取并分离的DOP,野生状态下生长的铁皮石斛,其提取物DOP 能够显著抑制HeLa细胞增值。Xing等[8]从铁皮石斛粗多糖中分离了四种多糖组分,DOP-40、DOP-50、DOP-60、DOP-70,其分子量分别为999、657、243和 50.3 kDa,主要构成单糖为d-甘露糖和d-葡萄糖,且不同组分单糖构成的摩尔比各不相同;各个多糖组分均呈时间-剂量依赖性抑制HepG2细胞细胞增殖,可能的机制是DOP通过下调HepG2 细胞Bcl-2 蛋白表达量,上调Bax 蛋白,改变Bax/Bcl-2 蛋白比例,从而通过Bax 和 Bcl-2 途径诱导HepG2 细胞凋亡。Wei等[9]从霍山地区铁皮石斛中分离了一种平均分子量为229 kDa 的石斛多糖DOPA-1,以剂量依赖性抑制HepG-2 细胞增值并且呈剂量依赖性促进HepG-2 细胞凋亡,而且药物干预组观察到了线粒体膜通透性增加,且DOPA-1促进HepG-2 细胞凋亡可能机制为:DOPA-1 促进HepG-2 细胞Bcl-2 表达降低,而Bax 表达增高所致;此外线粒体途径也介导了DOPA-1对HepG-2 细胞凋亡的作用。乳腺癌是常见恶性肿瘤之一,Sun 等[10]以POD 干预MCF-7 细胞和正常乳腺上皮细胞系MCF10A,不同浓度POD具有显著降低MCF-7 细胞活力,抑制G2/M 期细胞比例,增加凋亡相关蛋白表达,抑智凋亡蛋白表达下降,增值相关标志物表达下降,而POD 对正常MCF10A 细胞未见显示抑制作用。说明POD选择性抑制 MCF-7 细胞增殖。在一定程度上可能说明POD 对正常乳腺细胞的安全性。张丹丹等[11] 从霍山石斛中分离出三种多糖组分,分别为DHP、DHP-1、DHP-2,几种多糖组分均能抑制SGC-7901细胞株的生长,其中DHP-2对SGC-7901细胞株抑制作用最强,其可能机制为DHP-2 通过改变SGC-7901细胞株抑癌基因野生型P53和原癌基因cmy-c 表达有关。石斛多糖可对多种恶性肿瘤细胞起抑制作用,且不同组分对肿瘤细胞的抑制作用不同。
  1.3 抑菌与抗炎 Ge 等[12]通过研究DHP 干预香烟烟雾诱导的小鼠的肺部炎症时发现,DHP降低小鼠肺组织和血液中炎性因子TNF-α 和IL-1β 含量,降低炎症相关信号通路NF-κB 和MAPK 信号通路相关蛋白IκB,p65,p38和JNK 的磷酸化水平,并且DHP 对于NF-κB 和MAPK 信号通路中各自核轉录因子NF-κB、AP-1 在胞核与DNA 结合活性显著降低,表明大量炎性相关基因在转录水平被抑制,从而抑制炎症因子的表达,抑制炎症反应。同种石斛在不同种植条件下外部特征有一定的差异,药理学活性也可能有所差异。Wang等[13]利用抑菌圈法比较了云南普洱地区野生铁皮石斛与利用植物细胞培养技术的石斛粗多糖的抑菌活性,分别以不同的药物浓度作用于几种常见的致病菌,两种多糖都显示出显著的抑菌活性,但相同的药物浓度下野生铁皮石斛多糖较组织培养获得的POD 显示更强的抑菌活性。张周英等[14]利用滤纸片法比较DOP 和DNP 对常见病原菌的抑菌活性,DOP和DNP 均有抑菌能力,DNP的抑菌能力优DOP。   1.4 免疫调节 石斛多糖可通过调节免疫器官、免疫细胞、免疫分子发挥免疫调节作用。石斛多糖对免疫的调节作用主要集中在对免疫细胞的调节作用。Wang等[15]研究表明,从霍山石斛中分离出酸性多糖DNP-W4,及其衍生物DNP-W4R,HDNP-W4,并以以上三种组分干预经过脂多糖和刀豆素抑制的T淋巴细胞和B淋巴细胞增值,结果显示当DNP-W4R、HDNP-W4的药物浓度为50μg /mL和100μg/mL剂量时细胞活性增强,而DNP-W4在最高剂量100μg/mL仍没有显示出免疫细胞活性增强的趋势。提示多糖的结构不同,其免疫调节活性不同。王超群等[16]从DHP中分离出7种多糖组分,各个组分均能提高吞噬细胞的吞噬能力,诱导免疫因子TNF-α、IL-1β、NO的表达。宋美芳等[17]通过体内与体外研究发现,DOP和齿瓣石斛多糖增加小鼠脾脏指数,协同ConA 增强T细胞增殖,并且促进免疫因子IFN-γ、IL-2 的释放,显示两种石斛多糖可从器官,细胞及分子水平起免疫增强作用。
  1.5 护肝 肝脏为重要的消化腺,多种损伤因素可造成肝脏的损伤,多项研究显示,石斛多糖具有明显的保护肝脏功能。Lin等[18]研究发现,DOP可以改善对乙酰氨基酚诱导的化学性肝脏损伤小鼠肝酶的含量,减少肝细胞释放入血液的ALT、AST水平,下调肝脏组织中脂质过氧化物指标MDA,氧化应激指标过氧化物酶(MPO)含量,降低ROS含量,并且上调肝功能指标GSH、CAT、T-AOC水平;增加抗氧化蛋白Nrf2 核易位, 减少胞浆中Nrf2拮抗蛋白 Keap1表达,并且促进Nrf2下游具有解毒和抗氧化剂相关靶基因GCLC、GCLM、NQO1、HO-1 的表达;其可能的机制为DOP 通过抑制氧化应激和激活 Nrf2–Keap1 信号通路发挥肝脏保护作用。Tian等[19]从DHP中分离一种分子量为6700 Da多糖,命名为命名DHP1A,经DHP1A干预经过CCl4引起的肝炎症反应后单核巨噬细胞系标记物CD68表达下降,这可能提示肝脏中单核系细胞减少,炎症减轻,其保肝作用可能与DHP1A抑制炎症反应有关,增加抗炎因子IL-10,降低促炎因子TNF-α, IL-β表达和炎症趋化因子MCP-1 和 MIP-2 转录水平降低,下调p-IκBα蛋白,加强对NF-κb的抑制作用,以上均提示其保肝作用可能与DHP1A抑制炎症反应有关。安祯祥等[20]研究发现DNP可以改善CCl4 联合乙醇诱导的肝纤维化模型,降肝酶、降低肝纤维化四项指标,其抗肝纤维化的机制可能为增加抗氧化剂SOD 的活性,抑制和肝脏组织中脂质过氧化导致的肝脏损伤。
  1.6 调节血糖 糖尿病血糖控制不佳,可能会导致严重的并发症。多项研究显示石斛多糖具有明显的降血糖作用。Wang等[21]以高脂饮食联合STZ 诱导糖尿病小鼠模型,并以DOP加以干预,干预组明显改善高血糖,调节血脂,降低胰岛素抵抗,其可能的机制为DOP 通过激活PI3K/Akt 信号通路,调节糖原合成和葡萄糖代谢酶活性有关,从而降低血糖水平。POD 或有可能成为糖尿病患者辅助饮食和作为辅助药物加以使用。Liu等[22]通过研究发现DNP对高糖高脂饮食诱导的2型糖尿病大鼠具有明显的降血糖作用,升高胰島素含量,降低胰岛素抵抗指数。DOP 各组分可以明显改善四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠血糖水平,糖化血红蛋白,提高血清胰岛素含量[23]。
  1.7 其他药理活性 心肌细胞保护作用,Zhang等[24]研究发现分子量为951.9 kDa 的DOP 具有保护H9c2 心肌细胞的功能,其作用机制可能为:1 DOP降低ROS产生,增加抗氧化物酶表达,减轻H2O2 诱导氧化应激造成的H9c2 心肌细胞损伤;2 DOP稳定H9c2 心肌细胞线粒体膜电位,降低caspse3 和caspase9 蛋白表达,Bcl-2 / Bax 蛋白的比例增加,从而抑制线粒体途径引起的H9c2 心肌细胞凋亡; 3 PI3K / Akt和MAPK 信号通路部分参与了 DOP 对 H9c2 心肌细胞的保护作用。DOP促进唾液分泌,改善斯耶格伦综合征引起的口腔干燥[25]。陈健等[26]研究发现DOP可以促进脱毛膏处理小鼠毛发增生,并促进角质形成细胞增殖。DNP 可以减轻脑组织缺血再灌注损伤,机制可能与抑制氧化应激和炎症有关[27]。
  2 小结与展望
  石斛种属繁多,其药理活性主要体现在其有效成分上。多糖作为石斛属植物的重要活性成分,不同种石斛多糖其化学结构不同,即使同种种属的石斛多糖,可能因为其成长环境、提取方式、纯化分离的方式不同,其化学结构不尽相同,从而可能带来不同的药理活性,石斛多糖可能通过多个靶点,在体外与体内均显示出一定的药理学活性。云南作为石斛的主产地之一,野生资源匮乏,近年来人工种植的石斛较多。通过明确石斛多糖的化学结构及其作用机制,明确其作用靶点,以期科学合理的利用石斛。
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  (收稿日期:2018-11-13 编辑:杨希)
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