山藥多糖生物活性及作用機理研究進展

關倩倩，張文龍，杜方嶺，劉麗娜，徐同成，李　華，宗愛珍

(1山東省農業科學院農產品研究所/山東省農產品精深加工技術重點實驗室，濟南　250100；2揚州大學旅游烹飪學院，江蘇揚州　225127)

山藥是薯蕷科植物薯蕷的根莖，主產于山東、山西、河南、河北等省，是我國的傳統藥食同源植物，其性平、味甘，具有補脾養胃、生津益肺、治療消渴等功效[1]。現代研究發現，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的重要活性成分之一，具有多種生物學功效。國內外學者在山藥多糖生理活性及作用機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基礎上，綜述了近幾年山藥多糖的生理活性和作用機制的研究進展，以期為山藥多糖的進一步研究開發提供參考。

1　免疫增強活性

免疫增強活性是多糖類物質的主要生物活性之一，目前已經有多種多糖類免疫增強劑作為輔助用藥應用于臨床，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活性。主要作用機制包括：(1)顯著提高免疫抑制小鼠的脾臟指數，促進免疫器官的生長；(2)促進淋巴細胞的增殖，促進抗體生成，提高機體體液免疫水平；(3)促進機體細胞免疫水平。山藥多糖增強巨噬細胞吞噬能力[3]，納米山藥多糖還可以顯著提高IL-2和IFN-γ含量，使其恢復到正常水平[4]。研究證實，山藥多糖可通過增強免疫，發揮抗腫瘤活性。RDPS-I在體內能顯著地提高荷瘤小鼠的T淋巴細胞增殖能力和NK細胞活性，同時還能明顯提高小鼠脾臟細胞產生IL-2的能力和腹腔巨噬細胞產生TNF-α的能力[5]。此外，硫酸化修飾能夠提高小鼠免疫增強活性[6]。

2　抗病毒活性

已發現多種天然來源的多糖具有抗病毒和免疫促進作用[7-8]。這類多糖沒有細胞毒性，而且藥物質量通過化學手段容易控制。其抗病毒機制可分為兩類：一類是直接抑制病毒附著細胞、進入細胞以及病毒在細胞中復制的某一步驟；另一類是調節機體免疫系統，增強抗病毒免疫反應[9]。多糖可以通過免疫調節起到抗病毒作用，包括激活巨噬細胞、網狀內皮系統、補體，促進干擾素的生成，促進白細胞介素的生成，誘生腫瘤壞死因子等[10]。實驗證明，山藥多糖可以增強PK-15細胞抵抗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，山藥多糖濃度越高則效果越好，而80%乙醇沉淀部分的增強細胞活性和抗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性肝損傷都與氧化應激密切相關。實驗證實，山藥多糖對化學性肝損傷及免疫性肝損傷均具有一定的治療作用。經山藥多糖處理的小鼠的肝損傷程度明顯輕于模型組。檢測發現，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，其作用機制主要是抗氧化，減輕氧化應激損傷，改善和清除自由基，減輕炎癥反應。孫延鵬等[12]發現，山藥多糖對卡介苗(BCG)與脂多糖(LPS)誘導的小鼠免疫性肝損傷也有保護作用。具體作用機制與山藥多糖提高GSH-Px活性、清除自由基有關。但免疫性肝損傷的機制比較復雜，山藥多糖對免疫性肝損傷TNF-α、NO及其他細胞因子的影響尚需進一步研究。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激，預防性保護鎘性小鼠肝損傷，二者聯合使用具有協同效應，但是對于聯合應用后的預防性保護鎘致肝損傷的作用機制尚需進一步研究[13]。

4　胃粘膜保護作用

胃潰瘍(bFGF)是一種促細胞分裂的肝素結合蛋白，可誘導多種細胞的增殖與分化。在消化系統領域，bFGF 具有促進結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現，懷山藥多糖組大鼠潰瘍指數顯著低于模型組，提示懷山藥多糖具有良好的胃黏膜保護作用；懷山藥多糖組大鼠胃組織bFGF水平和bFGFR表達水平顯著高于空白組與模型組，提示其作用機制可能與此相關。

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、免疫增強劑的開發提供了新來源，并為山藥的綜合開發利用奠定了基礎。實驗證明，山藥多糖的還原力隨著濃度的提高顯著增強，對DPPH、OH-及O2-具有較強的清除能力，清除率分別可達到92.73%、84.72%、89.14%，并呈一定的劑量關系[17]。通過H2O2水解制備山藥寡糖，當寡糖濃度為100g/mL時清除羥基自由基可達89.05%[18]。苗明三[19]發現懷山藥粗多糖能明顯提高血紅細胞中 SOD 活力及血CAT活力，從而提高機體抗氧化活性。

山藥多糖還可以通過抗氧化活性發揮防治老年癡呆癥的作用。老年癡呆(AD)是一種慢性神經系統，尤其是腦退行性變性疾病，自由基損傷是比較公認的AD 發病病因之一。實驗證明，山藥多糖能顯著提高癡呆模型小鼠腦系數、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腦組織ATP 酶活性和提高機體抗氧化能力發揮其防治AD 的作用，但其確切機制還需進一步研究。

抗突變就是指通過某些化學或食品成分有效降低細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。本實驗結果顯示，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]進行山藥多糖的體外抗突變試驗，發現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現的，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)是線粒體的標志酶，為三羧酸循環的關鍵酶，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，實驗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型糖尿病的治療機制之一可能是山藥多糖直接或間接地提高了糖代謝或關鍵酶的酶活性。

6.2　增加胰島素敏感性、改善胰島素信號轉導通路

山藥多糖對2 型糖尿病大鼠的治療作用機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有關。血清中胰島素和胰高血糖素水平的變化結果表明，山藥多糖具有保護和修復胰島細胞的作用，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病機制[25-26]，而且其效果優于純西藥降糖制劑。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，增強了PI-3K信號傳導通路，增加了組織對胰島素的敏感性，改善了胰島素信號傳導。

趙長英等[27]研究山藥多糖對糖尿病小鼠的影響時發現，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，且預防給藥能對抗四氧嘧啶引起的小鼠血糖升高，其作用機制可能與增加胰島素敏感性、改善受損胰島β細胞有關。

6.3　抗凋亡、提高胰島細胞活力、改善胰島素分泌

采用鏈脲佐菌素(STZ)腹腔注射的方法復制2 型糖尿病大鼠模型，用山藥多糖干預治療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)的表達水平。結果顯示，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表達水平。

山藥多糖能增強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的糖尿病大鼠胰島素以及血小板數的影響時發現，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胰島細胞免受破壞或修復受損胰島素細胞的作用。

實驗證明，山藥多糖對于糖尿病動物具有明顯的降糖作用[29]，其降糖機理可能是通過保護糖尿病大鼠的胰島細胞來實現的[30]。楊宏莉等[31]通過四甲基偶氮唑鹽(MTT)法檢測胰島β細胞活性，同時以反轉錄-聚合酶鏈式反應(RT-PCR)檢測胰島細胞的抗凋亡基因bcl-2的表達，RT-PCR發現實驗組的bcl-2表達顯著高于對照組。800mg/L 山藥多糖明顯提高胰島細胞的存活率，改善胰島功能。

7　調節胃腸道功能

李雪欣等[32]研究發現，納米山藥多糖結腸靶向微生態調節劑能夠恢復腸道菌群失調模型大鼠的血管活性腸肽、胃動素、生長抑素和P物質4種胃腸激素的正常水平，具有調節胃腸道動力、促使胃腸道的正常收縮和改善胃腸道對水和電解質運輸的能力。

此外，山藥多糖還可以調節腸道菌群。長期灌胃山藥多糖可以抑制腸桿菌與腸球菌的菌群數量，促進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腸乳酸桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌及腸球菌的影響時發現，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。

山藥是衛生部認定的藥食兼用植物，具有極高的營養價值與醫療保健作用。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，而對其發揮作用的機制研究不夠深入，需對山藥多糖作用機制進一步研究，為開發山藥多糖產品提供科學依據。◇

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