植物多糖提取及抗腫瘤研究進展

程婷婷，陳貴元，2*

(1.大理大學 基礎醫(yī)學院，云南 大理 671000；2.云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點實驗室，云南 大理 671000)

目前，惡性腫瘤已成為威脅人類生命健康最常見的疾病之一，常用的治療方法有手術切除、放療、激素治療(乳腺癌)、抗激素治療(前列腺癌)和化療，常引起機體的不良反應。在抗腫瘤化學藥物殺死腫瘤細胞的同時，亦會殺死機體的正常細胞，導致患者機體免疫功能下降。因此，對價格成本低且毒副作用小的新型抗腫瘤藥物的研究已成為國內(nèi)外醫(yī)學領域的一個熱點。研究表明，植物多糖在抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗疲勞、免疫調(diào)節(jié)、降血壓、降血糖等方面有顯著且獨到的功效，其中抗腫瘤的免疫機制及其功能已成為研究熱點[1]。

植物多糖的抗腫瘤活性已受到廣泛認可，由于其能夠對多種腫瘤細胞產(chǎn)生抑制作用，而對正常細胞幾乎沒有毒副作用，故已成為潛在的抗腫瘤藥物資源被研制開發(fā)[2-3]。目前，國內(nèi)利用多糖進行抗腫瘤的研究已有報道。鄒翔等[4]觀察了3種蘆薈多糖對Hela、K562和A973人體腫瘤細胞的體外作用，結果顯示蘆薈多糖對3種腫瘤細胞均有抑制作用。杜小燕等[5]通過建立小鼠移植瘤模型，研究了絞股藍多糖對小鼠肉瘤S180的體內(nèi)抗腫瘤作用，證明絞股藍多糖可明顯抑制移植性動物腫瘤S180的生長。本文綜述近年來多糖提取方法及其可能的作用機制的相關研究，以期為植物多糖的深入研究提供參考。

1 植物多糖提取方法

多糖是由糖苷鍵結合的糖鏈，至少有超過10個單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物，隨著人們對多糖重要性認識的日益深入，多糖的提取方法也逐步改進。以往常使用的植物多糖提取方法有冷熱水提法、水提醇沉法，但工藝復雜[6-7]。目前多采用現(xiàn)代提取法，如酶提取法[8]、超聲波輔助法[9]、微波輔助提取法[10]、超高壓提取技術[11]、雙水相萃取[12]等，提取效率大幅提高。

2 植物多糖抗腫瘤機制

植物多糖來源廣泛，成本相對較低，對人機體毒副作用小，其可通過不同機制發(fā)揮抗腫瘤作用。例如：①直接抑制腫瘤細胞生長[13-14]；②誘導腫瘤細胞凋亡[15]；③增強機體免疫功能[16]；④抗自由基作用[17]；⑤改善細胞膜生物活性；⑥增加淋巴細胞數(shù)量和細胞因子的產(chǎn)生[18]；⑦線粒體膜去極化[19]；⑧NO途徑等[20]。

3 主要植物多糖提取及抗腫瘤活性研究

3.1 黃芪多糖

3.1.1 提取方法 傳統(tǒng)的溶劑萃取法存在提取時間長、溫度高、提取率低等缺點，鄭丹等[21]為提高黃芪水溶多糖的提取率，通過單因素試驗和正交試驗相結合，優(yōu)化料液比、提取溫度、提取時間，得出水提醇沉法提取黃芪水溶性多糖的方法可提高提取率。陳玉霞等[22]通過水提醇沉法和微波提取法比較了黃芪多糖的提取率，分別為4.468%、4.502%，含量分別為29.40%和31.25%，此結果表明，微波提取法提高黃芪多糖產(chǎn)率優(yōu)于水提醇沉法。

3.1.2 抗腫瘤機制 目前，直接的抗腫瘤活性和宿主免疫應答激活被廣泛認為是黃芪多糖發(fā)揮抗癌活性的機制。Li等[23]的實驗結果表明，盡管APS并未顯著抑制MCF-7細胞生長，但APS-activated RAW264.7巨噬細胞阻滯G1期細胞周期，抑制癌細胞增殖，抑制率達41%。此外，APS可上調(diào)一氧化氮(NO)水平和腫瘤壞死factor-α(TNF-α)水平，作為誘導腫瘤細胞的凋亡。總體看，APS能激活巨噬細胞釋放NO和TNF-α，直接阻止癌細胞生長，可為乳腺癌治療提供策略。YU等[24]研究表明，從黃芪中分離到了一種新的冷水可溶性多糖(APS4)，APS4通過阻斷MGC-803細胞的S期周期和誘導線粒體內(nèi)凋亡通路，對MGC-803細胞有明顯的凋亡誘導作用。Tang等[25]研究表明，使紊亂的腫瘤血管正常化，而不是阻斷它，是一種新的抗癌治療方法。黃芪多糖與姜黃素聯(lián)合應用于原位裸鼠肝癌模型，CD31表達降低，NG2表達明顯升高，可較好抑制腫瘤生長。尤其重要的是，聯(lián)合給藥比單獨給予黃芪多糖或姜黃素更能使腫瘤血管正常化，改善腫瘤血管的形態(tài)結構，促進腫瘤血管成熟。這為黃芪多糖與姜黃素聯(lián)合應用于肝癌血管正常化的治療提供了合理的可能性。

3.2 人參多糖

3.2.1 提取方法 Zhao等[26]用熱水提取和微波輔助提取兩種方法對人參多糖MPPG的提取進行了研究，結果表明，微波輔助提取人參多糖的提取率高于優(yōu)化條件下的熱水提取率(WPPG)，實際提取率分別為(41.6%±0.09%)和(28.5%±1.62%)。微波輔助提取是獲得人參多糖的有效方法。趙立春等[27]通過正交試驗設計比較了人參多糖的微波輔助熱水提取法、超聲輔助熱水提取法、索氏提取法等3種方法，提取率分別為19.32%、34.12%、24.13%，通過比較可知，超聲輔助熱水提取人參多糖的提取率最高，且用時短，操作簡單，是較為理想的提取方法。

3.2.2 抗腫瘤機制 Shin等[28]從人參葉中提取了多糖組分(GS-P)發(fā)現(xiàn)，GS-P治療可顯著抑制腫瘤轉移，且呈劑量依賴性。GS-P對結腸26-M3.1細胞無細胞毒性，對小鼠脾細胞增殖無促進作用。小鼠腹腔滲出液巨噬細胞(PEMs)中分泌腫瘤壞死因子(TNF)-α和白介素(IL)-12增強。此外，經(jīng)GS-P處理的小鼠PEMs對結腸26-M3.1細胞的殺傷活性明顯增強，脾細胞對YAC-1腫瘤細胞的殺傷活性明顯增強。抗GM1(NK細胞耗竭抗體)預處理部分抑制了GS-P對肺轉移瘤的抑制作用。這些數(shù)據(jù)表明，通過促進巨噬細胞和NK細胞的活化，GS-P具有抗轉移活性。

3.3 靈芝多糖

3.3.1 提取方法 Kang等[29]采用超聲波輔助提取(UAE)和熱水提取(HWE)對靈芝多糖(GLP)的提取進行了比較，高效凝膠滲透色譜法(HPGPC)測定GLPUAE和GLPHWE的平均分子量分別為465.65 kDa和703.45 kDa。多糖的HWE提取時間長，提取溫度高，超聲輔助提取(UAE)具有節(jié)能、縮短提取時間等優(yōu)點。田淑雨等[30]通過比較熱水浸提法、超聲清洗輔助提取法、超聲破碎提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法的實驗，得出相對應的得率依次為1.11%、0.33%、1.95%、3.98%、2.28%，微波輔助提取法的得率明顯高于其他方法，推測可能是由于微波的急劇作用導致細胞壁和細胞膜產(chǎn)生孔洞，持續(xù)加熱而使細胞碎裂，從而析出多糖。賈少杰等[31]采用響應面分析方法對微波輔助法進行優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，微波功率150～450 W，液料比10∶1～15∶1 mL·g-1，提取時間15～20 min，提取次數(shù)2次時，可得到較高的多糖提取率。

3.3.2 抗腫瘤機制 研究表明，GLP通過誘導細胞凋亡、抑制侵襲、調(diào)節(jié)免疫應答等途徑抑制腫瘤的發(fā)生。Pan等[32]研究認為，靶向自噬可能是一種有前途的癌癥治療策略。研究表明，GLP誘導結直腸癌(CRC)HT-29和HCT116細胞發(fā)生自噬，其表現(xiàn)為LC3-II蛋白、GFP-LC3斑點蛋白水平升高，雙膜空泡形成增加。而GLP處理使p62表達明顯升高。機制研究表明，GLP誘導自噬體-溶酶體融合的破壞是由于溶酶體酸化和溶酶體組織蛋白酶活性降低所致。細胞活力和流式細胞術檢測顯示，GLP induced自噬小體積累是導致CRC細胞GLP誘導凋亡的原因，證明了GLP誘導的自噬小體積累和凋亡是通過MAPK/ERK激活介導的。GLP在體內(nèi)抑制腫瘤生長，抑制自噬通量。這些結果揭示了GLP潛在的抗癌作用的新分子機制，提示GLP是一種有效的自噬抑制劑，可能在抗癌治療中發(fā)揮作用。Guo等[33]的實驗研究表明，靈芝多糖GLP的引入促進了微乳的腫瘤特異性積累。體內(nèi)抗腫瘤結果顯示，MEs(PS-GLP)可明顯抑制A549荷瘤裸鼠腫瘤生長，明顯提高血清免疫指數(shù)。異種移植瘤小鼠MEs(PS-GLP)表現(xiàn)出明顯的細胞毒性、腫瘤定位及腫瘤生長抑制作用，驗證了GLP對腫瘤積累和抗腫瘤作用的意義。

3.4 枸杞多糖(LBP)

3.4.1 提取方法 張倩等[34]采用了水提醇沉法提取枸杞多糖，實驗在每50 mL枸杞提取液添加80 mL體積分數(shù)95%乙醇，觀察0～24 h提取率變化，發(fā)現(xiàn)在放置12 h后，多糖提取量增加緩慢，得出醇沉最佳時間為12 h。劉樹興等[35]采用超聲波輔助法提取，克服了水提醇沉法導致枸杞多糖因長時間加熱發(fā)生褐變的缺點，測得多糖含量為5.65%，多糖得率為9.92%。

3.4.2 抗腫瘤機制 Deng等[36]研究了LBP對H22荷瘤小鼠全身和局部T細胞依賴性抗腫瘤免疫反應的影響。結果表明，枸杞多糖能抑制小鼠實體瘤的生長。此外，在枸杞多糖作用下，外周血(PB)、腫瘤引流淋巴結(TDLN)和腫瘤組織中的T細胞增加，抑制TGF-β1和血清中IL-10的生產(chǎn)，減少疲憊T細胞的表型，并維持細胞毒性淋巴細胞。LBP通過減輕小鼠的免疫抑制和維持小鼠的抗腫瘤免疫反應，同時誘導H22荷瘤小鼠的全身與局部免疫反應。Deng等[37]為了研究LBP3對Dox抗 腫瘤活性的影響，將H22荷瘤小鼠分別用生理鹽水、Dox、LBP3或Dox+LBP3處理。結果表明，LBP3可改善外周血淋巴細胞計數(shù)，促進骨髓細胞周期恢復，恢復自然殺傷細胞的細胞毒性。此外，在H22荷瘤小鼠中，LBP3增強了Dox的抗腫瘤活性，改善了外周血淋巴細胞計數(shù)和脾細胞的毒性。LBP3可以降低Dox的免疫毒性，增強其抗腫瘤活性。

3.5 紅芪多糖

3.5.1 提取方法 李越峰等[38]比較了曬干、陰干、電熱鼓風干燥、微波、真空冷凍、真空干燥等6種不同干燥方法對紅芪多糖含量的影響，實驗結果表明，紅芪多糖含量與干燥工藝關系密切，其中，微波干燥低溫二層多糖含量最高為22.72%，此方法最為理想。楊秀艷等[39]通過單因素和正交試驗，利用復合酶聯(lián)合超聲波提取技術(MC)，在參數(shù)為復合酶配比1∶1、超聲功率105 W、超聲時間60 min、酶解pH=5，多糖得率和質(zhì)量分數(shù)分別為(14.01±0.64)%、(92.45±1.47)%，相較其他提取方法提取率大大提高。

3.5.2 抗腫瘤機制 王小軍等[40]通過不同劑量HPS-1處理人肺腺癌A549細胞，觀察不同時間后細胞增殖凋亡情況，得出HPS-1具有抑制人肺腺癌A549 細胞增殖、誘導人肺腺癌 A549 細胞凋亡的作用。田河等[41]采用酶聯(lián)免疫吸附試驗法和RT-PCR法，觀察到中劑量紅芪多糖對膀胱癌大鼠腫瘤抑制效果最佳。紅芪多糖促進機體免疫功能增強，同時其可能通過調(diào)節(jié)膀胱癌組織AQP1和AQP3，而產(chǎn)生利水滲濕功效，從而達到抑制膀胱癌的效果。

4 結語與展望

多糖是生命有機體不可缺少的組成部分，是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸外又一類重要的生物大分子，與蛋白質(zhì)和核酸相比，糖類在生命過程中是最理想的信息載體，它能以最小的結構單元承載最大的生物信息量，在細胞識別、細胞信號轉導、細胞間物質(zhì)運輸、細胞轉化、細胞凋亡等過程中發(fā)揮重要作用。研究表明，植物多糖具有多種生物活性，因其安全、高效、低毒等優(yōu)勢已成為醫(yī)學及食品等領域的熱點關注對象。目前已發(fā)現(xiàn)植物多糖具有多種生物活性，尤其是植物多糖的抗腫瘤活性已受到廣泛認可，由于其能夠對多種腫瘤細胞產(chǎn)生抑制效果，而對正常細胞幾乎沒有毒副作用，因而具有潛在的抗腫瘤藥物開發(fā)應用價值。植物多糖種類繁多，結構復雜，提取方法及生物學活性多樣。不同植物來源的多糖，其結構往往也不相同，因而為了保持其結構的完整和生物學活性，通常需選擇不同的提取方法[1]。

惡性腫瘤是嚴重威脅人類生命健康的疾病，目前已取代心腦血管疾病成為導致人類死亡的頭號殺手。據(jù)美國癌癥協(xié)會估計，到2050年全球每年將有270萬癌癥新發(fā)病例，將有1 750萬人死于癌癥[42]。手術、放療和化療是癌癥治療的“三大法寶”。其中，化學藥物治療是一個重要的環(huán)節(jié)，尤其是對于已錯過最佳手術治療期的晚期癌癥患者來說，使用有效的抗癌藥物，可以幫助他們獲得更長的生存時間。目前，腫瘤化療對白血病、惡性淋巴瘤等的治療已有突破，但對嚴重危害人類生命健康、占惡性腫瘤90%以上的實體瘤治療尚未達到滿意效果[43]。由于臨床放療、傳統(tǒng)化療等抗腫瘤藥物可引起患者消化道反應、肝腎毒性、骨髓抑制等毒副作用，在抗腫瘤化學藥物殺死腫瘤細胞的同時，也會殺死機體的正常細胞，導致患者機體免疫功能下降，對人體造成嚴重的毒副作用，且治療價格昂貴。因此，開發(fā)價格低廉且毒副作用小的新型抗腫瘤藥物的研究已成為國內(nèi)外科學界的重要課題。隨著現(xiàn)代生物技術的發(fā)展，更多的植物多糖將會被提取、純化與結構解析，并逐步運用于抗腫瘤的臨床實踐，為新型低副作用的抗腫瘤藥物研發(fā)提供廣闊的應用前景。