基于紅豆杉多糖結構表征和生物活性相關研究進展

摘要：本文主要分析了紅豆杉多糖的結構特性以及生物活性，探討了紅豆杉多糖的來源、結構表征以及對動物機體的相關藥理作用，對紅豆杉多糖今后的研究趨勢與前景進行了展望，說明了紅豆杉多糖在畜禽飼料添加劑領域存在巨大的發展潛力，旨在為紅豆杉多糖進行表征分析和對動物機體的調節作用以及應用于飼料添加劑方面的研究提供參考。

關鍵詞：紅豆杉多糖；結構特征；生物活性

紅豆杉是當今世界上公認的最瀕危的天然稀有抗癌植物。一九九六年聯合國教科文組織將其列入全球稀有瀕危植物；一九九九年，被評為中國一類珍稀瀕危野生植物[1]。紅豆杉的根莖葉都可入藥。葉含紫杉素（taxine，C35H42O9）、紫杉次素（taxinine，C30H31O8）、紫杉次素A（C26H36O8）、金松黃酮（saciadopitysin，C33H24O10·H2O）、揮發油以及多糖等。以葉入藥，主治腎炎性浮腫，對于糖尿病、女性月經不調以及血容量增加都有治療作用。枝莖、樹皮含紫杉醇（taxol，C47H51NO14），對白血病和腫瘤有抵抗作用[2]。

目前，國內外對于紅豆杉多糖的研究甚少。本文對近年來國內外關于紅豆杉多糖來源、結構特征、生物活性的研究進展進行綜述，以期為紅豆杉多糖應用于畜禽飼料添加劑深入開發提供參考。

1 紅豆杉多糖的結構特征

紅豆杉多糖是一種雜多糖，單糖組分包括鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、糖醛酸和氨基酸殘基等。由于多糖結構復雜多樣以及技術不足，目前對紅豆杉多糖的結構解析多局限于一級結構，即確定單糖組成及摩爾比、糖苷鍵構型和連接位置等見表1。張春椿等[3]通過3 因素3水平的響應面分析法得出，南方紅豆杉枝中多糖一次提取率可達11.640 5mg/g，葉中多糖可達45.834 4mg/g，即南方紅豆杉葉多糖含量比枝多糖含量高。并且，紅豆杉的細莖（新枝）比粗莖多糖含量高多達十幾倍[4]。

2 紅豆杉多糖的生物活性

2.1 抗腫瘤、抗癌

腫瘤的發病機理是一個復雜的生物學過程，細胞癌基因、抑癌基因、細胞凋亡異常等在其中有一定作用。

張菲菲[10]通過MTS 法和流式細胞術研究發現紅豆杉多糖能通過誘導人胃癌細胞SGC-7901 細胞凋亡發揮抗腫瘤作用，并且當紅豆杉單組份多糖CPTC-2與5-FU（5-氟尿嘧啶）聯合應用時可明顯提高5-FU對人胃癌細胞SGC-7901 的抑制作用。Zhao[11]使用響應面法確定了紅豆杉多糖（TCFP）最佳的提取條件，證明超聲-微波協同萃取是提取TCFP快速有效的方法；還研究了TCFP對體內S180腫瘤生長的抑制作用，發現TCFPs 的腫瘤抑制率為76.33%，具有腫瘤抑制作用，且對肝臟，腎臟，脾臟，心臟或肺部沒有毒性。衛強[12]以Lewis肺癌小鼠（C57BL/6）為模型，觀察紅豆杉莖、葉多糖對腫瘤的影響，發現皖南紅豆杉莖、葉多糖可有效抑制肺癌移植瘤生長，且紅豆杉葉多糖的作用明顯優于紅豆杉莖多糖，其作用機制可能與降低血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）的表達，降低微血管密度（MVD），提高血管抑素、內皮抑素的水平有關。宋燕[13]研究發現南方紅豆杉多糖可可通過下調Survivin基因、Bcl-2基因、Caspase-3 基因的表達，上調P53 基因的表達，來達到抑制宮頸癌HeLa細胞增殖，促進細胞凋亡。

鄭造乾[14]通過綜合研究發現紅豆杉單組分多糖PSY-1 可抑制多株人源及鼠源腫瘤細胞的增殖，無毒劑量（0耀5 mg/mL）時能顯著抑制B16-F10 細胞的侵襲和轉移，通過抑制基質金屬蛋白酶家族成員MMP-2 和MMP-9 的表達，及I資B 的磷酸化，而有效抑制S180肉瘤、Lewis肺癌、HepA肝癌荷瘤小鼠模型的腫瘤生長。

2.2 調節免疫系統

免疫系統（immune system）是機體執行免疫反應及免疫功能的重要系統，它由免疫器官、免疫細胞和免疫分子組成。具有識別和排除抗原性異物、協調其它系統共同維持機體內環境相對恒定和生理平衡的功能[15]。據研究發現，大部分植物多糖都具有吸收快、療效高、毒性低等優點，被選擇成為新一代的免疫調節劑[16]。

李循[17]研究發現，紅豆杉多糖可以提高荷瘤小鼠CTX所減弱的小鼠T、B淋巴細胞轉化功能和巨噬細胞吞噬功能，對免疫功能具有良好的促進作用。紅豆杉多糖可通過調節血清中T淋巴細胞亞群和B淋巴細胞，通過調節體液免疫增強免疫抑制小鼠免疫功能[18，19]。

2.3 調節心血管系統

心血管系統是由心臟、動脈、靜脈和毛細血管等組成的“循環系統”。心臟作為一個“動力泵”將氧、各種營養物質、激素等供給器官和組織，并將組織代謝產生的廢物運送到排泄器官，以維持機體內部環境的穩態、新陳代謝的進展和正常生命活動的維持。

有研究證明，紅豆杉多糖具有減輕缺血再灌注（MIRI）導致的心肌損傷，其機制可能與降低MCP-1 蛋白表達和NO水平[20]；降低NADPH氧化酶NCF-47K mRNA 表達，升高SOD 活性，減少O2-等氧自由基的損傷[21]；保護線粒體、胞核和肌絲[22]，以及抑制心肌細胞調亡等有關。王如濤[23]利用流式細胞術分析了紅豆杉單組份多糖CPTC-1a、CPTC-1b、CPTC-2對心肌細胞細胞周期的影響，表明這幾種多糖都不會誘導凋亡，而且單組份多糖CPTC-2在低濃度條件下（約8 滋g/mL）對心肌細胞增殖無抑制作用；在100 滋g/mL 的濃度時，紅豆杉總糖對心肌細胞具有保護作用，使其細胞周期變慢。

2.4 降血糖

目前認為高血糖癥的發生主要與以下機制有關：胰腺茁細胞分泌胰島素不足，琢細胞分泌胰高血糖素過多；外周組織中的胰島素抵抗，包括肝臟、肌肉和脂肪組織；腸道吸收，腸道菌群和腸道影響血糖控制激素，導致其異常；腎臟對糖的過度重吸收；神經系統對葡萄糖代謝的異常調節。

史巖[24]報道，紅豆杉多糖可通過激活大鼠中樞免疫器官中抗氧化系統而發揮降糖作用。

3 有關紅豆杉多糖的產品開發

國家“十二五”規劃綱要指出：“加強中藥資源保護、研究開發和合理利用，推進質量認證和標準建設”，為國家十二五及今后一段時間中醫藥產業發展指明了方向。由于植物多糖優異的高效低毒性和高保濕特性，已被廣泛運用到制藥、護膚品、食品等行業中，在純天然護膚行業，植物多糖是不可缺少的調和劑[25]。作為珍稀藥用植物紅豆杉，其研發和生產的主要產品為紅豆杉中藥飲片、醫藥中間體（紫杉醇、10-DAB、紅豆杉多糖）、創制新藥（復方紅豆杉顆粒劑、降尿酸顆粒劑）[26]。孔繁智[27]的報告指出，紅豆杉多糖具有調節機體免疫功能及抑制腫瘤細胞生長和轉移的作用，同時能增強機體的耐受力；將紅豆杉多糖作為活性成份的治療有效量的藥物在臨床試驗中表現具有緩解和穩定晚期胃癌、肺癌、結腸癌、乳腺癌和前列腺癌的療效，具有調節機體T淋巴細胞功能的作用，有助于使癌癥患者免疫系統發揮較正常的功能。由于紅豆杉本身是有毒的，但是將紫杉醇與南方紅豆杉總黃酮、總多糖聯合配伍使用可以達到增效減毒作用[28]。但目前，紅豆杉多糖在護膚品、食品領域的應用還很少。

4 小結和展望

4.1 紅豆杉多糖結構特征分析

紅豆杉枝葉莖均可提取出多糖，其提取量為紅豆杉葉多糖躍紅豆杉新枝多糖躍紅豆杉粗莖多糖。紅豆杉多糖的單糖組成均由Rha、Man、Ara、Gal、Glc等構成，但因提取位置、提取方式的不同其摩爾比略有不同。紅豆杉多糖的相對分子質量范圍廣，5 800耀178 000 Da。分子鏈構型呈多個鏈狀和棒狀結構，紅豆杉枝葉多糖多為琢型吡喃糖和/或茁型吡喃糖，含有大量1寅3、1寅4、1寅3，5、1寅3，6糖苷鍵。

4.2 紅豆杉多糖生物活性分析

紅豆杉多糖主要通過激活T、B 淋巴細胞、巨噬細胞和NK 細胞以及補體系統來調節體液免疫和細胞免疫，影響蛋白質和抗體的合成、免疫信息素（白介素、干擾素等）的產生，以及打破機體免疫耐受，提高抗原識別能力等來增強機體免疫系統的調節功能，并且研究證明，其降血糖作用也與調節免疫系統功能有關。紅豆杉多糖的抗腫瘤、抗癌作用主要與提高宿主免疫功能、改變細胞膜生化特性、抗自由基、作用于血管因子等，調控基因水平和蛋白水平等有密切關聯，試驗證明可有效抑制S180 肉瘤、Lewis 肺癌、HepA 肝癌和Hela宮頸癌細胞的增殖，誘導腫瘤細胞調亡，且對肝臟、腎臟、脾臟等無毒副性作用。紅豆杉多糖還具有減輕MIRI 導致的心肌損傷，保護心肌細胞的作用。

4.3 對紅豆杉多糖進行化學修飾的展望

常見的植物多糖修飾方法有硒化修飾、硫酸化修飾、乙酰化修飾和羧甲基化修飾等[29]。對植物多糖進行相應的化學修飾多在植物多糖分子結構支鏈上進行共價修飾，即使單組分多糖的分子結構支鏈上的連接鍵斷裂，插入所要修飾的目的基團。據研究證實，經過相應化學修飾后的植物多糖可有效改善其水溶性和生物活性，均可以在其原有藥理作用上得到增強和補充。根據紅豆杉多糖的結構特點，表明其分子結構包括常見的單糖、糖醛酸或氨基酸殘基，主要是由琢-糖苷鍵和/或茁-糖苷鍵結合形成的一種吡喃型糖蛋白綴合物，Sevag方法不能完全去除分子中的肽鏈[30]。但目前來看，關于對紅豆杉多糖進行化學修飾的研究尚未被發表，有待于后續研究。

紅豆杉作為珍稀的藥用植物，其在研發和生產上都是具有良好的開發前景的。盡管對紅豆杉多糖的研究日益深入，但仍存在許多不足，包括：淤紅豆杉多糖分子量范圍大，結構復雜，對結構的降解分析仍停留在一級結構上，還有待深入探究；于目前來看，對紅豆杉多糖進行化學修飾還未有研究。據文獻證實，對植物多糖進行化學改性可有效提高其水溶性和生物活性，降低毒副反應，增強藥理作用。因此，可根據紅豆杉多糖的結構特征考慮對其采取相應的化學修飾方法進行改性，此方面還有待深入探究，為今后更好應用于產品開發中提供參考；盂大多數多糖對免疫抑制類細菌、病毒等都有抑制或拮抗作用，在畜牧養殖中飼料添加劑_歘=P_的合理使用可以為產業帶來巨大的經濟效益。紅豆杉多糖作為一種綠色安全的飼料添加劑，對免疫系統的調節作用也使其可以作為免疫增強劑應用于動物生產中。以達到提高飼料利用率、促進腸道蠕動、抑制胃腸道有害菌感染、增強營養成分吸收、促生長、提產量的目的。

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