黃精多糖抗衰老的研究進展

李佳純 劉繼業

黃精作為中醫學中一味傳統中藥,按照傳統中醫理論,其具有補腎健脾、滋養氣血的作用。《名醫別錄》曰:“味甘,平,無毒”。主補中益氣,除風濕,安五臟。《日華子本草》曰:“補五勞七傷,助筋骨,止饑,耐寒暑,益脾胃,潤心肺”。因此,在臨床中通常作為一味補虛損的藥物。黃精多糖是從黃精中提取的有效成分,眾多文獻證實其在抗炎、抗癌、提高免疫力等方面具有多重功效,其抗衰老的作用更是被廣泛的研究,并印證了現代藥理學作用與古老中醫理論的一致性。本研究就黃精多糖抗衰老的研究進展進行綜述。

1 黃精多糖的生物學活性及化學結構

中醫藥在中國得到了廣泛的應用,被認為是最重要的治療手段。黃精是一種基于中醫理論應用的天然植物,包括多糖、糖苷、木質素、維生素、各種酸等多種成份,具有多種功能。而黃精多糖在其中發揮著重要作用[1]。

黃精多糖有許多生物學作用,如抗氧化和抗衰老。它還具有抗骨質疏松、營養神經、增強免疫力、抗糖尿病、抗疲勞和抗癌的作用[2]。黃精多糖已被證實可緩解疲勞和周身疼痛,治療糖尿病、咳嗽、功能性消化不良、生殖功能低下[3]。其水溶性提取物以毒性低而聞名,適合持續服用,且具有各種活性和效果[4]。黃精多糖還被發現是該藥甜味的主要貢獻者,其成分主要包括甘露糖、半乳糖、葡萄糖、果糖、阿拉伯糖和半乳糖醛酸,以及少量的木糖和葡萄糖醛酸[5-6],這使病人更容易服用[7]。

2 黃精多糖的藥理學作用

黃精多糖可以明顯降低骨骼肌和血清中丙二醛(MDA)濃度,降低自由基活性,增強超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性[8]。研究證實,黃精多糖可以保護人體臍靜脈脂多糖(LPS)誘導的內皮細胞損傷[9]。并且,一些實驗研究也證實,黃精多糖可以提高小鼠的免疫功能[10-11]。例如,與環磷酰胺相比,黃精多糖治療組表現出對RAW264.7巨噬細胞的天然吞噬作用[12]。此外,小鼠脾臟和胸腺指數的恢復速度顯著加快。同時,黃精多糖還可促進溶血素(一種特異性體液免疫功能指標)的形成,提高免疫抑制小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬活性[13]。 在抗菌和抗炎方面,黃精多糖同樣展示出不可忽視的功效。一項實驗研究表明,黃精多糖對大腸桿菌的最低抑菌濃度(MIC)為0.02 g/mL,對金黃色葡萄球菌的MIC為0.01 g/mL[14]。另一項實驗研究發現,黃精多糖可以抑制大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌,MIC分別為1.23 mg/mL、0.98 mg/mL和1.31 mg/mL[15]。

除了以上藥理學作用,黃精多糖還有抗虛弱以及抗衰老的作用。黃精多糖治療可降低血清乳酸和尿素氮水平,增加肝臟和肌肉糖原含量,所有這些都可減緩衰老[16]。黃精多糖不僅可以通過Ca2+超載增加小鼠腦細胞Na+-K+-ATP和Ca2+-ATP的活性以防止衰老,還可以降低脂質過氧化物(LPO)、脂褐素(LF)和B型單胺類氧化酶(MAO-B)的水平,從而增強身體的抗損傷和抗衰老作用[17]。同時,有文獻證明了衰老與衰老過程中線粒體DNA損傷和修復基因之間存在高度相關性。黃精多糖可以通過改善肝線粒體的能量代謝,減少DNA聚合酶γmRNA的表達,增強呼吸鏈酶復合物的活性[18]。此外,黃精多糖可增強自然更年期大鼠的抗氧化能力,改善其血脂代謝,從而延緩衰老[19]。

3 黃精多糖在抗衰老中的具體作用

衰老是伴隨生命發生、發展過程中的一種活動,是機體從構成物質、組織結構到生理功能的喪失和退化的過程[20]。在醫學上分為生理性衰老和病理性衰老,有時并不能完全區分開[21]。但無論衰老以何種形式表現,其都會影響病人尤其是老年病人的生活質量,加重共病狀態以及引發臨床負性事件的發生。而黃精多糖在抗衰老過程中對骨骼肌肉系統,心、腦器官及衰老相關基因的影響均較為顯著。

3.1 骨骼系統 骨質疏松是人體衰老過程中表現最明顯的一個變化,而黃精多糖在改善骨質、強壯骨骼方面具有重要作用。有研究表明,黃精多糖可以通過Hippo信號通路以及Wnt/β-catenin信號通路有效阻斷miR-1224的表達,進而抑制破骨細胞相關基因的上調[22]。Zeng等[23]通過給去卵巢鼠連續灌胃35 d黃精多糖后發現,高劑量灌胃組的大鼠骨Gla蛋白(BGP)、骨堿性磷酸酶(BALP)、酒石酸抗性酸性磷酸酶(TRAP)和TNF的表達水平明顯低于中等劑量灌胃組以及低劑量灌胃組。不僅如此,黃精多糖還可以通過增加β-catenin的核積累來促進骨間充質干細胞(BMSCs)的成骨分化。同時,黃精多糖可以上調核β-catenin,通過抑制糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)活性,并通過有效激活不依賴于低密度脂蛋白受體相關蛋白(LRP5)的Wnt信號傳導來預防骨質疏松[24]。無獨有偶,Du等[25]也發現黃精多糖可以抑制核因子κB配體受體激活劑(RANKL)誘導的破骨細胞生成,并對LPS誘導的體內骨溶解發揮預防性保護作用。這種作用還與β-catenin的核積累增加有關,導致破骨細胞相關基因的表達減少。總之,黃精多糖通過促進成骨細胞,抑制破骨細胞來達到治療骨質疏松的目的。

3.2 心和腦 人體衰老后,腦的認知與心臟搏動功能均有所下降。而黃精多糖對二者均有改善作用。Zhang等[26]給小鼠灌胃黃精多糖60 d后證實,灌胃組可改善大腦衰老過程中的認知功能,表現為逃逸潛伏期縮短和小鼠穿越平臺次數增加;與此同時,黃精多糖還可調整與神經突觸活性密切相關的9種微小RNA(miRNA)及2種環狀RNA(circRNA),進而改善神經調控網絡延緩腦衰老。隨后,在D-半乳糖誘導的小鼠心臟組織中觀察到不規則排列的心肌纖維,并且在D-半乳糖處理后心肌肌鈣蛋白T(cTnT)、肌酸激酶(CK)、p21和p53水平顯著升高[27]。口服黃精多糖可以減輕D-半乳糖誘導的心臟衰老和損傷[27]。此外,黃精多糖還降低了D-半乳糖處理的小鼠心臟活性氧(ROS)和MDA水平,并增加了SOD的水平。同時,黃精多糖也能抑制氧化應激引起的DNA損傷和脂質過氧化,表現為8-羥基脫氧鳥苷(8-OHdG)和4-羥基-2-壬烯醛(4-HNE)水平的降低。總的來說,黃精多糖通過抑制氧化應激減輕了D-半乳糖誘導的心臟衰老。

3.3 肌肉 人體的衰老往往伴有肌肉質量的流失,肌肉力量的減退。黃精多糖可以提高肌力,改善運動功能。Tang等[28]利用蛋白質組學分析來研究黃精多糖對吉西他濱加順鉑(GC)誘導的小鼠肌肉萎縮的影響和機制,發現黃精多糖可顯著減輕化療誘導的惡病質小鼠肌肉、器官的質量減輕和肌肉纖維萎縮。此外,黃精多糖抑制血清免疫球蛋白水平的下降和促炎因子IL-6的增加。蛋白質組學分析表明,黃精多糖有助于腓腸肌蛋白質代謝的穩態。二酰甘油激酶(DGKζ)和組織蛋白酶L(CTSL)被確定為黃精多糖的主要靶標,從而證實黃精多糖通過調節自噬溶酶體和泛素-蛋白酶體系統,對化療誘導的肌肉萎縮發揮抗萎縮作用[28]。

3.4 衰老基因 從微觀層面而言,衰老與某些基因的突變或者表達量的改變密切相關。最近的研究表明,Klotho基因和fbroblast生長因子-23(FGF-23)有一個共同的受體,與衰老密切相關,在腎臟和腦膜中高度表達,分別用D-半乳糖120 mg和黃精多糖100 mg干預大鼠,發現黃精多糖能提高大鼠的認知能力,逆轉大鼠腎組織的病理變化[29]。同時,其上調皮質中KlothomRNA和Klotho蛋白的表達,下調腎組織中FOXO3amRNA和p-FOXO3a的表達并抑制股骨中FGF-23的表達,進而起到延緩衰老的功效[29]。除此之外,黃精多糖還被證實可以激活與衰老關系密切的NRF2基因以及HO-1信號通路,上調SLC7A11/GPX4的蛋白質水平,進而發揮脂質抗氧化作用并減輕膜損傷,延緩中樞神經細胞的衰老并減輕細胞的凋亡水平[30]。

4 總結與展望

伴隨著人口老齡化不斷加劇,衰老以及由衰老引發的許多臨床負性事件已經越來越被人們所重視。在臨床中,我們也迫切需要找到一種行之有效的辦法來應對此類問題。而黃精多糖作為傳統中醫學與現代藥理學相結合的產物給我們提供了一個新的方向。許多基礎研究已經明確其可以改善多個組織和器官的衰老,但還有幾點不足也需要我們注意。第一,缺乏臨床試驗。目前,僅在動物體內證實有效,但沒有臨床試驗就沒有有效性與安全性的說服力。第二,如何提高其生物利用度。目前相關基礎研究比較缺乏,對于口服和靜脈注射等不同給藥方式還存在分歧。第三,在基礎研究上,還應對其產生療效的下游靶基因以及通路進行細致挖掘,從而完善其調控網絡。總之,黃精多糖的抗衰老作用給我們帶來了機遇,同時又讓我們遇到了更多的挑戰。日后應對黃精多糖進行更深入的研究以讓其在衰老的預防及治療中發揮更大的作用。