黃芪多糖的研究進展

黃芪多糖的研究進展

黃鼠尾，又名黃鼠尾科植物，是中國傳統(tǒng)的中藥之一。主要產(chǎn)于山西省、黑龍江省、遼寧省等省，以及前蘇聯(lián)、朝鮮和蒙古的分布。黃芪味甘性溫,具有益氣補虛、托毒生肌、利水退腫的功效。黃芪的成分包括黃芪多糖(APS)、生物堿、黃酮、葉酸以及多種微量元素,其中黃芪多糖是主要成分,具有廣泛的藥理作用。黃芪不僅是一味常用的補氣藥材,而且還是一種功效顯著的食療藥材,具有藥食兩用的功效。食療中常以黃芪為主配以其他輔材,作為保健防病的食療配方。近年來,黃芪以其出眾的免疫調(diào)節(jié)功效贏得了越來越多的關注。1黃芪多糖含量黃芪多糖是黃芪有效成分中含量最多的一種,也是其主要的活性成分。從黃芪中分離純化得到的多糖多為白色粉末狀,其分子質(zhì)量從10~50kD不等,就目前的分析研究結果來看,主要包括葡聚糖、雜多糖、中性多糖和酸性多糖,其中葡聚糖又有水溶性和非水溶性兩種。黃芪多糖的組成較為復雜,并且其組分因品種和植物器官的不同有所差異。曾有報道比較過7種黃芪的多糖含量,其中東俄洛黃芪的多糖含量最多,其次為膜莢黃芪、毛果金黃芪和單蕊黃芪黃,多花黃芪的含量最少。另有研究測定比較了黃芪不同植物器官中的多糖含量,結果顯示多糖含量依次為:根>莖葉>種子。對黃芪多糖組成進行分析的報道較多,但原料和方法上的差異使得眾學者的分析結果不盡相同,這也證明了黃芪多糖組成上的復雜性。蔡亞平等利用高效凝膠滲透色譜輔助乙醇分級法按相對分子質(zhì)量的高低將黃芪多糖分為兩部分,其中高相對分子質(zhì)量的黃芪多糖結構復雜,難以確定空間化學結構式,而低相對分子質(zhì)量的部分集中顯示出單相對分子質(zhì)量的特征,純度高,具有較高的開發(fā)和研究價值。Tomoda等用十六烷基三乙基溴化胺處理,通過柱層析從膜莢黃芪中獲得1種果膠類多糖。Kajimura等分離得到了黃芪的強酸性多糖和弱酸性多糖。臨床研究和實驗表明,黃芪多糖能夠改善心、肝、腎臟的功能,調(diào)節(jié)血糖和血壓,增強機體免疫力,還具有抗氧化、抗病毒、防衰老的作用。其中黃芪多糖的主要生物活性是調(diào)節(jié)機體免疫力,并且黃芪多糖的其他生物活性很大程度上都基于其對機體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。2對免疫調(diào)節(jié)的作用黃芪多糖對免疫功能的調(diào)節(jié)作用不僅在于能夠增強免疫器官和細胞的功能,還能刺激細胞因子的釋放,影響神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡,促進相關基因的合成和表達。2.1對臟器的影響免疫器官分為中樞免疫器官和外周免疫器官,其中前者包括胸腺、骨髓(禽類為法氏囊),后者主要指脾臟、淋巴結等。研究表明黃芪多糖能夠作用于多種免疫器官,增加器官質(zhì)量,提高臟器指數(shù),還能夠促進部分臟器的發(fā)育。單俊杰等研究發(fā)現(xiàn)補充黃芪多糖能提高小鼠胸腺的質(zhì)量;胡曉燕等在對運動性免疫抑制調(diào)理研究中發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能拮抗遞增負荷訓練大鼠的胸腺萎縮;安松蘭等用不同劑量的黃芪多糖刺激環(huán)磷酰胺處理的小鼠,結果表明脾臟及胸腺指數(shù)均有增加;此外黃芪多糖還能促進雞法氏囊和脾臟的發(fā)育。2.2影響免疫細胞的變化2.2.1對雞的免疫作用黃芪多糖對特異性免疫細胞的影響主要體現(xiàn)在能增加B淋巴細胞和T淋巴細胞的增殖分化、提高漿細胞的分泌、增加血清抗體濃度、調(diào)節(jié)T淋巴細胞亞群的平衡等方面。有學者通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn),黃芪多糖可使小鼠漿細胞內(nèi)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張,抗體蛋白質(zhì)增多。邱妍等以雛雞為研究對象,發(fā)現(xiàn)黃芪多糖組雛雞的十二指腸和盲腸扁桃體中陽性漿細胞數(shù)量增多,并且HI抗體效價、CD3+和SIgA的含量也明顯高于對照組。此外,劉明研、魏鳳仙等分別以犬和豬作為研究對象,均發(fā)現(xiàn)經(jīng)過黃芪多糖處理,動物機體內(nèi)的免疫球蛋白數(shù)量增加。ShaoBaomei等研究發(fā)現(xiàn)脂多糖能夠抑制黃芪多糖與B細胞的結合,猜測兩者具有部分相似的結合位點,但認為黃芪多糖只能激活B細胞的增殖和細胞因子的釋放,而對T細胞沒有效果。宋淑珍等探討了黃芪多糖對健康成人的免疫力調(diào)節(jié)作用,實驗結果顯示服用黃芪多糖后體內(nèi)T輔助細胞和T抑制細胞(CD3、CD4/CD3)比值增高,T抑制細胞(CD3+、CD8+)水平下降。黃芪多糖也能夠增加雛雞體內(nèi)CD3+淋巴細胞數(shù),提高CD4+/CD8+比值。此外,黃芪多糖還能促進細胞表面黏附分子的表達,從而使得淋巴細胞與內(nèi)皮細胞黏附,增進淋巴細胞的再循環(huán)。2.2.2對雞細胞的作用NK細胞和巨噬細胞是機體非特異性免疫中的重要細胞。NK細胞通過分泌干擾素、IL-2等來調(diào)節(jié)免疫功能,研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠刺激NK細胞的增殖,同時還能增強其殺傷力。翁玲等對環(huán)磷酰胺化療后的小鼠注射黃芪多糖,結果表明黃芪多糖能夠增加NK細胞的活性。而黃芪多糖對巨噬細胞的激活作用主要表現(xiàn)在增加細胞數(shù)量,增強吞噬功能,促進細胞分化以及調(diào)節(jié)腹膜巨噬細胞分泌IL-2等方面,從而提高巨噬細胞殺滅和清除抗原的能力。紅細胞和樹突細胞(DC)具有抗原呈遞的作用,能夠?qū)乖M行識別和加工。黃芪多糖可增強這兩種細胞的功能,從而提高機體的非特異性免疫功能。王旭貞等以黃芪多糖作為免疫佐劑,接種于雛雞體內(nèi),結果顯示雛雞C3b受體花環(huán)率E-C3bRR和促進因子活性顯著提高,而免疫復合物花環(huán)率E-ICRR和抑制因子活性降低,顯著提高雛雞的紅細胞免疫功能。JiangJunbing等和LiHongquan等的研究也發(fā)現(xiàn)黃芪多糖對IBDV感染雛雞的紅細胞有類似作用。陳朝俊等通過對人單核細胞源樹突細胞的研究發(fā)現(xiàn),黃芪多糖可以促進DCs成熟,并增強其活性。ShaoPeng等的研究顯示黃芪多糖還可增長DCs的樹突結構。除此之外,黃芪多糖還能促進有關造血干細胞的增殖和成熟,刺激相關因子表達,從而促使血細胞再生,為免疫細胞的發(fā)育分化提供前期條件。另有資料顯示黃芪多糖還可能延緩記憶淋巴細胞的凋亡,延長其存活時間。2.3對免疫調(diào)節(jié)的作用黃芪多糖對細胞因子、信使物質(zhì)以及多種酶都有調(diào)節(jié)作用,但是對不同疾病機制的調(diào)節(jié)的作用有所不同。陳蔚等通過建立非肥胖糖尿病(NOD)小鼠模型研究了黃芪多糖對NOD小鼠T細胞亞群的免疫調(diào)節(jié)機制,黃芪多糖組胰島IL-1β、IL-2、IL-6、TNF-α、和INF-γ水平顯著下降,證明黃芪多糖能夠糾正細胞因子的免疫失衡狀態(tài)。YinXiaolin等則通過細胞培養(yǎng)和活體實驗顯示黃芪多糖能誘導膀胱上皮細胞中TLR4的表達,從而非特異性免疫應答。ZhaoLuhang等研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可誘導巨噬細胞產(chǎn)生TNF-α、GM-CSF并提高NO生成量。徐荔等也發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能抑制LPS誘導的巨噬細胞產(chǎn)生TNF-α、IL-1β和NO,提高機體抗炎癥反應。Ko等發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可通過調(diào)節(jié)鼠體內(nèi)的Th1/Th2的平衡,對腸黏膜起到一定保護作用。樊英等對刺參注射黃芪多糖溶液發(fā)現(xiàn)刺參體腔內(nèi)因子活性和含量均得到提高,包括溶菌酶、超氧化物歧化酶、堿性磷酸酶等。胡庭俊等則對小鼠進行了研究,結果顯示黃芪多糖能促進腹腔巨噬細胞NO的生成,明顯提升細胞蛋白激酶C的活性,并使淋巴細胞內(nèi)Ca2+水平升高。另有研究顯示將黃芪多糖添加至羅非魚飼料中進行喂養(yǎng),可提高羅非魚血漿中酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶和溶菌酶的活力。同時,羅非魚腸道中誘導型一氧化氮合成酶和生長抑素陽性細胞數(shù)量較對照組也有減少,其中生長抑素是神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡的重要介質(zhì),對胃腸道有廣泛的抑制作用。2.4對特異性抗體作用黃芪多糖的免疫調(diào)節(jié)作用還體現(xiàn)在能夠促進細胞中RNA、DNA和蛋白質(zhì)的合成,并調(diào)節(jié)有關基因物質(zhì)的表達。LiJiefeng等在探究黃芪多糖對接種口蹄疫疫苗豬的作用時發(fā)現(xiàn),黃芪多糖不僅能顯著提高特異性抗體的滴定度,還能促進INF-γ和IL-6mRNA的表達。YuanChuntao等也通過實驗發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠調(diào)控鯉魚頭腎中有關免疫基因的表達。朱培成等研究了斑禿患者服用黃芪多糖后的基因表達情況,結果提示黃芪多糖對轉錄因子T-bet及Th1型細胞因子基因的表達有抑制作用,能促進Th2型細胞因子基因的表達,使Th1型反應逆轉漂移向Th2型。另有資料表明黃芪多糖能抑制iNOSmRNA的表達,從而降低巨噬細胞NO的生成量。2.5預防雞雞雞中總經(jīng)濟污染除以上主要機制外,黃芪多糖還能提高機體的補體水平,增強抗氧化和抗病能力。肖嘯等對犬注射適量的黃芪多糖溶液,機體C3、C4補體水平顯著提高,并存在一定的劑量效應關系。李巨銀等研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖對雛雞的傳染性法氏囊病有一定的預防效果。黃芪多糖還具有一定的抗氧化和腫瘤抑制作用,能夠增加血清和肝、腎中抗氧化酶的活性,降低脂質(zhì)過氧化水平,從而增進免疫預防和監(jiān)視效果。除此之外,Cho等發(fā)現(xiàn)黃芪多糖還能恢復高齡小鼠體內(nèi)的淋巴細胞增生反應,從而表現(xiàn)出免疫恢復作用。3黃芪多糖的結構和制備方法黃芪多糖本身是一種混合物,其結構較為復雜,眾多學者對其結構的研究結果差異較大。LiShigang等通過傅里葉變換紅外光譜、核磁共振以及氣質(zhì)聯(lián)用等方法對黃芪多糖的結構進行了分析,結果顯示黃芪多糖是以α-(1-4)、α-(1-6)糖苷鍵連接而成的一種葡聚糖,LiRui等通過氣相色譜和紅外輻射分析也得到了類似的結構。李宏全等通過微波輔助提取技術從內(nèi)蒙黃芪中分離獲得了1種雜聚多糖,紅外光譜和核磁共振分析該多糖以葡萄糖為主,經(jīng)α-型糖苷鍵連接而成,HPLC分析單糖組成為鼠李糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖。JiangJunbing等對提取的黃芪多糖進行氣相色譜分析,結果顯示其單糖組成包括甘露糖、半乳糖、果糖、木糖和海藻糖,紅外光譜分析其主要結構由α-和β-型糖苷鍵連接而成YanHui等通過氣相色譜和傅里葉變換紅外光譜分析的黃芪多糖樣本以甘露糖為主要組成成分,并伴有葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖。盡管不同學者對黃芪多糖的結構分析有所差異,但綜合看來其組成單位主要包括葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、果糖、木糖、葡糖醛酸和半乳糖醛酸等,而這些單體主要通過α-(1-4)、α-(1-6)等α-型糖苷鍵進行連接,另外還有α-(1-2)、α-(1-3)、α-(1-5)糖苷鍵,β-型糖苷鍵較少。隨著黃芪多糖結構研究的深入和多糖改性熱潮的高漲,對黃芪多糖也展開了改性研究。有關多糖的改性方法有硫酸化、羧甲基化、乙?；?改性方法的不同對多糖活性的影響也不同,其中硫酸化修飾能有效提高多糖的免疫活性。目前黃芪多糖的改性主要是對其進行硫酸化或與金屬離子絡合。黃小燕等通過正交試驗優(yōu)化了黃芪多糖的硫酸化修飾條件,得出氯磺酸與吡啶體積比為1:6,95℃下反應1h的最佳條件,并認為硫酸化修飾黃芪多糖的抗病毒活性與硫酸基取代度相關。HuangXiaoyan等將硫酸化修飾與未修飾的黃芪多糖進行比較,結果顯示硫酸化黃芪多糖在提高抗體滴定度和促進淋巴細胞增殖方面的效果更好。施志玉等將3種不同的硫酸化黃芪多糖注射給14日齡的雛雞,并設未改性的對照組,結果顯示硫酸化的黃芪多糖在促進T淋巴細胞增殖和提高血清抗體效價等方面明顯優(yōu)于為改性組,并呈現(xiàn)出一定的劑量效應關系。其中尤以sAPS60的取代度最高(為1.545),活性最強。另外,龔曉鐘等還利用硒化劑SeOCl2對黃芪多糖進行了硒化改性,以樣品量(g)和硒化劑(mL)等比混合,反應48h為最優(yōu)條件,改性黃芪多糖的含硒量為16820μg/g,收率達85.8%。硒化黃芪多糖將有毒無機硒轉變?yōu)闊o毒有機硒,形成五元環(huán)的亞硒酸酯的結構。硒化黃芪多糖同時兼?zhèn)湮忘S芪多糖的生理和藥理作用,其生物活性高于未改性的黃芪多糖,更有利于機體的吸收和利用,小鼠藥效實驗也證明了硒化黃芪多糖有較好的安全性和免疫作用。此外,黃芪多糖與鉻的絡合還可增強其降糖效果。4不同劑量對黃芪多糖的協(xié)同作用黃芪多糖具有較好的免疫調(diào)節(jié)作用,在實際操作中發(fā)現(xiàn)許多因素都可能對其作用效果產(chǎn)生影響,主要表現(xiàn)在攝入途徑和量效關系方面。黃芪多糖的攝入途徑會影響其作用效果,唐雪明等發(fā)現(xiàn)對雞外周血中NK細胞活性的提高效果方面,注射攝入的黃芪多糖要優(yōu)于口服攝入。王學斌等則比較了黃芪多糖粉劑和注射劑的差別,結果表明就提高雛雞的脾指數(shù)、法氏囊指數(shù)以及EPRC形成率而言,粉劑的效果要優(yōu)于注射劑。而有報道顯示黃芪多糖對腹腔巨噬細胞的活化作用僅限于腹腔注射途徑。另外,劑量大小也會影響黃芪多糖的效果。ZhangNuowei等發(fā)現(xiàn)低劑量的黃芪多糖對小鼠的CD40、CD86有輕微抑制作用,而高劑量時則表現(xiàn)促進作用。多數(shù)研究也顯示黃芪多糖的作用效果在適當范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定的劑量反應關系。當黃芪多糖與其他中藥成分共同使用時,表現(xiàn)協(xié)同作用,從而優(yōu)化黃芪多糖的免疫調(diào)節(jié)效果。張善玉等就研究了黃芪多糖與人參總皂苷聯(lián)用的免疫調(diào)節(jié)作用,結果表明共同作用組的部分指標明顯高于黃芪多糖單用組。YanFei等的研究也顯示黃芪多糖與LFS(五味子)有協(xié)同作用。FanYunpeng等則用脂質(zhì)體包裹黃芪多糖,制成囊狀,結果顯示黃芪多糖的作用效果有所提升。此外,Kiyohara等從黃芪中分離出9種有效多糖成分,發(fā)現(xiàn)不同側鏈對集合淋巴結的免疫調(diào)節(jié)貢獻不同,同時半乳糖基側鏈的降解還會降低免疫調(diào)節(jié)效果。張恩戶等將分子質(zhì)量在21~41kD的黃芪多糖與其水解產(chǎn)物(分子質(zhì)量在10~21kD)進行比較,結果顯示水解后的低分子質(zhì)量的多糖產(chǎn)物在提高免疫低下小鼠淋巴細胞增殖和血清溶血素方面效果更加顯著,從而推測降解后的黃芪寡糖的活性要強于大分子的黃芪多糖。由此可見,結構上的差異也會造成免疫效果的不同。5在其他方面的用途黃芪多糖對分特異性和特異性免疫都具有調(diào)節(jié)作用,并且具有價格低廉、資源豐富、毒副作用小的優(yōu)點,隨著對其作用效果的研究深入而被應用于實際生產(chǎn)當中。黃芪多糖本身具有調(diào)節(jié)機體免疫力的作用,與疫苗共同使用不僅可以保護疫苗,還能增強疫苗的作用效果。有研究將黃芪多糖添加至對哮喘小鼠的特異性免疫治療(SIT),發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可增強SIT的效果。張競之等研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖能夠抑制TLR-NF-κB的表達,減輕該途徑介導的炎癥反應和免疫紊亂,進而保護高血壓患者血清損傷的血管內(nèi)皮細胞。昭日格圖等觀察了黃芪多糖對血脂異常志愿者的降血脂作用,結果不僅證明了黃芪多糖對人體無健康影響,還能輔助降低血清總膽固醇的含量。李豪俠對33例晚期胰腺癌患者注射黃芪多糖進行治療,多個指標顯示黃芪多糖有利于改善病患的生活質(zhì)量,提高了機體的免疫功能。陳增邊發(fā)現(xiàn)注射黃芪多糖能改善鼻咽癌放射治療患者的免疫功能。由此可見,黃芪多糖已成為一種有效的免疫佐劑和腫瘤治療的輔助手段而廣泛應用于臨床治療,充分發(fā)揮其安全性高、副作用小、適用面廣的特點。除以上用途,黃芪多糖還作為飼料添加劑和獸藥成分應用于養(yǎng)殖業(yè)中,不僅能促進畜禽的生長、提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì),還能有效防止畜禽疾病、降低發(fā)病率。同時黃芪多糖還