隋玉榮

(天津市藥品檢驗所，天津 300070)

多糖(polyasccharide)廣泛的存在于自然界中，是生命科學中除肽鏈、核苷酸鏈之外的第3種鏈狀生物大分子。多糖復合物的存在形式多種多樣，也決定了其化學結(jié)構(gòu)，性質(zhì)及生物活性的差異。多糖的糖鏈結(jié)構(gòu)的不同和改變在分子生物學中具有決定性的作用。另外，多糖的活性與物理性質(zhì)有著重要關(guān)系，其可參與細胞的多種活動，主要具有抗腫瘤、抗自由基活性、抗病毒、抗凝血、調(diào)節(jié)免疫、降低血糖、抗感染等生物活性，并且具有毒副作用低，臨床表現(xiàn)不良反應少。隨著化學和生物技術(shù)的飛速發(fā)展，其結(jié)構(gòu)、生物活性、藥理作用以及質(zhì)量分析控制的研究對于新藥的研發(fā)顯得尤其重要。

1 多糖的來源

多糖主要源于高等植物、動物細胞膜以及微生物細胞壁中。第一類植物多糖類藥物是我國研究最多、應用最早的藥物之一，廣泛的應用于各類疾病的治療當中。如：人參、枸杞、黃芪、當歸、海藻都含有多糖［1］。第二類動物多糖類代表的主要藥物有：取自動物的結(jié)締組織肥大細胞的肝素類、從動物軟骨中提取的硫酸軟骨素、取自黏液組織的透明質(zhì)酸和來源于動物甲殼的殼聚糖。作為新型的藥物替代品的主要是微生物多糖類藥物，應用廣泛，主要代表的包括銀耳多糖、香菇多糖、猴頭菌多糖等。據(jù)統(tǒng)計，迄今為止已有300多種多糖類化合物從天然產(chǎn)物中分離出來，其中植物的水溶性多糖成為現(xiàn)代生命科學研究的重點和熱點之一。

2 多糖結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系

多糖是由多個單糖分子通過糖苷鍵連接而成的，含有20個以上糖基的糖鏈可形成直鏈多糖、支鏈多糖、環(huán)狀多糖。多糖的結(jié)構(gòu)可分為四級結(jié)構(gòu)，活性與這些結(jié)構(gòu)包括硫酸基數(shù)量、位置、糖苷鍵組成、支鏈分支度、聚合度、金屬離子絡合、空間構(gòu)象、分子修飾有很大關(guān)系。當其中任意的組成發(fā)生變化，其活性可能相應的改變，如抗腫瘤活性的多糖類物質(zhì)經(jīng)過硫酸酯化結(jié)構(gòu)修飾后，其抗腫瘤活性增加。每一因素對多糖活性有不同程度的影響，糖苷鍵的類型、糖苷鍵的連接方式對活性的貢獻較大。具有抗腫瘤活性的多糖所具有的高級結(jié)構(gòu)(尤其是空間構(gòu)象)，由于受到測試手段的限制，目前研究較少，未來具有很大的研究空間。如白術(shù)多糖，熟地黃多糖的研究日漸增多，但作用機制尚不清楚［2，3］，包括最近備受追捧的石斛多糖具有顯著的抗氧化、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫及降血糖等生理功能，但石斛多糖結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系仍未確立［4］。

3 多糖物理性質(zhì)與活性關(guān)系

多糖的物理性質(zhì)是直接影響其生物活性的一個指標，如溶解度、黏度、分子大小等。

3.1 溶解度 有些多糖如茯苓多糖，不溶于水基本上無抗腫瘤活性，沒有抗癌作用。但水解產(chǎn)物或經(jīng)功能團鍵合后的多糖，如甲基化，羧基化的改變將增加其水溶性，即擁有了強抗腫瘤活性［5］。

3.2 黏度 多糖的黏度是臨床上影響藥效發(fā)揮的關(guān)鍵控制因素之一，與多糖藥物的吸收有極強的相關(guān)性。大分子裂褶多糖，因高黏度而無法應用于臨床，在不改變其基本重復結(jié)構(gòu)基礎上，經(jīng)過解聚，降低分子量和黏度，而保持抗腫瘤活性，成為具有應用前景的抗腫瘤藥物。

3.3 分子量 分子的大小是多糖具備生物活性的必要條件。多糖進入生物體內(nèi)發(fā)揮生物學活性是進入多重細胞膜起效的過程。以分子量表示分子的大小，其分子量與體積，直接影響著藥效。但當分子量低至無法形成產(chǎn)生活性的聚合結(jié)構(gòu)時則失去了藥理作用。硫酸酯化多糖的相對分子量在一定范圍時，能夠抑制HIV誘導的合胞體的形成，抗病毒活性指數(shù)最大;當分子量超過一定值后活性將會呈下降趨勢。分子量影響了多糖的空間結(jié)構(gòu)，從而導致活性的改變［6］。

4 多糖的藥理作用

4.1 抗腫瘤活性 多糖類藥物的起效途徑主要是通過刺激機體的各種免疫活性細胞的成熟、分化和繁殖，恢復機體免疫系統(tǒng)的平衡，進而吞噬、消除癌細胞或誘導腫瘤細胞凋亡。臨床常見的有香菇多糖。其制劑香菇多糖注射液聯(lián)合化療用藥，治療肺癌晚期患者改善和提高生存期質(zhì)量［7］。山藥多糖主要體現(xiàn)在增強免疫活性細胞的質(zhì)量和數(shù)量、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、抑制腫瘤血管內(nèi)皮細胞的生長，在放化療期間的輔助作用［8］。枸杞多糖能夠拮抗順鉑誘發(fā)的細胞毒性，可作為抗腫瘤的輔助治療［9］。本文所探討的具有抗腫瘤作用的多糖種類繁多，高等真菌細胞壁中的β-D-葡聚糖活性最顯著，并且具有對機體細胞無直接細胞毒作用的優(yōu)點：如云芝多糖K、冬蟲夏草多糖等。植物性多糖包括銀杏葉多糖、甘草多糖、當歸多糖、蘆筍多糖。另外還有刺參酸性多糖、海藻多糖，對乳腺癌有很強的輔助治療作用［10］。

4.2 抗病毒活性 多糖因為大多由葡聚糖組成，而且葡聚糖主鏈上的-1，3糖苷鍵和支鏈上的-1，6糖苷鍵為基本結(jié)構(gòu)。所以對艾滋病、皰疹及流感病毒等具有良好的抑制作用。例如大蒜多糖通過抑制抗原的表達、合胞體的形成、抑制逆錄酶活性和增強免疫系統(tǒng)功能，起到抗艾滋病病毒作用。香菇多糖、裂褶菌多糖同時兼具有抗癌和抗病毒活性，同右旋糖酐、木糖等一樣在硫酸酯化后均有明顯的HIV-1抑制活性。而很多種類的海藻硫酸酯多糖也有很強的抗病毒HIV-1活性［11］。

4.3 抗氧化作用多糖 抗氧化是和人們生活生命密不可分的，也越來越引起廣泛的關(guān)注，天然多糖通過提高抗氧化酶的活性、清除自由基等氧化物而發(fā)揮抗氧化、抗衰老等作用，劉志國等研究芡實多糖取物可以清除竭性運動后產(chǎn)生的自由基提高機體的運動能力［12］。枸杞多糖是枸杞果實中的活性成分之一，具有卓越的抗氧化功效［13］，在抗氧化治療的同時可以減少糖尿病并發(fā)癥。石榴皮多糖提取物具有較強的還原力和清除DPPH自由基能力［14］。

4.4 免疫調(diào)節(jié)作用 在免疫治療中多糖是一種無細胞毒的免疫促進劑。多糖的免疫調(diào)節(jié)方式主要通過促進細胞因子生成;激活NK細胞和T、巨噬細胞和T、B淋巴細胞;激活補體系統(tǒng);促進抗體產(chǎn)生等［15］。具有免疫調(diào)節(jié)活性的多糖大多常見并被廣泛應用除了黃芪、人參、靈芝、黨參、銀耳、冬蟲夏草等各種物質(zhì)所含的多糖［16］，最典型的代表是香菇多糖，動物試驗中還具有免疫調(diào)節(jié)治療小鼠瘧原蟲［17］和微生態(tài)菌群失調(diào)的功能［18］等多重功效。

4.5 抗輻射作用 菌類多糖作為抗輻射保護劑的應用具有很大的研究前景。實驗表明：冬蟲夏草多糖能提高全身照射一次γ-射線的小鼠的保護指數(shù)，對小鼠脾臟和血小板數(shù)量及血小板超微結(jié)構(gòu)均有一定的保護作用。黃蘑多糖的輻射防護效果與人參多糖相似，它可以明顯提高抗突變、抗幅射、抗遺傳損傷作用［19］。

4.6 抗凝活性 多糖抗凝活性與分子量，硫酸根的取代位置和含量有關(guān)。對多糖抗凝機制研究最多的是肝素，肝素含有獨特的五糖結(jié)構(gòu)，是一類重要的抗凝血藥物，低分子量肝素相對分子量范圍在1000～10 000，具有較強的抗Xa作用和較弱的抗Ⅱa作用，臨床用藥主要是在抗血栓及抗腦缺血方面，可以降低肝素帶來的出血及血小板減少等副作用。如黑木耳多糖是具有抗凝血功效的代表［20］。

4.7 降血糖、降血脂活性 大多數(shù)真菌多糖降血糖作用主要是加速肝臟的葡萄糖代謝及外周組織對葡萄糖的利用、降低對葡萄糖的吸收等。如殼聚糖不但具有降血糖、降血脂作用，還能調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，恢復胰島素的分泌，山藥多糖則可以提高受損的胰島B細胞的功能［21］。另外還有很多兼具降脂降糖作用的如：猴頭多糖、木耳多糖、銀耳多糖、西洋參多糖。

4.8 其他作用 黃精多糖可以改善大腦功能，進而提高記憶能力土黨參多糖可抗疲勞［22］，桑葉多糖可抗肥胖［23］。多糖作為介質(zhì)也是一種重要的分離載體，如葡聚糖、瓊脂糖等。殼聚糖可以用于眼科藥物載體和人工淚液，殼聚糖納米粒還是一種有潛力的DNA口服給藥載體［24］。而負載多西紫杉醇(DTX)的透明質(zhì)酸，可提高化療藥對腫瘤細胞的選擇性殺傷力［25］。

5 多糖類藥物的質(zhì)量分析

《中國藥典》2005年版二部及局頒標準第九冊和第十六冊收載多糖類藥品43個品種。2010年版《中國藥典》收載多糖類藥物18個品種。多糖類藥物的質(zhì)量分析主要以理化分析為分析手段，來評價多糖類藥物的質(zhì)量優(yōu)劣。目前多采用物理和化學方法相結(jié)合進行多糖結(jié)構(gòu)的測定。首先多糖結(jié)構(gòu)的深入研究，可進一步指導多糖類新藥的發(fā)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)分析的方法除儀器分析如紅外、核磁、質(zhì)譜、氣相、紫外等，還有酸、堿水解降解、過碘酸的氧化、甲基化反應等化學方法以及酶解法、放免法等［26］。

5.1 分子量及其分布測定 分子量測定作為多糖類藥物的重要質(zhì)控指標已經(jīng)引起廣泛的重視，《中國藥典》收載了分子排阻色譜法測定。但采用最多的是HPGPC法具有操作簡單、快速、重復性好和樣品用量少等特點，在多糖的質(zhì)量標準中常采用，而和小角度激光散射儀(LALLS)聯(lián)機，是目前測定多糖分子量及分布最理想的方法［27］。

5.2 含量測定 含量測定是質(zhì)量標準中最主要的質(zhì)控項目，由于目前缺乏標準品還不能使用HPLC和LPCE直接測定多糖含量。大多所采用的生物效價、元素含量測定法、單糖比色法，專屬性不高［28］。實驗室控制分析法中常常采用二硝基水楊酸法、苯酚硫酸法［29］等。

6 多糖及多糖類藥物研究前景與展望

多糖類化合物的研究目前遠遠滯后于蛋白質(zhì)和核酸，藥理，藥效，結(jié)構(gòu)等方面的資料欠缺，自然界中含有多糖物質(zhì)的種類眾多，不同的產(chǎn)地，不同的部位含量不同［30］，給獲得單一高含量組分的多糖帶來直接影響。

隨著多糖類藥物由研發(fā)向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的進程加快，多糖類藥物研究已從一般藥效學研究逐步的向分子作用機制研究深入進行，從分離和分析技術(shù)的更新，到新的分析方法和計算機輔助藥物設計的應用，通過構(gòu)效關(guān)系研究的升級進行結(jié)構(gòu)修飾、降解，改進多糖的理化性質(zhì)和生物活性［28］開發(fā)低分子和寡糖藥物、海洋資源，尋找到高效的活性多糖。

現(xiàn)在，多糖已成為天然藥物及保健品研發(fā)中的重要組成部分，位居世界排名前十大制藥公司中的九大公司都有糖類藥物研發(fā)，多糖作為天然的、新型的、高效低毒藥物，在提升醫(yī)學理論和藥物創(chuàng)新的研發(fā)方面，特別是在威脅人類生命的疾病治療中具有廣泛的發(fā)展前景。

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