黎 晨，尤培蒙，王晨曦，何俊霞，肖文媛，郭 忠

(西北民族大學 醫(yī)學院，甘肅 蘭州 730030)

黃芪(Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.)，又名綿芪，是一種豆目蝶形花科山羊豆族黃芪屬的多年生被子植物，原產于中國的東部和北部[1].黃芪多糖(Astragalus polysaccharides)，簡寫為APS，是從黃芪的莖稈或干燥根系中分離提取出的一種具有生物活性效應的水溶性雜多糖,其成分復雜多樣，各個單體多糖之間主要由α-型糖苷鍵連接而成的高分子碳水化合物，主要包括葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖等.其結構范圍從線性到高度分支不等，一般公式為Cx(H2O)y.在水解時可被分解為單糖或低聚糖并存在于植物種子、莖葉、細胞壁和動物細胞的體液等.研究表明[2,3,4]，黃芪多糖具有的抗氧化、免疫調節(jié)降血糖等顯現或潛在藥理作用在疾病治療與預防、藥物的研究中發(fā)揮著重要的推進作用.氧化應激在許多疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用.因自由基的清除和活性氧的激活，各種信號通路可保護組織細胞免受氧化應激損傷，于是相關抗氧化損傷作用的抗氧化劑便應運而生.這些抗氧化劑可能是內源的，也可能是外源性的，其中黃芪被認為是強大的潛在外源性抗氧化劑.筆者擬對黃芪多糖的抗氧化作用及其可能的分子機制展開綜述，為黃芪多糖成分的深層次研究及利用提供參考.

1 概述

氧化損傷引起的應激反應(Oxidative Stress)可誘導激活體內活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)的產生，其在各種病理條件下均有一定的致病作用[5].活性氧可作為一種信息傳遞信使，當生理水平較低時，發(fā)揮細胞內信號傳遞和調節(jié)的作用.過量ROS可抑制相關蛋白功能，誘導細胞大分子氧化應激，加速細胞死亡[6].活性氧增加或抗氧化能力降低、細胞內氧化還原平衡的破壞和脂質、蛋白質或DNA的不可逆氧化修飾可引起氧化應激誘導的細胞凋亡信號[7].體外抗氧化活性表明，黃芪多糖對活性氧、DPPH自由基、超氧陰離子及過氧化氫具有相對較強的清除能力.還能防止運動過度引起的衰老和疲勞所引起的氧化應激，提高氧化應激酶的活性[8].

2 抗氧化作用機制

2.1 NRF1、NRF2/ARE信號通路

通過NRF1信號的積聚可抑制ROS介導的心肌細胞(HCMS)凋亡作用，Zhang等用PAL(棕櫚酸酯)與APS聯合應用,經PAL處理后，HCMS中ROS水平明顯升高.APS處理后可顯著抑制棕櫚酸誘導ROS的產生，降低早期凋亡細胞的百分率.NRF1表達過度可減輕由ROS誘導的心肌細胞毒性，并增加心肌細胞中SOD1和SOD2的表達.說明APS可以通過減少活性氧和NRF1在HCMS中的積累來部分改善PAL誘導的心肌細胞毒性[9].通過給予大鼠APS注射后檢測MDA、ROS、TNF-α、ROS蛋白表達、RNS蛋白表達、Keap 1 mRNA表達、Maf mRNA表達與空白對照組均有顯著性差異，左心室收縮壓(LVSP)、左心室舒張壓(LVEDP)表達均增高且與Keap1-Nrf2/ARE信號通路激活程度呈正相關，提示APS抗氧化能力和改善心功能作用可能與激活NRF2/ARE信號通路的表達密切相關[10].

2.2 P13K/Akt/eNOS信號通路

Zhou等[11]用APS處理心肌微血管內皮細胞(MMECs)后，通過檢測發(fā)現細胞凋亡率降低，細胞存活率、NO含量及信號通路相關蛋白表達增加，說明APS可通過介導PI3K/Akt/eNOS信號通路來改善氧化應激所致損傷.Liu D等[12]發(fā)現,硒化APS(sAPS)對氧化應激誘導的豬圓環(huán)病毒2型(PCV 2)復制有保護作用，能顯著抑制HO激活的自噬，增加Akt和mTOR的磷酸化，特異性磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)抑制劑LY 294002可明顯減輕SAPS對自噬和PCV 2復制的影響.另有研究表明，阿霉素可降低心肌細胞活力，誘導C57BL/6J小鼠心力衰竭，同時促進ROS的生成和凋亡平衡速率，但APS可通過p38MAPK和AKT通道激活來明顯地抑制和減輕這種作用[13].

2.3 NF-κb信號通路

Liu等[14]報道，通過APS預處理的電離輻射(IR)，發(fā)現小鼠體內天冬氨酸轉氨酶、NF-κB表達、丙氨酸氨基轉移酶和乳酸脫氫酶水平顯著下降，抗氧化酶含量增高，且表現出對IR誘導的硫代巴比妥酸反應物質增加均有一定的抑制作用.而IR處理可致超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽活性降低.Farag MR[15]等用APS處理大鼠替考米星(TIL)中毒發(fā)現,APS可使中毒大鼠的休克蛋白70(HSP 70)和核因子κB(NF-κB)相關的mRNA表達增多，進而阻斷Nrf 2/HO-1介導的應激反應，達到減輕氧化損傷的目的.在豬圓環(huán)病毒2型的研究中，Xue等[16]還報道了在PCV 2感染前加入APS可顯著降低PK15豬腎細胞的PCV 2基因復制量、感染細胞數、丙二醛水平、活性氧含量和NF-κB通道活性，相反可使PK15細胞的GSH含量增加，SOD活性升高.LPS作為一種NF-κB激活劑，可降低APS對PCV 2復制的抑制作用，而BAY 11-7082作為NF-κB抑制劑，可增強APS對PCV 2復制的抑制作用.提示APS可通過降低氧化應激反應和抑制NF-κB信號通路來抑制PCV 2基因復制.

2.4 AMPK通路

張玲等[17]研究用同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)對人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)損傷后發(fā)現，Hcy+APS處理組比Hcy處理組活性氧的活性明顯提高，且AMPKα蛋白水平亦明顯升高；宋杰等[18]用APS處理游離脂肪酸誘導人臍靜脈內皮細胞損傷結果提示，游離脂肪酸+APS組的蛋白激酶(p-AMPK)、NO含量和一氧化氮合酶(p-eNOS)水平相比，對照組明顯降低，提示APS可能通過激活AMPK信號通路來抑制游離脂肪酸對HUVEC細胞的氧化損傷作用[19].

2.5 Caspase-3信號通路

Yu等[20]研究表明，APS可通過調節(jié)Bax/Bcl-2比值來抑制H2O2誘導的細胞凋亡和Cyt-C細胞色素的釋放，并反過來抑制caspase-3信號通路.結果表明,細胞內的Bax/Bcl-2比值增大，說明APS預處理后能降低C2C12成肌細胞的凋亡率.Xie等[21]發(fā)現APS可通過降低ROS活性、Ca2+、MDA和Bax表達水平，進而抑制caspase-3蛋白酶通道活性，提高了NO含量、SOD活性及Bcl-2、PI3K和磷酸化AKT水平，從而保護Na2S2O4導致的人心肌微血管內皮細胞(HCMECs)缺氧后復氧損傷.另外，APS處理可抑制db/db小鼠心臟的細胞凋亡和ROS的生成，改善其血流動力和超微結構.另外，APS還可調節(jié)氧化靶基因的蛋白表達，抑制db/db小鼠心臟促細胞凋亡靶基因Bax、Bcl-2和caspase-3表達，增強GPX基因表達，降低SOD 2活性和過氧化氫酶水平[22].

2.6 相關蛋白調節(jié)

Chen W等[23]發(fā)現APS預處理對高糖誘導SOD 2沉默的H9C2大鼠心肌細胞的線粒體超微結構具保護作用，減少細胞凋亡、細胞超氧化物歧化酶(DHE)的產生，降低胞質蛋白硝基酪氨酸的氧化損傷和細胞核氧化應激(8-OH-DG)，同時誘導SOD 2酶活性和蛋白水平的升高.鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病小鼠，APS可提高小鼠的SOD 2蛋白含量和酶活性，減少CSPC的ROS生成[24].Chen J等[25]報道加入200 mg/L的APS能顯著提高H2O2處理后的MRC-5(人胚肺成纖維細胞)APE/Ref-1和TRX的蛋白水平，降低8-OH-DG的含量和MRC-5細胞的凋亡，提高了細胞存活率.提示APS能促進損傷后MRC-5細胞內APE/Ref-1和TRX的表達，減輕氧化損傷.

2.7 其他

除上述信號通路外，仍然還有其他抑制氧化應激損傷的途徑.研究報道，APS還可通過ErbB/AKT信號通路[26]、提高細胞抗氧化能力和NO的生物利用度[27]來減輕外源性及內源性因素的氧化損傷.

相關研究表明[11]，APS不僅能減輕氧化應激導致的損傷，還可減輕缺氧誘導的組織細胞損傷.有報道稱[28]，與常氧組相比，用APS預處理后進行缺氧造?？纱龠MmiR-138的表達，抑制JNK和p38-MAPK通路.提示APS對神經干細胞缺氧損傷的保護作用可能與通過促進miR-138表達和抑制JNK和p38-MAPK通路有關.

3 結論

綜上所述，黃芪多糖關于抗氧化作用分子機制方面的研究已經取得一定的成果.上述對NRF1、NRF2/ARE、P13K/Akt/eNOS、NF-kb、AMPK/PKC通路的研究已經比較深入，能直接說明該通路有無抗氧化作用以及作用程度和相關影響因素等.但是，仍有其他通路的研究仍然處于萌芽階段，如AKT Foxo1通路[29]只是從小鼠的生存情況側面提示其可能減輕氧化損傷的作用，而無實際的數據能夠證明該通路的激活或抑制與抗氧化損傷是否相關，也沒有闡明其相關機制.所以，可對提示有抗氧化損傷作用的通路進行更深入的定性定量研究，從而能確切地說明該通路的抗氧化作用機制以及其發(fā)揮作用的相關分子表達.

另外，目前大多數的研究數據皆從實驗動物的試驗結果中得出.今后的研究中如果從人體中分離出相應細胞組織進行黃芪多糖的抗氧化作用研究會更具臨床意義.

4 展望

除了對多糖分子相關藥理作用機制的研究之外，還可探究結構的改變會對生物活性有無影響.更重要的是，加大體外試驗力度，闡明多糖藥理作用對機體確切的療效情況.明確多糖對人體有無其他不良反應，并考慮如何消除其不良反應，從而不影響其療效，加快多糖進入臨床使用的進程，對已知的副反應進行相應的處理并減輕或消除其不良反應.