2023年药用植物硒多糖的研究进展.docx

药用植物硒多糖的研究进展 药用植物硒多糖的研究进展 本文关键词：多糖，研究进展，药用植物 药用植物硒多糖的研究进展 本文简介：：硒多糖是一种通过多糖与硒的结合且具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物。硒多糖的生物活性普遍高于硒和多糖，且更易于被机体吸收和利用，因此硒多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等方面具有广泛的应用。由于硒多糖独特的药理活性，药用植物硒多糖也因此逐渐成为研究热点。但是目前已发现的硒多糖种类较少，同时 药用植物硒多糖的研究进展 本文内容： 　　：硒多糖是一种通过多糖与硒的结合且具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物。硒多糖的生物活性普遍高于硒和多糖， 且更易于被机体吸收和利用， 因此硒多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等方面具有广泛的应用。由于硒多糖独特的药理活性， 药用植物硒多糖也因此逐渐成为研究热点。但是目前已发现的硒多糖种类较少， 同时其多糖的结构十分复杂， 对硒多糖化学结构以及体内作用机制尚不完全清楚， 仍有待进一步的研究。该文系统的介绍了药用植物硒多糖的主要来源， 以及已发现的药用植物硒多糖的主要结构及其生理活性， 旨在为硒多糖的进一步研究和应用提供理论依据。 　　 　　关键词：硒多糖； 药用植物； 生理活性； 抗氧化； 抗肿瘤； 　　 　　药用植物是指含有防治疾病的特殊化学成分 （生物活性化合物） 且具有一定医疗用途的植物[1].多糖为药用植物的主要活性成分之一， 它可以通过与硒的结合形成同时具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物--硒多糖。硒多糖在抗氧化、抗肿瘤、提高机体免疫力、降血糖血脂、抗重金属、抗菌等方面具有广泛的应用， 但其化学结构具有复杂性、来源具有多样性， 因此药用植物硒多糖成为了研究热点和难点。本文将从药用植物多糖的来源、纯化别离、结构及其生理活性等方面进行综述， 旨在为硒多糖的进一步开发和利用提供参考依据。 　　 　　1 药用植物多糖研究 　　 　　药用植物中有效化学成分十分复杂， 主要有生物碱、苷类、多糖、氨基酸、蛋白质和油脂等。它们各具有特殊的生理功能， 其中很多是临床上的重要药物。随着分子生物学的开展， 科学界逐渐认识到多糖、蛋白质和多核苷酸是极为重要的生物大分子， 在生物体生长发育中起着重要的作用。其中以多糖为主要活性成分的药用植物作为食品和药品的应用较为广泛， 特别是在中国、韩国、印度、非洲等地。除此之外， 在一些西方国家的局部处方药中也含有具有药效的多糖成分。 　　 　　自20世纪50年代发现真菌多糖具有抗癌效果以来， 人们从化学、物理学、生物学等方面对多糖开展了多角度的研究工作。1984年Stimpel等发现从一种在北美长期作为治疗流感和伤口愈合补救剂的传统植物紫锥菊Echinacea purpurea中获得的多糖可以调节巨噬细胞免疫活性[2].此后， 从植物特别是药用植物中提取和别离出的一些具有生物活性的多糖在药理学和生物化学领域引起了极大的关注。由于多糖具有不同的生理功能， 因此在医药、组织工程和再生工程领域具有很大的潜在应用价值[3]. 　　 　　自然界中广泛存在的植物多糖构成了一个庞大的生物聚合物家族， 几乎所有的生物体中都存在多糖， 包括动物、植物、真菌等[4].到目前为止， 多糖在药用植物方面的研究较为广泛， 因为从药用植物中提取的水溶性多糖来源广、毒性小， 是最有药用价值的一类多糖。目前关于药用植物多糖的研究。 　　 　　根据表1可知， 药用植物多糖的研究主要在于分析多糖的生理活性及单糖组成成分等方面。此外， 目前的药用植物多糖主要为真菌源和植物源两种。真菌源多糖主要来源于真菌的子实体和菌丝体， 植物源多糖主要来源于植物的根、果实及其他器官。真菌源多糖的研究主要集中于子囊菌门和担子菌门， 植物源多糖的研究主要集中于百合科、兰科及五加科植物等。 　　 　　多糖是一类天然高分子化合物， 是构成生命的四大根本物质之一， 与维持生物机能密切相关。多糖是由醛糖或酮糖通过糖苷键连接在一起的多聚物， 糖苷键分为α型和β型2种。多糖的结构可以分为一级、二级、三级和四级结构[72].多糖作为生物效应调节剂， 主要是影响巨噬细胞、白细胞和淋巴细胞的免疫调节作用[73], 同时多糖还在RNA、DNA和蛋白质合成， c AMP和c GMP含量的调节， 抗体以及干扰素的诱生等方面发挥作用[74].此外， 药用植物多糖相对无毒， 不会引起显着的副作用， 十分适合药用[75].因此， 具有药理活性多糖的含量被认为是天然产物药用价值的指标之一。 　　 　　2 药用植物硒多糖 　　 　　硒是一种动植物必需的微量营养元素， 能构成假设干氧化物的活性中心， 有促进体内过氧化物的分解、保护细胞膜结构和功能的作用， 还具有去除体内自由基、抗癌、增强人体免疫力、拮抗重金属毒性等生物功能。人体的许多疾病都与缺硒有关， 例如克山病、心脑血管疾病、癌症、糖尿病等[76].因为硒不能在体内合成， 必须从食物中摄取， 所以人体缺硒现象非常普遍。中国是世界上缺硒最严重的国家之一， 约有1亿多人口因膳食结构中硒含量缺乏使得人体处于低硒状态[77].因此， 适当改善人体硒的摄入状况， 有助于人体长远的健康， 尤其是可以减少罹患癌症的风险。动、植物中的硒主要是有机硒， 包括硒蛋白、硒多糖和硒-t RNA等， 人体对有机硒的吸收和利用远远大于无机硒， 体内具有活性的形式也是有机硒[78].研究说明， 有机硒在生物体内停留时间较长， 在人体硒营养状况良好的情况下， 有机硒可贮存起来；当人体硒营养摄入缺乏时， 贮存的有机硒能够补充到生理代谢中， 从而满足人体对硒的需求。目前对于硒蛋白的研究较为透彻， 硒代半胱氨酸的研究发现， 硒结合到半胱氨酸的关键位置上可以显着改变蛋白质的酶功能， 揭示了它在生物体中具有提高相关酶活性等重要作用[79].但硒多糖有效成分结构和药理机制尚不明确。我国有极为为丰富的中草药资源， 富硒中草药的研究早有报道。使用富硒植物产品， 如富硒中药弥补人体硒缺乏现象， 不失为人们防病治病平安有效的途径[80].近年来， 含硒药物及保健品的开发也逐渐成为当今医药界的新趋势。 　　 　　硒多糖是一种通过多糖与硒的结合同时具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物。将多糖与硒有机结合形成的硒多糖不但把无机硒转化成了有机硒， 其化学结构也有别于普通多糖， 形成了特殊的硒氧键， 其生物活性普遍高于多糖和硒， 而且更易被机体吸收和利用[81].硒多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等方面具有广泛的应用[82].由于硒多糖独特的药理活性， 药用植物硒多糖已逐渐成为了研究热点。因此， 中草药有机硒资源的开发或以中草药为载体将无机硒转化成高效有机硒的相关研究有待进一步开展。 　　 　　3 硒多糖的来源及别离纯化 　　 　　植物或微生物中硒多糖的含量较低， 目前人们主要通过以下两种方法获得较高含量的硒多糖：人工硒处理获得富硒植物从而形成天然硒多糖和利用多糖硒化获取人工硒多糖[83]. 　　 　　3.1 富硒植物天然硒多糖 　　 　　在富硒的环境下， 真菌和植物通过特殊的代谢途径可以利用环境中的无机硒合成天然有机硒， 如在适宜培养条件下将无机硒添加到真菌、藻类等的培养基中， 通过真菌、藻类等的生长代谢， 对硒进行富集和生物转化来获得硒多糖。除此之外， 还可以通过施用硒肥来提高谷物等农产品和食品中的含硒量， 或在作物生长期喷洒硒盐化合物等， 使无机硒盐在植物体内转化为有机硒。目前成功获得的天然硒多糖包括灵芝硒多糖、香菇硒多糖、螺旋藻硒多糖、箬叶硒多糖、大蒜硒多糖和黑木耳硒多糖等。 　　 　　3.2 人工硒化合成硒多糖 　　 　　多糖类物质含有多种基团， 如羟基、醛基和酮基等， 这些基团能够和其它化合物发生反响， 为多糖的合成或硒化修饰提供根底。目前人工合成硒多糖主要有3种方式：一是在温和条件下使用单体硒、亚硒酸或亚硒酸钠等对多糖进行硒化修饰[84];二是利用化学性质活泼、具有酰氯结构的二氯氧化硒 （Se OCl2） 作为硒化试剂[85];三是将含硒的功能基团接到多糖分子上[86], 如氧化吡啶法、硝酸-亚硒酸钠 （HNO3-Na2Se O3） 和乙酸-亚硒酸钠 （CH3COOH-Na2Se O3） 法等。HNO3-Na2Se O3法因反响条件简单、硒化效率高而成为多糖硒化常用方法。目前人工合成的硒多糖主要有硒化卡拉胶、硒化角叉菜胶、以黄芪多糖和硒化试剂Se OCl2合成的黄芪硒多糖、以亚硒酸和甘草多糖制备的甘草硒多糖、以酰氯和麒麟菜多糖醚化而获得的硒醚类硒多糖等。 　　 　　3.3 硒多糖的别离纯化 　　 　　大多数植物细胞壁较为牢固， 为了能够充分提取硒多糖， 首先将枯燥后植物材料粉碎。由于植物细胞组织外大多有脂质包围， 提取前需用一定量的有机溶剂通过索氏提取器进行脱脂处理， 常用的有机溶剂为石油醚和乙醚等。硒多糖的脱脂处理常用石油醚回流提取两次， 至溶液无色为止， 将脱脂后的粉末枯燥即可进行硒多糖的提取。硒多糖是极性大分子化合物， 易溶于水， 不溶于乙醇， 可以采用水提或碱提的方式。但硒多糖是由一种或多种单糖经糖苷键连接的多聚物， 碱提方式容易造成多糖中糖苷键的断裂， 且易使多糖发生水解， 从而降低提取率， 因此采用水提的方式提取硒多糖。将提取的硒多糖溶液减压浓缩后进一步纯化别离。首先通过去蛋白、脱色和透析的方式进行纯化， 得到粗硒多糖。去蛋白方法主要有Sevag法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法和酶解法四种。硒多糖去蛋白常用三氯乙酸法， 但研究发现将酶解法与Sevag法结合使用去除蛋白的效果更好。天然硒多糖中常含有一些色素， 可以采用离子交换法、氧化法、金属络合物法、吸附法 （纤维素、硅藻土、活性炭等） 进行脱色处理。此外， 在硒多糖的提取过程中利用蒸馏水透析硒多糖溶液， 能够除去其中的一些无机盐等小分子杂质。透析后经乙醇醇沉， 将沉淀真空冷冻枯燥得粉末状的粗多糖。天然红豆杉硒多糖的提取中， 采用乙醇醇沉、Sevage法去蛋白、透析、真空冷冻枯燥的方式得含量为1.96%的粗硒多糖[87].采用甲醇回流脱脂、热水提取、离心、Sevage法除蛋白、透析、乙醇反复沉淀， 真空冷冻枯燥沉淀等步骤逐步别离纯化南瓜硒多糖， 得到白色和黄褐色两种颗粒状样品， 测得纯化后的南瓜硒多糖样品中多糖含量为33.7%[88]. 　　 　　粗硒多糖的别离即将复杂的混合硒多糖别离为单一硒多糖的过程， 主要是纤维素阴离子交换柱层析别离和凝胶柱层析纯化的结合方式。纤维素阴离子交换柱层析常用的交换剂为DEAE-纤维素和ECTEOLA-纤维素， 分硼砂型和碱型两种， 洗脱剂可用不同浓度碱溶液、硼砂溶液和盐溶液， 适用于别离各种酸性、中性和粘性硒多糖。凝胶柱层析常用的凝胶有葡聚糖凝胶 （Sephadex） 和琼脂糖凝胶 （Sepharose） , 以不同浓度的盐溶液和缓冲溶液作为洗脱剂， 从而使不同大小的多糖分子得到别离纯化。例如， 孙延芳等[89]将野生酸枣中提取的粗硒多糖通过DEAE-52纤维素柱别离后， 经Sephadex G-25柱层析进一步纯化得较为单一的硒多糖。已发现的三种木耳硒多糖Se APⅠ， Se APⅡ， Se APⅢ首先将木耳粗硒多糖通过DEAE-cellulose色谱柱 （16 mm×600 mm） 别离， 再经过Sephacryl S-500 HR色谱柱 （16 mm×600 mm） 的进一步纯化说明Se APⅠ得到2种组分， Se APⅡ和Se APⅢ均为单一峰， 为单一的硒多糖[90].最后对别离纯化的硒多糖需要进行纯度鉴定， 常用的纯度鉴定方法有4种：超离心、高压电泳、凝胶色谱和高效液相色谱 （HPLC） . 　　 　　4 硒多糖的结构 　　 　　4.1 硒多糖的结构鉴定 　　 　　硒多糖是与硒结合的多糖， 是由醛糖或酮糖通过糖苷键连接在一起的多聚物， 由一种或多种单糖组成， 组成多糖的单糖一般可以分为呋喃糖构型和吡喃糖构型， 糖苷键分为α型和β型2种。硒多糖中硒含量有荧光分光光度法、等电子耦合电离法和原