人参多糖的化学与药理学研究进展

人参多糖的化学与药理学研究进展

赵俊 综述 吴宏 王亚平 审校

重庆医科大学基础医学院组胚教研室（重庆400016）

摘要 从人参多糖的化学以及人参多糖抗肿瘤活性、免疫调节功能、降血糖和造血调控的药理学研究及其可能的机制等方面，介绍了近年来对人参多糖的研究情况。

关键词 人参多糖；抗肿瘤；免疫调节；降血糖；造血调控

人参多糖（GPS）为人参的主要成分之一，近年研究表明，GPS可明显增强免疫系统的功能并有免疫抗肿瘤和辅助抗肿瘤活性。另外，GPS还有降血糖以及调控血细胞生成的作用。本文对GPS的生物活性及其可能的药理机制进行综述。

1 GPS的化学

人参的化学成分很复杂，除了人参皂苷外，还含有多种糖类（其总糖含量为4％～6％），包括单糖、低聚糖和多糖。人参多糖由人参淀粉和人参果胶两部分组成，药理活性部分主要是人参果胶。从人参根中提取的人参多糖，80％是人参淀粉，经淀粉酶脱去淀粉后的人参果胶主要由半乳糖醛酸（GalA）、半乳糖（Ga1）、阿拉伯糖（Ara）残基组成，还有少量鼠李糖（Rha）残基。该果胶经凝胶柱层析得到两种酸性杂多糖（SA、SB）。SA的分子量约为180万，含26％的半乳糖醛酸和半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖三种中性糖。从人参茎叶提取的人参茎叶总多糖是由半乳糖醛酸、葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖等组成的酸性杂多糖，对人参茎叶水溶性中性糖部分进行了研究，得到了具有抗补体活性的纯多糖5NUL、5NUH、5AUL、5AUH。理化分析表明，它们的分子量分别为5 000、12 000、5 500和66 000。多糖组分中总糖醛酸、蛋白质以及多糖主链中结构中心不同，生物学活性差异甚大^[1]。

2 GPS的药理学研究

2.1 GPS的抗肿瘤作用

GPS对B_l6黑素瘤和急性早幼粒细胞性白血病有杀伤肿瘤细胞和抑制肿瘤增殖作用。谢遵江等^[2]观察到在移植B₁₆黑素瘤株小鼠的肿瘤周围皮下注射GPS，每隔3d注射1次，连续注射3次后测量瘤径和瘤重，发现GPS能明显减轻小鼠瘤重，缩小肿瘤体积，表明GPS对移植的B_l6黑素瘤有明显的杀伤作用。戴勤等^[3]的体外研究表明，GPS对人急性早幼粒细胞性白血病细胞株（HL-60）增殖有明显抑制作用，其抑制作用呈时间、剂量依赖性。

2.1.1 抗肿瘤作用的机理 .

2.1.1.1 阻止肿瘤细胞进入增殖周期 戴勤等^[3]观察到GPS 100μg/mL与HL-60细胞作用3d，，处于s/G₂+M期的HL-60细胞明显减少，提示GPS可能是通过阻止HL-60细胞从G₀期进入S/G₂+M期，抑制DNA的合成等途径进而抑制细胞增殖。形态学观察结果显示，HL-60细胞与GPS作用4d，可见其体积缩小，细胞核直径减小，核/浆比例增大，提示GPS可能对HL-60的分化成熟有一定诱导作用。经GPS（10μg/mL）诱导5d，光镜下可见部分细胞出现凋亡的特征性形态改变，提示GPS对HL-60细胞凋亡有一定的促进作用。

2.1.1.2 诱导细胞因子产生 GPS可诱导多种细胞因子（主要是TNF、IFN-γ）生成而对肿瘤细胞具有杀伤作用。Assinewe等^[4]研究发现，从人参根部提取的多糖，能明显刺激肺巨噬细胞分泌TNF，从而通过直接杀伤肿瘤细胞、阻断肿瘤组织血供、激活机体免疫系统等途径发挥抗肿瘤作用。Smolina等^[5]从人参根部和人参培养细胞中提取的多糖，能诱导生成IFN-γ，IFN-γ可以通过增强主要组织相容性抗原和肿瘤相关抗原的表达；增强抗体依赖性细胞的细胞毒作用；直接抗细胞增殖作用和抗血管生成作用而抑制肿瘤组织生长。还有其它一些细胞因子也参与杀肿瘤作用，Sonoda等^[6]研究发现，GPS可诱导生成IL-8，提高IL-8 mRNA 的表达，从而增强机体的细胞毒作用，参与杀伤肿瘤细胞。Shin等^[7]在研究GPS对小鼠B_l6黑素瘤的抗癌作用时发现，经GPS作用后，小鼠腹膜巨噬细胞的细胞毒作用明显增强的同时，IFN-γ、IL-1β、IL-6增加，提示这些细胞因子可能与抗肿瘤作用有关。

2.1.1_3 增强T细胞、NK细胞和LAK细胞的活性在B₁₆黑素瘤模型小鼠的肿瘤周围皮下注射GPS后，电镜下可见瘤周区有较多的浸润肿瘤淋巴细胞（TIL），其胞浆丰富，并可见TIL与肿瘤细胞有膜接触。TIL对肿瘤的杀伤可能通过两条途径，一是穿孔素途径，当TIL的受体与肿瘤细胞的MHC抗原结合后，释放穿孔素和颗粒酶，穿孔素使肿瘤细胞形成孔，然后颗粒酶进入细胞，使肿瘤细胞死亡；另一个为Fas配体途径，TIL的Fas配体与肿瘤细胞表面的Fas抗原结合，直接诱导肿瘤细胞死亡^[9]。

尹旭辉等^[10]叫观察发现，腹腔接种P₈₁₅细胞的小鼠，在GPS连续灌胃7d后，NK细胞活性显著增强。GPS可延长荷瘤小鼠的存活时间，可能与其增强NK细胞活性而发挥杀伤肿瘤细胞的作用有关。

谢遵江等^[2]报道，在脾细胞培养系中加入GPS（0.2mg/mL）培养10d，发现GPS对LAK细胞增殖有明显促进作用。提示GPS可诱导LAK细胞增殖，从而明显增强杀伤肿瘤的功效。

2.1.1.4 GPS与p53基因  p53是一种抑癌基因，对于抑制异常细胞增殖及肿瘤发生具有重要作用。包素珍等^[11]对接种了S_l80肉瘤的小鼠注射GPS，连续注射10d后检测p53蛋白，结果GPS组p53蛋白的阳性率为52%，与生理盐水组比较有显著差异，提示GPS抑癌与p53基因有关。

2.2 GPS的免疫调节作用

GPS对机体的特异性免疫和非特异性免疫均有明显的促进作用。

2.2.1 对巨噬细胞的作用 GPS能显著增强单核吞噬细胞系的功能。每天按不同剂量给小鼠灌服GPS 1次，连续给药3次，末次给药后24h进行吞噬功能测定，结果GPS可显著增加巨噬细胞的吞噬指数^[12]。

2.2.2 对补体、抗体的作用 GPS能促进抗体和补体形成，将10只豚鼠平均分为2组，于7d内每天灌服GPS 50mg/kg，末次给药后24h，取血检测补体。结果，GPS可显著增加血清补体和血清IgG的含量^[12]。

2.2.3 对免疫器官的作用 小鼠注射GPS后，脾脏及胸腺重量较对照组显著增加^[12]。

2.3 GPS的降血糖作用

2.3.1 GPS对正常动物血糖的影响  杨明等^[13]的研究表明，GPS对正常小鼠血糖和肝糖原含量均有降低作用。小鼠腹腔注射GPS（200mg/kg）10和20min后，可促进胰岛素释放。GPS的降血糖作用可能与其增强线粒体氧化磷酸化作用以及反应呼吸链中段和末段活性状态的二个重要呼吸酶琥珀酸脱氢酶（SDH）、细胞色素氧化酶（CCO）的活性，从而加速糖的有氧代谢过程有关。实验证明，GPS可增强离体二倍体人胚肺成纤维细胞的SDH活性，这可能是其降血糖的主要原因。杨明等的研究还发现，GPS对去肾上腺大鼠仍具有降低血糖和肝糖原的作用，从而表明其降低肝糖原的作用并不依赖于肾上腺素。GPS降低肝糖原的作用可能与其抑制乳酸脱氢酶（LDH）活性使乳酸减少有关，因无氧酵解产生的乳酸大部分要回到肝重新合成肝糖原。

2.3.2 GPS对实验性高血糖的影响  杨明^[13]的研究发现，小鼠腹腔内连续注射GPS可明显降低链佐星所致的高血糖，且有明显的量效关系。停止给药后，GPS组和胰岛素组的血糖值都逐渐升高，再次给药GPS组和胰岛素组均又呈现血糖下降。肌肉连续注射GPS对四氧嘧啶所致的兔高血糖有相同的作用。为了验证人参中降血糖的活性成分是否是GPS类物质，有学者发现经高碘酸氧化处理后，GPS的降血糖活性消失。由此可见GPS很可能是人参中降血糖作用的有效成分，可用作抗糖尿病药物。

2.4 GPS在造血调控方面的作用

GPS对髓系造血干（祖）细胞的增殖分化有明确的调控作用，这可能与其上调造血微环境中的基质细胞分泌造血生长因子（HGF），调节血细胞的生成有关。戴勤等^[3]研究发现，GPS在体外对CFU-GM增殖有明显促进作用。在外源性GM-CSF存在的情况下，当加入1μg/mL GPS时即对CFU-GM增殖具有刺激作用，并在一定范围内，随着药物浓度增加，其集落产率也逐渐增加。当GPS为100μg/mL时，产生的集落数为对照组的2倍。同时发现GPS诱导后的骨髓基质细胞GM-CSFmRNA和GM-CSF表达水平明显升高。推测GPS可能通过刺激造血微环境中的巨噬细胞、成纤维细胞等合成和分泌GM-CSF或GM-CSF样活性物质，使G₀期的CFU-GM进入S期，并缩短CFU-GM的增殖时间，进而提高集落率。吴宏等^[14]采用造血干细胞体外培养技术，研究GPS对人脐静脉内皮细胞株Ecv304分泌HGF的影响及其与血细胞发生的相互关系。结果表明，经GPS诱导制备的内皮细胞培养上清液能显著促进CFU-GM和CFU-Mix的增殖，同时发现GPS能不同程度地促进内皮细胞GM-CSF、IL-3和IL-6表达。进一步说明GPS促进造血调控的机制与上调造血微环境中的内皮细胞分泌HGF有关。

3 对GPS的评价与展望

综上所述，GPS对机体的免疫功能、造血功能以及在抗肿瘤和降血糖等方面均有较为肯定的药理学作用。虽然对GPS的研究起步较晚，但已取得了较快的进展，尤其是日本和韩国学者对GPS的分离、提取及纯化，化学结构与药理作用之间的关系进行了较为深入的研究。国内研究尚属起步阶段，研究手段还比较落后，某些方面还存在较大分歧。

值得指出的是，不同来源的GPS，同一植物不同的提取方法获得的多糖，甚至GPS的不同组分的生物学活性差异甚大，这是实验室研究呈现结果分歧的原因之一。因此，深入研究GPS的生物活性，必须重视GPS的提取纯度、稳定性和规格化等。这样才能找到GPS作用的靶组织和靶细胞，搞清药物化学结构与生物学效应的内在联系。采用先进的科学技术与手段研究并阐述祖国医学的传统理论，提供现代生物医学的实验依据是中医药研究和发展的方向。由于GPS具有多方面的生物活性与功能，并且无毒副作用，从而受到人们的广泛关注。随着人们对多糖的进一步研究，对GPS的研究还要在分子生物学、药理学和化学等方面做大量的工作，可以预测它将是很有开发应用前景的天然药物。

4 参考文献

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3 戴勤，王亚平，周开昭，等 重庆医科大学学报，2001，26（2）： 126~ 131

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11 包素珍，陈震. 吉林中医药，2000，（3）：62

l2 张惠，马洪林. 中医药研究，1989，（6）：38~40

13 杨明，王本祥，金玉莲，等. 中国药理学报，1990，11（6）：520~524

14 吴宏，姜蓉，郑敏，等. 中国中西医结合杂志，2002，22（9）：687~690