全 文 ：生物杖术通报
· 综述与专论 · 丑了口百万 口乙口 年增刊
食药用真菌多糖抗氧化作用研究进展
苗元振 , , 张红燕 薛宏伟, 贾乐,
泰山学院 , 泰安 山东鲁抗医药股份有限公司 , 济宁 的
, 山东农业大学生命科学学院 , 泰安
摘 要 食药用真菌多糖由于其独特的生理活性 , 目前正成为 国内外众多学科领域研究的热 ,氛之一 。 综述
了食药用真菌多糖抗氧化作用研究现状 、作用机理及其构效与量效关系, 并对其发展前景进行 了展望 , 旨在为其深
入研究和开发利用提供参考 。
关键词 真菌多糖 杭氧化 作用机理
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真菌多糖是从真菌中分离的由 10 个以上的单
糖通过糖昔键连接而成的高分子多聚物 。 1 9 69 年
日本学者千原羽 田率先证实了香菇多糖的抗肿瘤活
性以后 , 食药用菌多糖引起了生物学 、医学 、药物学 、
食品科学等领域的广泛关注 。 食药用菌多糖在国际
上被称为 “生物反应调节物 ” ( b i o l o g i e a l r e s p o n s e
m o d i fi e r
, 简称 B n M )川 , 作为一种生物非特异性免
疫促进剂 ,具有抗肿瘤 、抗病毒 、抗氧化 、降血脂 、护
肝排毒 、促进核酸和蛋白质生物合成等多种生物功
效 。
1 食药用真菌多糖抗氧化作用研究现状
目前对多糖的抗氧化活性研究 , 常采用体外或
体内模 型 , 以超氧化歧化酶 (SO D ) 、 过氧化氢酶
(CAT ) 、谷胧甘肤氧化酶(G SH 一 Px ) 等体内抗氧化
酶的活性 , 丙二醛 (M D A ) 、过氧化脂质(印O )等体
内氧化反应产物的含量 , 以及清除自由基的效率等
项目为检测指标 , 从离体或整体水平上来衡量多糖
抗氧化作用的大小 。
灵芝(Ca nD de n a lu ci du m )是担子菌纲多孔菌
科灵芝属真菌 , 作为名贵药物使用已有悠久历史 , 对
其抗氧化活性研究较多 , 已证明灵芝多糖是一种 良
好的抗氧化剂 。 在黄嗓吟 一 黄嗓吟氧化酶 一鲁米诺
产生 0 2 一 的发光体系以及二甲亚矾在碱性条件下产
生 O: 一 使鲁米诺激发发光的体系中 , 灵芝多糖可清
基金项目:山东省自然基金项目(YZ o 6田8)
作者简介:苗元振(19 75一 ) , 男 , 硕士研究生 ,专业方向为应用真菌学
通讯作者:贾乐(1967一 ) , 男 ,博士 , 教授 , 研究方向为真菌学和环境微生物学 , E 一m ail : ji al 的心15 @ 163 · co m
年增刊 苗元振等 :食药用真菌多糖抗氧化作用研究进展
除 0 2 一 , 抑制化学发光 ;在 Fe Z+一v 。 引发脂质过氧化
的体系中 ,它可抑制脂质过氧化的进行[’〕。 灵芝菌
丝体粗多糖对经自由基 · O H ( H F R ) 有较好的清除
能力 , 在一定范 围内清除率与多糖浓度呈 正相
关[’] 。 谢韶琼等测定了培养的人角质形成细胞中
超氧化物歧化酶 、谷胧甘肤过氧化物酶的活性和丙
二醛的含量 , 表明灵芝多糖可减少 H ZO :诱导角质
形成细胞丙二醛的沉积 , 增加抗氧化酶的活性[‘1 。
H ul
一
N 。 zh an g 等人的研究发现 , 灵芝多糖在体内 、体
外条件下对四氧嚓吮诱导的胰岛损伤均有一定程度
的保护作用 , 而该作用可能与其抗氧化活性相
关〔’] 。 游育红等的研究结果表明从 , 灵芝中提取的
灵芝多糖肤(G LPP )可以减少人血清密度脂蛋白的
氧化修饰 , 降低血清和心肌匀浆的丙二醛含量 , 提高
谷胧甘肤过氧化物酶活性 , 降低超氧化物歧化酶活
性 , 但对过氧化氢酶活性无显著影响 , 证明 G LP P 具
有体内和体外的抗氧化作用 , 其抗氧化活性可能与
其清除氧 自由基或提高 GSH 一 Px 水平 的作用有
关[6]。
国内外学者对云芝多糖的研究也较多 , 从云芝
(Cori olus vers ieolar)中提取的彩云多糖(CV PS ) , 给
予荷瘤或受 , 射线全身照射的小鼠 , 能使多种脏器
和细胞内SO D 活力升高 、脂质过氧化物(LP O ) 水平
下降; ESR (电子 自旋共振) 研究表明 , C V PS 在黄
嗦吟一黄嗦吟氧化酶体系中具有直接清除 R OS 的作
用【’〕。 K ari y 。 等也在联氨氧化体系中观察发现 , 云
芝多糖有清除自由基的作用 , 并进一步通过定量分
析 H ZO:(作为氧自由基歧化反应的产物 ) 和对黄嗓
吟 一 黄嗓吟氧化酶体系中的电子 自旋共振检测 , 证
实云芝多糖有拟似 so D 的作用〔8〕。 莫永炎研究表
明 , 云芝多糖能提高脑组织超氧化物歧化酶 、 Se G Px
和非硒谷胧甘肤过氧化物酶 (non Se GPx )抗氧化酶
活性 , 降低脑 、肝组织 Fe H ZO Z引发的脂氢过氧化反
应和黄嚷吟氧化酶体系产生的自由基超氧阴离子 ,
从而提高鼠大脑皮层 、肝组织的抗氧化作用图 。
Z h o u M 等从云芝得到连接蛋白的多糖(PS K ) , 对巨
噬细胞 LD L 氧化修饰后 G SH 一Px 活力降低和 廿0
生成增多有很好的抑制作用 , 能使这些指标恢复到
接近正常[1“〕。
在对老 年小 鼠作用 的实验 中 , 阿魏菇多糖
(PN M P )各剂量组小鼠红细胞 SO D 活力均高于老龄
对照组 , 其中 , 中剂量组明显升高(p < 0.05 ) 。 各阿
魏菇多糖组血清中 M D A 含量低于老年对照组 , 其
中中剂量组显著降低(p < 0.05 )。 各剂量组脑中的
M D A 、脂褐素(廿F) 均有不同程度的下降 , P N M P 对
H Z0 2诱导小鼠红细胞溶血有明显抑制作用 , 表明阿
魏菇多糖具有明显的抗氧化延缓衰老作用[川 。
林桂兰等通过多糖抗食用油脂的氧化作用 、利
用 Fen ton 反应检测对经基自由基( · O H ) 的清除作
用 、对邻苯三酚自氧化系统产生的超氧阴离子 自由
基 (0 2一 )的清除作用以及在模拟胃液条件下清除
N0 2 一 的作用 , 比较了香菇多糖和鸡腿菇多糖的体
外抗氧化活性 , 表明两种多糖提取物都具有体外抗
氧化性能 , 香菇多糖提取物的抗活性氧自由基能力
和清除 N0 2 一 的能力优于鸡腿菇多糖提取物〔‘, 〕。
李小定等研究表明 , 灰树花多糖组分 PG F 一 1 在
体外对 · o H 有较强的抑制作用【‘, 〕, 而 Bum chun
Le e等人从灰树花及其培养液中分离出 5 种多糖 ,
对它们的活性研究表明 , 大部分多糖有抗氧化作用 ,
其中以葡萄糖培养基培养出的灰树花中的两种多糖
的抗氧化作用最强 [“〕。 从虎奶(尸le u ro to tu ber一r ig i -
u m ) 菌核中提取的多糖经硫酸化衍生后得硫酸化虎
奶多糖。 体外以 Fe Z+ 一v C 引发大鼠肝线粒体脂质过
氧化 , 此多糖可抑制 M D A 含量的增加 , 降低肿胀
度 , 增加膜流动性 ;在四氯化碳(CC1 4) 致小鼠肝损
伤体系中 , 该多糖可使 M D A 生成量显著降低 , S O D
和 G SH 一Px 酶活力明显升高〔” ] 。
F
.
Li u 等人研究了 8 种蘑菇多糖提取物在离体
条件下清除超氧自由基和经 自由基的能力 , 结果表
明其中的 6 种多糖提取物有明显的清除 自由基作
用 ,并且多糖提取物中的蛋白质成分对其清除作用
有直接影响[, 6 ] 。
此外 ,杏鲍菇多糖 、银耳多糖 、黑木耳多糖 、毛木
耳多糖 、猴头菌丝多糖 、竹荪多糖等均有一定程度的
抗氧化作用[17一 】。
2 食药用真菌多糖抗氧化作用机理
自由基(fr e ra di ca l) 在化学结构上是指含有未
配对电子的基团 、分子或原子 , 包括超氧阴离子 (0 -
2 ) 、经自由基 ( · O H ) 、脂质过氧化物(LP O )等 。 它
是人体内的正常代谢产物 ,在正常情况下 ,人体内的
生物杖术通报 B勿te ch nole 盯 2008 年增刊
自由基处于动态平衡中 , 但是一旦该平衡被打破就
会对机体造成损害 , 从而引发一系列相关疾病!” ) 。
据报道 , 氧自由基引起的疾病 , 已超过 ro o 余种 , 如
高血压 、糖尿病 、老痴呆症等【”〕。 近年来的研究表
明 , 很多食药用菌多糖对物理 、化学以及生物来源的
多种活性氧(re aetive oxygen speeies RO S )具有清除
作用 。
目前对多糖抗氧化作用机理的研究才刚刚起
步 ,很多作用机理还停留在猜测阶段 。 抗氧化多糖
的作用机理可能有以下两大类型:(1) 多糖分子直
接作用于自由基 。 对于脂质过氧化而言 , 多糖分子
可以直接捕获脂质过氧化链式反应中产生的活性
氧 , 阻断或减缓脂质过氧化的进行;对于 · o H 而
言 , 多糖碳氢链上的氢原子可以与其结合成水 ,达到
清除 · O H 的 目的 , 而多糖的碳原子则因此成为碳
自由基 , 并进一步氧化形成过氧自由基 , 最后分解成
对机体无害的产物;对于超氧阴离子自由基而言 , 多
糖可与其发生氧化反应 , 达到清除的目的〔24] 。 ( 2)
多糖分子间接作用于自由基 。 具体又可 以分为两
种 :一是多糖分子直接作用于抗氧化酶 。 通过提高
体内原有抗氧化酶 , 如 SO D 、 C A T 、 G s H 一 Px 等的活
性 , 间接发挥抗氧化作用 。 二是多糖分子络合产生
活性氧所必需的金属离子 。 多糖结构中的醇经基可
以与产生 · O H 等自由基所必需的金属离子 (如
Fe , + 、 c u , ‘等)络合 , 使经基 自由基的产生受到抑
制 , 进而影响脂质过氧化的启动 , 最终抑制活性氧的
产生[”〕。
3 食药用真菌多糖抗氧化作用的构效与量
效关系
3.1 结构
真菌多糖的结构可分为一级结构 、二级结构 、三
级结构和四级结构 。 一级结构是指其单糖残基的组
成 、排列序列 、连接方式等。 真菌多糖的一级结构主
链主要有两种 :一种是葡聚糖 , 真菌多糖中的主要构
成部分 , 以 p 一 (l 、3) 糖昔键连接为主 , 并兼有少量
p 一 (l 一件 ) 、 p 一 (l 升6 )或其他糖昔键 ;另一种是甘露
聚糖 , 主要由 a 糖昔键连接 , 以 a 一 ( 1 一3) 、 a 一 ( 1 一
2)糖昔键为主 , 侧链有 a 一 ( l 一3) 、 a 一 ( 1 0 5) 和 a-
(1一币 )糖昔键 。 二级结构指多糖骨架链间以氢键
结合形成的各种聚合体 , 这只关系到其分子主链的
构象 , 不涉及侧链的空间排布。 三级结构是指由多
糖中糖残基中的经基 、竣基 、氨基及其他功能团通过
非共价作用而导致的有序 、规则而粗大的空间构象 。
四级结构是指多糖多聚链间以非共价作用力而结合
形成的聚集体 , 活性多糖的高级结构有 A 、玖 C 、 D
型 4 种:A 型为可拉伸带状 , B 型为屈曲状螺旋 , C
型为皱纹型带状 , D 型为屈曲状线图。 具有 B 型结
构的多糖有增强免疫功能 , A 型活性较小 , c 型和 D
型一般不具活性 〔’6 〕。
3
.
2 构效关系
多糖的构效关系是指真菌多糖的化学结构和生
理活性之间的关系 。 多糖的高级结构、侧链的有无 、
长短及连接位置 、分支密度以及糖链间糖昔键的结
合形式与药理作用有关 , 分子结构的微小变化和立
体结构因素都会影响其活性〔’6 , 2 , 〕。 就其一级结构
而言 , 多糖中单糖的组成 、糖昔键的类型以及一些官
能团对其生物活性都有影响 ;一般而言 , 多糖主链上
卜(l 、3) 糖昔键是其活性前提 。 多糖立体结构中 p
螺旋具有较强生物活性 , 可拉伸状有一定的生物活
性 , 而其它结构无生物活性 。 多糖的高级结构(尤
其是空间构像)与活性的关系由于受到多糖空间结
构测试手段的限制 , 目前研究较少 , 也尚无定论 , 还
有待进一步研究 。 Ts i ap ali 等研究了葡聚糖及其衍
生物的抗氧化活性 , 结果表明磷酸化和硫酸化的葡
聚糖的抗氧化性比葡聚糖强 , 说明多糖的荷电性可
能与其抗氧化性有关【’8 〕。 也有研究表明 , 含经基的
药物抗氧化能力大多大于不含经基的药物 , 而且经
基个数越多抗氧化能力越强 , 但其作用的具体大小
并不仅依赖于经基个数 , 还与经基的活性有关【”〕。
目前有实验表明 ,对已有的抗氧化多糖进行硫酸化 、
硒化等结构修饰 , 所得的硫酸化多糖和硒化多糖比
修饰前的抗氧化活性有较大改善[’。一’2〕, 这种先导化
合物的结构修饰 , 为抗氧化多糖的发展提供了一个
很好的思路 。
3
.
3 量效关 系
研究表明 ,许多食药用真菌多糖的抗氧化作用
在一定浓度范围内 , 呈现出明显 的剂量一效应关系 。
在体外化学模拟系统反应中 , 观察银耳多糖消除经
自由基 、超氧阴离子 自由基以及 防止油脂质氧化的
性能 , 结果表明该多糖清除经 自由基的作用明显 ,
年增刊 苗元振等:食药用真菌多糖抗氧化作用研究进展
50 % 清除量为 0. 112 m 岁ml , 对超氧 自由基的清除
能力随着多糖浓度而升高 , 50 % 清除量为 0 .264m酬m l[ ‘, 〕。 杨海龙等对竹荪多糖(Ps )组分的研究
表明 , 在体外反应体系中 , P S 在较低浓度下 ( <
Zo m 岁L) , 具有清除超氧阴离子 自由基的作用 , 而
在较高浓度下( > Zo m 岁L ) , 这种作用不明显【z0] 。
周学君等研究发现毛木耳多糖能剂量依赖性降低小
鼠血清中廿0 含量 , 并可剂量依赖性地提高小鼠全
血 SO D 活力 , 表现出较好的抗氧化作用[川 。 灵芝
菌丝体粗多糖对经自由基 · O H ( H F R ) 有较好的清
除能力 , 在一定范围内清除率与多糖浓度呈正相
关〔’】。 食药用真菌多糖在较低浓度下有清除超氧
阴离子自由基作用 , 这可能是多糖分子与自由基引
发剂的反应概率相对较低 , 此时多糖就表现出清除
自由基的活性 ;在较高浓度下这种作用不明显 ,这可
能是因为在自由基引发剂存在的条件下 , 多糖分子
像单糖那样也可以 自动氧化 , 产生新的有机 自由基 ,
使多糖本身产生的有机 自由基与它清除的自由基达
到平衡 。
4 展望
自从 H am m e:提出衰老的自由基学说以来 , 大
量的研究发现临床许多疾病与机体的自由基损伤 、
氧化损害有关 。 在寻找抗氧剂的过程中 , 人们发现
微量元素 、维生素 、中草药有效成分等均有清除自由
基的作用 , 同时已经合成了 B H A 、 B H T 等合成抗氧
化剂[川 。 而抗氧化多糖的发现 , 无疑为氧化损伤相
关疾病的治疗带来了新的希望 , 与其他外源性抗氧
剂相比 , 抗氧化多糖具有低毒 、安全 、来源广等特点 。
目前 , 食药用真菌多糖抗氧化作用的研究还处
于起步阶段 , 并且存在许多问题急待解决 , 如以现有
的技术手段还不能够全面描述某一多糖的结构 , 对
其结构和功能的关系研究较少;对其作用机理 、与其
他免疫活性的作用机理的相关性还不是很清楚 , 尚
处于推测阶段 ;对其最佳使用剂量和最佳给药途径
的研究还有待于进一步加强 。
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