柴美靈，武曉英，張曉紅，喬宏萍，李 娜，劉 地

(太原師范學(xué)院生物系，山西晉中 030600)

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，許多中藥有效成分可通過促進(jìn)相關(guān)免疫細(xì)胞分泌白介素、腫瘤壞死因子等細(xì)胞因子發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[1]。因此，中藥的免疫調(diào)節(jié)、抗炎作用受到研究人員的廣泛關(guān)注。甘草在多個(gè)國(guó)家藥典中均有記載，是一種有著悠久歷史的中草藥，在醫(yī)藥、食品和工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[2]。目前，從甘草中共提取分離得到300多種黃酮類混合物、20余種三萜皂苷類化合物及多糖成分，研究結(jié)果證實(shí)，甘草具有鎮(zhèn)咳、抗菌、抗病毒、抗炎癥、抗氧化、抗癌等多種活性功能[3]。其次，藥理研究發(fā)現(xiàn)，多糖類化合物是一種免疫調(diào)節(jié)劑，可以激活免疫細(xì)胞來提高機(jī)體的免疫功能，對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生的毒副作用也比較小[4]。甘草多糖是從甘草中提取出來的活性多糖，易溶于水，對(duì)感染引發(fā)的炎癥等疾病表現(xiàn)出治療活性，也具有多種不同的功效，例如抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、抗炎癥、吞噬作用等[5]，對(duì)免疫系統(tǒng)具有多種途徑的調(diào)節(jié)作用。因此，通過分析甘草多糖的組成成分，探究其對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用機(jī)制，為開發(fā)甘草作為新型抗炎藥物應(yīng)用于畜牧業(yè)養(yǎng)殖提供參考。

1 甘草多糖的組成

甘草多糖是甘草中比較重要的一個(gè)成分，是主要由葡萄糖及葡萄糖醛酸組成的有機(jī)大分子多糖。何培新等選用人工與野生甘草作為研究材料，應(yīng)用GC/MS對(duì)甘草多糖進(jìn)行單糖組分分析，得出甘草多糖的單糖組分主要是甘露糖和葡萄糖，另外還含有阿拉伯糖、核糖、木糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸，并得出人工與野生甘草多糖均為酸性多糖[6]。李薇等以藥典所規(guī)定的3種基源的甘草(脹果甘草、光果甘草、烏拉爾甘草)為研究對(duì)象，通過柱前衍生(PMP)-HPLC法對(duì)其多糖的單糖組成進(jìn)行分析研究，比較了3種甘草多糖中的5個(gè)單糖成分，發(fā)現(xiàn)甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖的比例均有差別，表明不同品種的甘草多糖中單糖的組成雖然相同，但其比例卻有較大的差異[7]。由此可以認(rèn)為甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖是甘草多糖的主要單糖組成。

2 甘草多糖的免疫調(diào)節(jié)作用

免疫調(diào)節(jié)在維持機(jī)體健康中發(fā)揮重要作用。其基本機(jī)制是激活巨噬細(xì)胞和活化補(bǔ)體系統(tǒng)，進(jìn)而使機(jī)體相互協(xié)調(diào)促進(jìn)體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答，同時(shí)分泌相關(guān)免疫活性因子完成免疫調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)體健康。

2.1 調(diào)節(jié)機(jī)體固有免疫 甘草多糖可作為免疫增強(qiáng)劑來增強(qiáng)機(jī)體固有免疫力，主要調(diào)節(jié)機(jī)體的網(wǎng)狀內(nèi)上皮系統(tǒng)功能，激活淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等免疫細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞因子的生成，影響蛋白質(zhì)的合成及抗體的生成，改善機(jī)體的免疫功能，能在多條途徑、多個(gè)層面對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

已有的報(bào)道稱甘草多糖對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒害作用，具有多種非特異性免疫增強(qiáng)功能，能提高巨噬細(xì)胞吞噬能力和能量代謝水平，能激活并提高網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)功能[8]。王樹琪和唐中生等研究發(fā)現(xiàn)甘草多糖可促進(jìn)體外樹突狀細(xì)胞(DC)的分化和成熟，增強(qiáng)DC的免疫學(xué)活性[9]。馮磊等在探究炙甘草多糖誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化中發(fā)現(xiàn)，水溶性炙甘草多糖能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的M1極化、拮抗IL-4誘導(dǎo)的M2極化，可同時(shí)調(diào)節(jié)小鼠巨噬細(xì)胞再極化[10]。

2.2 調(diào)節(jié)體液免疫 甘草多糖能直接刺激細(xì)胞免疫中的B淋巴細(xì)胞增殖，達(dá)到增進(jìn)其特異性免疫功能。胡菁等從甘草殘?jiān)刑崛》蛛x得到甘草多糖，采用血清溶血素及抗體生成細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)、碳粒廓清實(shí)驗(yàn)、S180荷瘤小鼠實(shí)驗(yàn)測(cè)定其免疫和抗腫瘤作用，研究表明甘草多糖通過促進(jìn)血清溶血素IgM和IgG的生成增強(qiáng)小鼠體液免疫功能[11]。

2.3 調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫 細(xì)胞免疫是T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，同時(shí)伴隨細(xì)胞因子的輔助來提高免疫能力。熱米拉·米吉提等研究發(fā)現(xiàn)甘草多糖對(duì)經(jīng)刀豆蛋白(ConA)誘導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞的增殖或轉(zhuǎn)化具有明顯促進(jìn)作用，表明甘草多糖提高了機(jī)體的細(xì)胞免疫功能[12]。

2.4 調(diào)節(jié)細(xì)胞因子 細(xì)胞因子(CK)是由多種細(xì)胞產(chǎn)生的，包括白細(xì)胞介素(IL)、干擾素(IFN)、腫瘤壞死因子(TNF)等。甘草多糖激活巨噬細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子，可通過調(diào)節(jié)NK細(xì)胞、CTL細(xì)胞、LAK細(xì)胞介導(dǎo)的非特異性免疫與Th細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的特異性免疫來增強(qiáng)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)功能。

甘草多糖促進(jìn)輔助性T淋巴細(xì)胞釋放細(xì)胞因子IL-2、TNF-α增強(qiáng)免疫；可促使T細(xì)胞分泌IFN-γ的數(shù)量增多或活性增強(qiáng)以來上調(diào)機(jī)體免疫水平，其次甘草多糖能使小鼠血清中TNF-α水平顯著降低，抑制肝腫瘤的生長(zhǎng)。叢媛媛等研究甘草多糖對(duì)RAW 264.7巨噬細(xì)胞免疫功能的影響，得出甘草多糖促進(jìn)TNF-α、IL-1β、NO及NOS釋放，上調(diào)iNOS、TNF-α、IL-1β的mRNA水平，從而增強(qiáng)RAW264.7巨噬細(xì)胞的免疫功能[13]。孫舒玉等通過研究發(fā)現(xiàn)甘草多糖能促進(jìn)人外周血γδT細(xì)胞增殖，同時(shí)甘草多糖作用后，γδT細(xì)胞分泌的IFN-γ和TNF-α明顯增多[14]。

3 甘草多糖的抗炎作用

生物體通過自身防御系統(tǒng)來維持氧化還原平衡狀態(tài)，一旦平衡被打破，氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致生物大分子受到損傷，進(jìn)而造成機(jī)體的功能障礙[15]。炎癥是機(jī)體對(duì)外來刺激的一種正常防御反應(yīng)，機(jī)體的炎癥反應(yīng)可以刺激ROS生成增多，從而造成機(jī)體的氧化應(yīng)激損傷[16-17]。大量的研究證實(shí)，糖尿病、肥胖、癌癥、帕金森、老年癡呆、抑郁癥、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病都與炎癥有關(guān)。然而，甘草及其活性多糖具有抗炎、抗變態(tài)反應(yīng)和提高抗氧化力、調(diào)控炎癥反應(yīng)的藥理活性。

3.1 調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和抗氧化平衡 氧化應(yīng)激(OS)是指體內(nèi)氧化與抗氧化系統(tǒng)失衡并傾向于氧化的一種狀態(tài)，當(dāng)機(jī)體在遭受有害刺激后，體內(nèi)活性氧自由基(ROS)過量產(chǎn)生，使氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡。甘草多糖對(duì)ROS中的羥自由基(·OH)、超氧陰離子(O2-·)、DPPH自由基(DPPH·)具有良好的清除能力，同時(shí)還具有較強(qiáng)的還原能力，可以有效調(diào)節(jié)氧化和抗氧化系統(tǒng)的平衡[18]。

甘草多糖還可以通過調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化力來維持氧化-抗氧化平衡。衣蕾等在羅曼雞體內(nèi)注射新城疫疫苗后發(fā)現(xiàn)，甘草多糖顯著提高了血清總抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)活性和超氧化物歧化酶(SOD)含量，降低了丙二醛(MDA)含量[19]。同樣在廖成水對(duì)鼠傷寒沙門菌誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞氧化和抗氧化平衡研究中發(fā)現(xiàn)，甘草多糖能顯著降低在鼠傷寒沙門菌損傷下巨噬細(xì)胞中的MDA和ROS含量，顯著提高GSH-Px、SOD和T-AOC的抗氧化水平[20]。

3.2 調(diào)控MAPK細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是細(xì)胞氧化應(yīng)激和損傷反應(yīng)的主要信號(hào)通路，MAPK信號(hào)途徑主要有ERK、JNK和p38三種途徑，能調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化，還參與環(huán)境的應(yīng)激適應(yīng)和炎癥反應(yīng)等多種細(xì)胞病理的調(diào)節(jié)。連科迅等用LPS刺激巨噬細(xì)胞使MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被激活并誘發(fā)炎癥反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)通過硒化修飾的新疆烏拉爾甘草多糖(SeGUP)能明顯抑制ERK、JNK和p38蛋白磷酸化表達(dá)，且得出硒化甘草多糖的抗炎作用強(qiáng)于甘草多糖[21]。

3.3 調(diào)控炎癥過程的關(guān)鍵因子NF-κB NF-κB是炎癥過程的關(guān)鍵調(diào)控因子，在炎癥和免疫反應(yīng)中，核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)在誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄和調(diào)節(jié)基因表達(dá)過程中具有重要作用，如誘生型NO合酶(iNOS)等酶和TNF-α等炎癥因子都通過NF-κB進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控。Cheng C Y等研究了LPS刺激的RAW264.7巨噬細(xì)胞在應(yīng)用于NF-κB熒光素酶檢測(cè)后，結(jié)果顯示甘草復(fù)方中草藥能降低培養(yǎng)液中NO、IL-6和TNF-α等炎癥介質(zhì)的分泌，降低iNOS和COX-2的細(xì)胞蛋白水平，降低JNK和p38MAPK的磷酸化，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性[22]。

3.4 防治骨關(guān)節(jié)炎 汪巍的研究是通過建立大鼠骨關(guān)節(jié)炎模型對(duì)其關(guān)節(jié)腔注射不同濃度的甘草多糖，表明甘草多糖可通過促進(jìn)葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(GlcAT-I)的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)大鼠骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞增殖和糖胺多糖(GAG)的合成，表明甘草多糖具有防治骨關(guān)節(jié)炎的作用[23]。

3.5 抗胃潰瘍和治療胃炎 趙云生等通過建立醋酸致小鼠毛細(xì)血管炎性滲透、無(wú)水乙醇致小鼠胃潰瘍、利血平致小鼠胃潰瘍與胃出血的動(dòng)物模型研究了甘草多糖抗胃潰瘍作用，發(fā)現(xiàn)甘草多糖具有治療胃炎作用，對(duì)胃潰瘍有明顯抑制作用且量效關(guān)系明顯[24]。錢峻探討了甘草多糖對(duì)慢性萎縮性胃炎病變胃粘膜細(xì)胞的保護(hù)作用及其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)甘草多糖可以通過調(diào)控AKT-Mdm2-p53通路以及提高Bcl-2/Bax的比值來抑制乙醇誘導(dǎo)的胃粘膜細(xì)胞損傷，還能通過提高胃粘膜組織中SOD和GSH含量并降低MDA的含量來實(shí)現(xiàn)抗氧化的作用[25]。

3.6 治療肺炎 武曉英等通過煙熏法構(gòu)建COPD小鼠模型，探究了甘草多糖對(duì)慢性阻塞性肺疾病(COPD)的小鼠肺組織炎癥和氧化損傷的修復(fù)作用，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過甘草多糖的灌胃治療后，促炎癥細(xì)胞因子IL-17、IL-6和TNF-α 的分泌降低，抑制炎癥細(xì)胞因子IL-10的分泌升高，同時(shí)其抗氧化能力提高，表明甘草多糖能夠有效修復(fù)COPD小鼠肺組織的炎癥及氧化損傷[26]。

4 炎癥與免疫的關(guān)系

炎癥與免疫密切相關(guān)，炎癥反應(yīng)大多涉及免疫機(jī)制，免疫反應(yīng)的臨床表現(xiàn)一般會(huì)晚于急性炎癥反應(yīng)，也沒有急性炎癥反應(yīng)表現(xiàn)得劇烈，而炎癥反應(yīng)和早期免疫反應(yīng)參與細(xì)胞相同。首先，TNF-α 是免疫調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用的細(xì)胞因子，是細(xì)胞受到刺激后最早分泌的“前炎性因子”，可以準(zhǔn)確反映細(xì)胞的活化程度，TNF-α還可以和IL-10、IL-6、IL-1β等各種類型的炎性因子共同作用，造成炎癥的瀑布級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)炎癥反應(yīng)；其次，炎癥早期癥狀，如血管壁通透性增加、炎性滲出、組織腫脹等伴有炎癥遞質(zhì)水平的提升也必定相應(yīng)地影響到相關(guān)免疫細(xì)胞的功能，在使用LPS建立動(dòng)物炎癥模型，機(jī)體巨噬細(xì)胞就會(huì)通過分泌TNF-α和IL-1β等多種炎癥因子增強(qiáng)機(jī)體免疫力。因此，甘草多糖不僅能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，還能加強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)，保護(hù)機(jī)體免受炎癥導(dǎo)致的氧化損傷。

5 甘草多糖在畜牧業(yè)中的應(yīng)用

植物多糖作為天然活性物質(zhì)，具有來源廣泛、生物活性高、無(wú)殘留、無(wú)抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的被作為一種綠色安全的飼料添加劑被應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖中，其對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用也使其作為免疫增強(qiáng)劑應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中[27]。

馬璐等在日糧中添加不同水平甘草多糖后，發(fā)現(xiàn)21日齡肉雞血清中IgM、IL-6、IFN-γ的質(zhì)量濃度和新城疫抗體水平(P<0.05)顯著提高，這表明甘草多糖在一定程度上提高了肉雞的免疫器官指數(shù)、新城疫抗體水平、免疫球蛋白、細(xì)胞因子和脾相關(guān)細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平，達(dá)到提高機(jī)體免疫的功能[28]。

黃靜通過構(gòu)建ETEC(產(chǎn)腸毒素大腸桿菌)感染豬腸道上皮細(xì)胞損傷模型，加入甘草多糖共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)其對(duì)ETEC感染的耐受性顯著增強(qiáng)，探討出甘草多糖可通過抑制TLR2、TLR4、TLR9受體和促炎因子IL-8、IL-6、IL-1β和TNF-α mRNA的表達(dá)來抑制ETEC感染引起的豬腸道上皮細(xì)胞的炎性反應(yīng)，從而得出甘草多糖可以達(dá)到保護(hù)ETEC感染下豬腸道細(xì)胞免疫機(jī)能的功效[29]。

6 結(jié)語(yǔ)與展望

炎癥是多種疾病的共同病理過程，涉及多種作用機(jī)制和多個(gè)細(xì)胞信號(hào)通路，現(xiàn)有很多天然藥物具有良好的抗炎效果且毒副作用小，因此探索有關(guān)天然藥物的抗炎免疫機(jī)理可進(jìn)一步研究相關(guān)的炎癥反應(yīng)。眾多研究表明中藥草中的多糖類物質(zhì)存在治療炎癥、抗氧化、防應(yīng)激等活性，廣泛應(yīng)用于畜禽的疾病防治、增強(qiáng)畜禽免疫力、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、改善動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量等方面, 同時(shí)還可以避免藥物殘留和耐藥性的發(fā)生[30]。綜上所述，甘草多糖作為一種免疫調(diào)節(jié)劑可提高動(dòng)物機(jī)體的免疫功能，起到保護(hù)機(jī)體的作用，與抗生素相比，在動(dòng)物體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生毒副作用，對(duì)環(huán)境和人類的健康均無(wú)不良影響，因而在畜牧業(yè)發(fā)展中具有顯然的應(yīng)用前景。