劉 闖，吳現(xiàn)華，劉 靜，張仁堂,

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018；2.山東土地鄉(xiāng)村振興集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250000）

多糖，又名多聚糖，是由10 個(gè)以上的單糖組成的一類天然高分子聚合物，分為淀粉多糖和非淀粉多糖，在自然界中分布極廣，通過(guò)糖苷鍵將醛糖或酮糖連接而成[1]。如今已經(jīng)有超過(guò)300 種多糖被人們從各種天然產(chǎn)物中提取出來(lái)，其中，植物類多糖占比較高[2]。植物非淀粉多糖優(yōu)勢(shì)較明顯，能夠通過(guò)參與機(jī)體生理代謝發(fā)揮較廣泛的藥理作用，如抗氧化、降血糖、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤和抗炎等生物活性[3]。因此，近年來(lái)對(duì)植物多糖的深入研究日趨增多，多糖的抗炎作用也已得到人們的認(rèn)可，主要的研究集中在藥食同源植物多糖，如枸杞多糖[4]、馬齒莧多糖[5]和黃芪多糖[6]等，多糖在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)ρ装Y疾病的預(yù)防與治療作用已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

炎癥是一種常見的生理反應(yīng),在大多數(shù)情況下是有益的，受到刺激時(shí)可激活免疫系統(tǒng)幫助人體機(jī)能恢復(fù)正常，是人體的自動(dòng)防御反應(yīng)，紅、腫、熱、痛和功能障礙是其在臨床癥狀上的五個(gè)主要表現(xiàn)[7]。但是，當(dāng)炎癥攻擊人體自身組織時(shí)，對(duì)人體是有害的，嚴(yán)重時(shí)可致人死亡[8]。對(duì)于某些炎癥的發(fā)病機(jī)制仍未明確，更沒(méi)有徹底的治療解決方法，只能依靠相關(guān)藥物來(lái)緩解癥狀，例如潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）等[9]。目前，對(duì)于炎癥的治療藥物主要分為甾體類和非甾體類兩種，大部分抗炎藥存在治療周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、副作用大、治療效果不佳等缺點(diǎn)[10]。研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖在預(yù)防和治療炎癥方面具有多途徑、多靶點(diǎn)、低毒性、副作用小等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[11]。本文對(duì)植物多糖的抗炎作用、機(jī)制以及構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 植物多糖抗炎機(jī)制研究

1.1 抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激與多種炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其在病理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。氧化應(yīng)激主要是指機(jī)體產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS）與消除活性氧之間的動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)，機(jī)體氧化與抗氧化的平衡被打破是導(dǎo)致多種疾病發(fā)生的主要原因，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等[12]。炎癥會(huì)導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的炎性浸潤(rùn)，然后對(duì)機(jī)體造成氧化損傷并產(chǎn)生大量自由基，進(jìn)而加劇炎癥反應(yīng)[13]。展銳等[14]研究發(fā)現(xiàn)大棗多糖對(duì)DPPH、ABTS 和羥基自由基均具有清除能力，同時(shí)，體外抗炎活性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示其仍具有較強(qiáng)的抗炎能力，進(jìn)一步推斷大棗多糖可以通過(guò)清除體內(nèi)過(guò)量自由基，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性，從而干擾炎癥反應(yīng)中的相關(guān)靶點(diǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗炎作用。另外，其他學(xué)者通過(guò)建立相關(guān)的炎癥模型，體內(nèi)評(píng)價(jià)了不同植物多糖的抗氧化作用以及抗炎活性，并進(jìn)一步分析了兩者的關(guān)聯(lián)。例如，鐘敏等[15]觀察到高濃度正北芪多糖可顯著提高UC 小鼠結(jié)腸組織的抗氧化能力，升高模型小鼠體內(nèi)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力，降低一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）活性、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量和一氧化氮（nitric oxide，NO）水平，進(jìn)而緩解UC 的炎癥癥狀。此外，貓爪草多糖也可降低MDA 含量以及提高SOD 活性，進(jìn)而修復(fù)氧化應(yīng)激損傷[16]。張曉曉等[17]測(cè)定了牛蒡多糖（ASALP）對(duì)脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)小鼠血清中SOD 活性、總抗氧化能力水平和MDA 含量的影響，發(fā)現(xiàn)LPS+ASALP 組的三者水平幾乎恢復(fù)到對(duì)照組水平，結(jié)果表明ASALP 可能通過(guò)降低氧化損傷來(lái)減輕炎癥。ROS 還可以觸發(fā)NF-κB 和MAPK 途徑，促進(jìn)炎癥介質(zhì)的表達(dá)，從而加重炎癥反應(yīng)[18]。鄭嵐等[19]通過(guò)建立斑馬魚模型，研究發(fā)現(xiàn)黑蒜多糖具有顯著的體內(nèi)、體外清除自由基能力以及較明顯的體內(nèi)抗炎作用，結(jié)果顯示，黑蒜多糖通過(guò)降低斑馬魚體內(nèi)ROS 的產(chǎn)生來(lái)緩解過(guò)氧化損傷和炎癥，所以其抗炎機(jī)制可能與其干擾ROS 介導(dǎo)的信號(hào)途徑相關(guān)。

由上可知，氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)之間相互影響、相互作用，但關(guān)于炎癥機(jī)制的氧化應(yīng)激學(xué)說(shuō)尚未明了，目前只是研究發(fā)現(xiàn)部分植物多糖可通過(guò)發(fā)揮一定的清除自由基和抗氧化作用進(jìn)而緩解炎癥反應(yīng)，并推測(cè)其可能是通過(guò)抑制NF-κB 和MAPK 信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮抗炎作用。

1.2 調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的分泌

細(xì)胞因子是細(xì)胞之間相互影響的介質(zhì)，在炎癥的發(fā)生和維持中具有重要地位。目前為止，研究植物多糖發(fā)揮抗炎作用的細(xì)胞因子大多集中于腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）等[20]。巨噬細(xì)胞作為炎癥發(fā)生發(fā)展過(guò)程的重要角色，當(dāng)其受到外源體等入侵后會(huì)分泌一定的促炎因子和抗炎因子[21]，從而發(fā)揮抗炎效果，如圖1。

圖1 多糖類物質(zhì)影響炎癥性腸病可能的作用機(jī)制[43]Fig.1 Possible mechanisms of the effect of polysaccharides on inflammatory bowel disease[43]注：↑：上調(diào)；↓：下調(diào)。

通過(guò)建立LPS 誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞RAW264.7 細(xì)胞炎癥模型，羅志鋒等[22]證實(shí)枸杞多糖可顯著降低細(xì)胞上清液中TNF-α、IL-1β和IL-6的含量，同時(shí)，袁雷等[23]發(fā)現(xiàn)一種血滿草酸性多糖可抑制炎癥細(xì)胞中促炎因子（IL-1β，IL-6 和TNF-α）分泌并促進(jìn)抗炎因子（IL-10）的產(chǎn)生，兩種植物多糖均具有一定的抗炎能力且呈劑量依賴性。王倩等[24]建立了二甲苯致小鼠耳廓腫脹模型，發(fā)現(xiàn)只有高劑量的芡莖多糖處理能顯著降低模型小鼠耳廓中IL-1β、TNF-α、IL-6 的含量并緩解小鼠耳廓腫脹度。研究發(fā)現(xiàn)紅芪多糖[25]、牛蒡多糖[[17]、魚腥草多糖[26]等均可通過(guò)調(diào)控炎癥相關(guān)細(xì)胞因子而表現(xiàn)出較強(qiáng)的體內(nèi)、體外抗炎活性。

此外，有些學(xué)者還研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖的部分寡糖片段可降低免疫細(xì)胞中的炎癥因子的表達(dá)。Popov 等[27]采用酸水解法降解甜椒果膠多糖得到了一種部分被甲基和乙?；〈闹麈湠棣?D-1，4 半乳糖醛酸多糖片段（CA-H），通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CAH 可減少LPS 刺激的TNF-α的釋放，并增加IL-10的產(chǎn)生。同時(shí)，Kuang 等[28]也是使用相同降解方法發(fā)現(xiàn)一種抗炎效果較好的含半乳糖醛酸含量很高的麻黃多糖片段，但進(jìn)一步的水解后這一片段便失去了相關(guān)免疫活性，故可見多糖的分枝結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)象與其發(fā)揮抗炎活性之間具有密切關(guān)系。而且半乳糖醛酸寡糖片段的聚合度與其生物活性之間呈一定的正相關(guān)[29]。

綜上，通過(guò)測(cè)定細(xì)胞因子的水平變化來(lái)觀察多糖對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)控作用是較為常見的方法，深入研究細(xì)胞因子在炎癥中的變化規(guī)律以及從分子水平探討抗炎機(jī)制具有十分重要的意義。植物多糖的部分寡糖片段可干擾炎癥因子的表達(dá)，但是其構(gòu)效關(guān)系以及特定的信號(hào)通路仍需進(jìn)一步揭示和總結(jié)。

1.3 調(diào)控免疫細(xì)胞

植物多糖能調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞，其中包括非特異性免疫中的自然殺傷細(xì)胞（NK 細(xì)胞）、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等和特異性免疫細(xì)胞（如T/B 淋巴細(xì)胞等）的生長(zhǎng)、分化或遷移進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫活性達(dá)到緩解炎癥的作用[30]。

研究者發(fā)現(xiàn)韓國(guó)柑橘皮多糖[31]和馬齒莧多糖[32]能有效激發(fā)NK 細(xì)胞活性以及降低促炎因子水平。黃芪多糖可通過(guò)改善巨噬細(xì)胞形態(tài)，恢復(fù)巨噬細(xì)胞增殖能力，從而改善腸黏膜的損傷及抑制腸道炎癥反應(yīng)[33]。郭艷等[34]實(shí)驗(yàn)證實(shí)黃芪多糖還可以抑制UC 模型大鼠體內(nèi)輔助型T 細(xì)胞17 的細(xì)胞分化，進(jìn)而控制潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生發(fā)展。中性粒細(xì)胞，作為血液非特異性細(xì)胞免疫系統(tǒng)中的重要組成部分，是病原體入侵后第一線[35]。在炎癥性腸病中，當(dāng)中性粒細(xì)胞移動(dòng)到腸黏膜位置就會(huì)釋放ROS、NO 等物質(zhì)產(chǎn)生毒性[36]。孫曉紅等[37]對(duì)人中性粒細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)并采用LPS 誘導(dǎo)成功建立了炎癥細(xì)胞模型，加入北五味子多糖（NSCP）進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示，NSCP 組凋亡百分率顯著高于模型組、TNF-α水平較LPS 組明顯下降，且均與處理時(shí)間和濃度呈正相關(guān)，因此推斷NSCP 可緩解炎癥細(xì)胞因子對(duì)中性粒細(xì)胞凋亡的抑制作用而表現(xiàn)出一定的抗炎活性。Popov 等[38]將蔓越莓多糖應(yīng)用到結(jié)腸炎模型小鼠，觀察到多糖參與后降低了小鼠腹腔中性粒細(xì)胞的粘附性，抑制了嗜中性粒細(xì)胞向腸黏膜的遷移，表明蔓越莓多糖通過(guò)減少嗜中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)而發(fā)揮預(yù)防乙酸性結(jié)腸炎作用。

綜上，植物多糖是通過(guò)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬和分泌能力、激活NK 細(xì)胞活性、促進(jìn)T/B 淋巴細(xì)胞的增殖分化以及阻礙中性粒細(xì)胞的遷移從而發(fā)揮抗炎活性。但是機(jī)體免疫細(xì)胞類型眾多，而且往往是通過(guò)多個(gè)信號(hào)通路間相互作用調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，在炎癥性腸病的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮重要作用，因此關(guān)于植物多糖對(duì)動(dòng)物免疫調(diào)節(jié)作用和抗炎活性的關(guān)系機(jī)制方面仍需進(jìn)一步研究探索。其中，中性粒細(xì)胞與結(jié)腸炎的聯(lián)系較為緊密，然而其具體作用機(jī)制尚不明確，有研究表明它不僅可以介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[39]，還可以參與組織修復(fù)[40]，因此，對(duì)中性粒細(xì)胞在炎癥性疾病中具體作用和機(jī)制的深入研究是必要的。

1.4 改善腸道菌群、腸黏膜屏障

健康者的腸道細(xì)菌總數(shù)可達(dá)百萬(wàn)億個(gè)，腸道菌群的功能強(qiáng)大，與許多疾病的發(fā)生和發(fā)展息息相關(guān)。已有研究證實(shí)，植物多糖具有調(diào)節(jié)腸道菌群比例、改善腸道完整性和修復(fù)腸黏膜等功能，如圖1。目前，對(duì)于多糖-腸道菌群-疾病關(guān)系的相關(guān)研究越來(lái)越多，因人體缺乏水解多糖的相關(guān)酶，多種多糖難以被機(jī)體直接吸收，進(jìn)入腸道后可與微生物相互作用，通過(guò)改變腸道菌群比例以及被降解產(chǎn)生短鏈脂肪酸（shortchain fatty acids，SCFAs）進(jìn)而表現(xiàn)抗炎、抑菌等多種藥理活性[13]。由表1 可知，與炎癥相關(guān)的腸道微生物多為普雷沃氏菌、瘤胃球菌、擬桿菌屬以及丁酸菌、螺旋菌、乳酸菌、雙歧桿菌等，研究證實(shí)前者與促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6 等）的表達(dá)呈正相關(guān)，后者與抗炎細(xì)胞因子（IL-10 等）的分泌呈正相關(guān)[11]。另外，毛螺菌科和考拉桿菌屬等能促進(jìn)SCFAs的生成，有助于調(diào)節(jié)腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)[41]。而且植物多糖可以緩解結(jié)腸炎小鼠腸道黏膜損傷，維護(hù)腸道屏障的完整性，據(jù)研究報(bào)道，腸道菌群與腸黏膜屏障之間具有協(xié)同作用[42]。綜上，植物多糖可發(fā)揮益生元功能促進(jìn)部分有益菌的繁殖，而腸道菌群又與免疫密不可分，因此，多糖可通過(guò)此途徑發(fā)揮抗炎作用。但是，植物多糖抗炎機(jī)制較為復(fù)雜，是多靶點(diǎn)多途徑綜合作用的結(jié)果，探究其分子機(jī)制十分必要。

表1 植物多糖對(duì)炎癥動(dòng)物模型腸道菌群的影響Table 1 Effects of plant polysaccharides on intestinal microflora in inflammatory animal models

2 植物多糖抗炎構(gòu)效關(guān)系研究

2.1 平均分子量

研究表明植物多糖的分子量大小與其活性功能之間有較大關(guān)系[53]。

李蘋等[54]使用3.5、50、100、300、1000 kDa 的透析袋對(duì)醋柴胡粗多糖進(jìn)行透析，得到6 種不同分子量區(qū)間的多糖片段，進(jìn)而研究了6 種多糖對(duì)RAW264.7細(xì)胞的影響，結(jié)果表明，醋柴胡多糖可增加細(xì)胞吞噬活性，但1000 kDa 以上分子量的多糖較其它分子量多糖增加更明顯，表明大分子量多糖可在機(jī)體炎癥反生早期發(fā)揮作用，對(duì)病原體進(jìn)行吞噬殺滅。張?chǎng)蔚萚55]分離出9 個(gè)分子量片段的枸杞多糖，進(jìn)一步采用譜效灰色關(guān)聯(lián)度分析方法探討了其中在2~106kDa分子量之間的7 種多糖與抗炎作用之間的關(guān)系，結(jié)果表明分子量約為34.6 kDa 的枸杞多糖片段與抗炎活性相干性最強(qiáng)，推斷可能該分子量片段的枸杞多糖在藥理活性中表現(xiàn)主要作用。戴瑋等[56]采用半仿生提取工藝和水提法得到分子量為521.37、262.50 kDa的霍山石斛多糖，發(fā)現(xiàn)二者均可抑制LPS 刺激RAW264.7 細(xì)胞的炎癥因子NO 和IL-1β的異常分泌，但前者的抑制效果優(yōu)于后者。劉艷芳[57]研究了不同分子量范圍的赤芝多糖組分，并比較了各組分多糖的體內(nèi)外抗炎活性，結(jié)果顯示，低分子量組分（3.5×104g/mol）的抗炎功效強(qiáng)于大分子量多糖組分（1.80×106g/mol 及以上）。

大部分學(xué)者認(rèn)同低分子量多糖藥理活性更強(qiáng)的說(shuō)法，但是如果分子量過(guò)低就無(wú)法構(gòu)成與生物活性相關(guān)的聚合結(jié)構(gòu)[58]。然而，有些植物多糖反而是大分子量的抗炎活性強(qiáng)于低分子量，這可能也與多糖的鏈構(gòu)象等因素有關(guān)，因此，多糖種類、分子量與生物活性三者之間的關(guān)系較復(fù)雜，不同種類多糖能夠發(fā)揮最佳具體生物活性的分子量分段不同。

2.2 單糖組成、糖苷鍵類型和位置

由不同種類的單糖和糖苷鍵類型所構(gòu)成的多糖，其生物活性存在顯著差異。因此，單糖組成和糖苷鍵的類型和位置，既是研究多糖的基礎(chǔ)和前提，也是進(jìn)一步探究其構(gòu)效關(guān)系的重要組成部分。

單糖組成對(duì)多糖的生物活性有顯著影響[59]，如表2 所示，大部分植物多糖主要由阿拉伯糖（LArabinose，Ara）、半乳糖（Galactose，Gal）、葡萄糖（Glucose，Glc）、鼠李糖（L-rhamnose monohydrate，Rha）、甘露糖（Mannose，Man）、木糖（Xylose，Xyl）和巖藻糖（Fucose，F(xiàn)uc）組成。其中，葡聚糖（DGlc 均聚物）已被證明對(duì)炎癥性疾病具有較強(qiáng)的改善作用[60]。有研究人員通過(guò)給感染殺鮭氣單胞菌的鯉魚喂食β-D-1,3 連接的葡聚糖，發(fā)現(xiàn)這類β-葡聚糖可以顯著地下調(diào)腸道內(nèi)皮細(xì)胞的TNF-α、IL-1β和IL-6 的表達(dá)而緩解炎癥[61]。此外，那些巖藻糖含量較高的多糖往往表現(xiàn)出顯著的抗炎活性。例如，Kang等[62]通過(guò)對(duì)一種昆布多糖分步純化，分別得到含有48%、65%、69%和82%的巖藻糖的四種多糖，進(jìn)一步比較這四種多糖的抗炎活性，發(fā)現(xiàn)它們對(duì)LPS誘導(dǎo)的RAW264.7 巨噬細(xì)胞生成NO 的水平具有抑制作用，而且抑制效果依次升高。

糖苷鍵的類型和位置可能影響多糖的抗炎活性。多糖發(fā)揮抗炎活性與機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)密切相關(guān)，已有研究證實(shí)，β-（1→3），（1→6）糖苷鍵被認(rèn)為在增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)作用中起重要作用[63]。例如，Wei 等[64]以狹葉香蒲為原料，提取并分離純化得到兩種多糖（PTA-1、PTA-2），其中，PTA-2 由葡萄糖（66.7%）和鼠李糖（33.3%）組成，PTA-1 由β-（1,3）糖苷鍵組成。然后通過(guò)建立LPS 刺激的RAW264.7 巨噬細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)PTA-2 干預(yù)后細(xì)胞TNF-α水平下降，IL-6 水平顯著降低，ROS 表達(dá)下調(diào)，表明PTA-2 具有抗炎作用。同時(shí)，Jen 等[65]比較了五種不同由β-糖苷鍵連接的水溶性蘑菇和植物多糖的體外抗炎活性得出結(jié)論，含β-（1→3，1→6）糖苷鍵的多糖具有更強(qiáng)的抗炎活性。另外，一種主要由Ara、Rha 和葡萄糖醛酸（Glucose Acid，GlcA）以（1→4）糖苷鍵連接的豆渣水溶性多糖也表現(xiàn)出較強(qiáng)的體外抗炎作用[66]。目前，一般認(rèn)為β構(gòu)型的多糖活性較高[58]。由表2可以看出，一般具有（1→3）、（1→4）和（1→6）糖苷鍵的多糖都表現(xiàn)出一定的生物活性；同時(shí)發(fā)現(xiàn)Gal 和Glc 的含量占比相對(duì)較高，因此，可以猜測(cè)二者與植物多糖抗炎作用可能相關(guān)。

表2 植物多糖的抗炎作用機(jī)制以及單糖組成和糖苷鍵結(jié)構(gòu)Table 2 Anti-inflammatory mechanism, monosaccharide composition and glycosidic bond structure of plant polysaccharides

2.3 主鏈與支鏈

一般來(lái)說(shuō)，支鏈較主鏈的分子作用小，而且它可以調(diào)節(jié)多糖的空間構(gòu)型，因此，其分支度、長(zhǎng)度和取代位置對(duì)多糖的藥理活性有較大影響。分支復(fù)雜程度較高的多糖其抗炎活性普遍強(qiáng)于單個(gè)分支鏈的多糖[74]，但并非分支度越高抗炎活性越好，張超[75]對(duì)三棱多糖的幾個(gè)多糖組分進(jìn)行部分酸水解處理，發(fā)現(xiàn)多糖支鏈和分子量的減小反而促進(jìn)了多糖的抗炎效果。已有研究表明，以β-（1→3）-D-葡聚糖為主鏈的多糖具有更強(qiáng)的生物活性，但支鏈上必須有β-（1→6）鍵[76]。Neyrinck 等[77]發(fā)現(xiàn)分子量在4500~5500 kDa之間的帶有1，6 分支的β-D-1,3 連接的葡聚糖對(duì)LPS 誘導(dǎo)的小鼠肝損傷具有顯著的抗炎作用。根據(jù)表3 可知，不同植物多糖的主鏈與支鏈差異較大，但均具有較高的復(fù)雜度。有研究表明，分支度較高的多糖在抗炎活性方面高于單一支鏈多糖，既可調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)胞因子的釋放又可抑制NO 的產(chǎn)生[78]。側(cè)鏈的存在與發(fā)揮抗炎活性密切相關(guān)，但是關(guān)于植物多糖主鏈和側(cè)鏈與其具有抗炎作用的構(gòu)效關(guān)系尚不完全清楚。

表3 植物多糖的抗炎作用機(jī)制及其主鏈、支鏈組成Table 3 Anti-inflammatory mechanism, main chain and branch chain composition of plant polysaccharides

2.4 化學(xué)修飾

多糖取代基的存在與否和種類差異對(duì)其藥理活性也有影響，可通過(guò)對(duì)多糖進(jìn)行羧甲基化、硫酸化、乙酰化、硒化等分子修飾方法，增強(qiáng)其抗炎活性。

袁雷等[23]對(duì)血滿草多糖進(jìn)行硫酸化修飾，探究了二者對(duì)LPS 誘導(dǎo)的RAW264.7 細(xì)胞炎性反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)兩種多糖均可顯著抑制促炎因子IL-1β，IL-6 和TNF-α的分泌，并提高抗炎因子IL-10 的含量，但在高濃度（1600 μg/mL）情況下，多糖改性后的抗炎作用明顯增強(qiáng)，甚至接近陰性對(duì)照組的治療效果。王筱霏[85]發(fā)現(xiàn)黃芪多糖經(jīng)硫酸化修飾后體外抗炎效果得到增強(qiáng)，即相同劑量條件下，硫酸化多糖在減少炎癥因子（TNF-α、IL-1β、IL-8）的分泌和增強(qiáng)緊密連接蛋白（ZO-1、occludin）的表達(dá)方面顯著強(qiáng)于未修飾多糖。此外，同一多糖濃度下，硒化烏拉爾甘草多糖作用于LPS 刺激下細(xì)胞體外炎癥模型的抗炎效果優(yōu)于未硒化多糖[86]。

通過(guò)化學(xué)方法可對(duì)多糖取代基團(tuán)進(jìn)行添加或消除，但是并不是所有的改性方法都可以增強(qiáng)多糖原本較弱的藥理活性或者激發(fā)其原本不具有的活性。近年來(lái)，對(duì)活性多糖改性的研究成為熱點(diǎn)，關(guān)于多糖改性后的具體結(jié)構(gòu)變化與活性之間的構(gòu)效關(guān)系仍需深入的闡釋。

2.5 高級(jí)結(jié)構(gòu)

植物多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)生物活性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初級(jí)結(jié)構(gòu)。

趙宏等[79]采用原子力顯微鏡法對(duì)具有體外抗炎活性的車前子多糖（PSP-B9）進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其分子鏈較短，且3D 結(jié)構(gòu)顯示其表面有若干不規(guī)則密集的凸起。X-射線衍射法分析表明枸杞多糖（LEP）形成具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的半晶態(tài)聚合物，可抑制卡拉膠誘導(dǎo)的小鼠炎癥反應(yīng)[87]。目前，對(duì)于三螺旋結(jié)構(gòu)多糖的抗炎活性研究主要集中于真菌類多糖。例如，劉曉菲等[88]通過(guò)剛果紅試驗(yàn)和圓二色譜法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)羧甲基茯苓多糖具有三螺旋結(jié)構(gòu)，且能夠發(fā)揮顯著的體外抗炎活性。同時(shí)，赤芝多糖也表現(xiàn)出較好的體內(nèi)外抗炎活性，在水溶液體系中也具有三螺旋結(jié)構(gòu)[54]。然而，劉瑋等[89]發(fā)現(xiàn)姬松茸多糖沒(méi)有三螺旋構(gòu)象，但仍表現(xiàn)出一定的體外抗炎作用。研究表明，三螺旋結(jié)構(gòu)是多糖具有藥理活性的重要空間構(gòu)型，如果多糖的三螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞，那么其藥理作用效果將會(huì)顯著下降[90]。而且適當(dāng)?shù)姆肿恿亢腿菪湗?gòu)象均有利于三螺旋多糖生物活性的提高[91]。目前關(guān)于具有抗炎活性植物多糖結(jié)構(gòu)的研究大部分仍停留在一級(jí)結(jié)構(gòu)，而空間結(jié)構(gòu)與生物活性關(guān)系的研究主要集中在抗氧化和抗腫瘤方面，因此，探究并闡釋植物多糖抗炎活性與高級(jí)結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系有重要意義。

3 總結(jié)與展望

植物多糖來(lái)源廣泛，且不同種類、不同產(chǎn)地、不同部位、不同提取純化方法都會(huì)得到初級(jí)結(jié)構(gòu)甚至高級(jí)結(jié)構(gòu)存在差異的多糖，進(jìn)而影響其生物活性。目前的研究認(rèn)為人體缺少多糖水解酶，機(jī)體不能直接吸收和消化多糖，而是通過(guò)進(jìn)入腸道后一方面被微生物降解為單糖以及生成某些代謝物進(jìn)一步發(fā)揮重要作用；另一方面，認(rèn)為多糖具有益生元作用，通過(guò)改善腸道菌群的比例而達(dá)到治療部分疾病的作用。

多糖的抗炎作用作為其多種藥理活性之一，眾多學(xué)者已經(jīng)通過(guò)體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)多糖的抗炎效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。體外炎癥主要采用LPS 誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞建立模型，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)大部分集中于急性DSS/TNBS 誘導(dǎo)小鼠或大鼠結(jié)腸炎模型的研究。通過(guò)測(cè)定促炎和抗炎炎癥因子的分泌以及觀察炎癥癥狀和相關(guān)部位的組織切片情況，對(duì)不同多糖的抗炎效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。眾多研究表明，植物多糖主要通過(guò)下調(diào)炎癥相關(guān)NF-κB 和MAPK 信號(hào)通路中相關(guān)蛋白的磷酸化水平，調(diào)控炎癥因子TNF-α和IL-1β基因轉(zhuǎn)錄，降低促炎因子IL-6 分泌并升高抗炎因子IL-10 含量以及降低蛋白iNOS 和COX-2 的表達(dá)量，從而起到治療炎癥的作用[92]。但是，大部分對(duì)于抗炎機(jī)制的研究仍停留在表面，對(duì)于分子水平和基因?qū)哟蔚难芯枯^少。而且多糖的抗炎機(jī)制往往是通過(guò)多途徑、多靶點(diǎn)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)和腸道菌群密不可分。因此，進(jìn)一步研究揭示多糖在治療結(jié)腸炎及調(diào)節(jié)腸道菌群方面的潛在作用機(jī)制具有十分重要的意義。

目前，對(duì)于植物多糖一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究較多，但是仍需進(jìn)一步剖析多糖初級(jí)結(jié)構(gòu)甚至高級(jí)結(jié)構(gòu)和抗炎之間的聯(lián)系。例如，確定不同種類多糖發(fā)揮抗炎活性的具體分子量區(qū)間，并探究此區(qū)間多糖片段的抗炎作用方式，可能直接作用于免疫系統(tǒng)或間接作用于腸道微生物；研究抗炎活性多糖的單糖、糖鏈構(gòu)型及構(gòu)象，揭示其發(fā)揮抗炎活性的必要結(jié)構(gòu)；討論多糖主鏈和支鏈的抗炎作用機(jī)制差異，如側(cè)鏈可能與細(xì)胞表面起作用，而主鏈可能通過(guò)其它途徑起作用，以及通過(guò)改變側(cè)鏈分支度對(duì)抗炎活性的影響；多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)的解析與藥理活性的關(guān)系研究是未來(lái)的重點(diǎn)和趨勢(shì)，仍存在許多問(wèn)題亟待解決，例如，是多糖三螺旋構(gòu)象還是其中的單鏈發(fā)揮抗炎作用；植物多糖三螺旋結(jié)構(gòu)與抗炎活性之間具體的作用機(jī)制，如巨噬細(xì)胞NO 的生成和部分免疫因子的表達(dá)與多糖三螺旋構(gòu)象密切相關(guān)，而干擾素的合成則與三螺旋結(jié)構(gòu)不相關(guān)[93]。因此，采用多種技術(shù)聯(lián)用、新興技術(shù)的應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)模擬空間構(gòu)象等方法深層次測(cè)定多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)是必要的。此外，利用不同技術(shù)對(duì)多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，改善其結(jié)構(gòu)特性，增強(qiáng)其抗炎活性，使植物多糖開發(fā)成治療炎癥性疾病的藥物分子成為可能。