Glucopyranosyl lipid A

摘要：结核病作为全球致死率最高的传染病之一，困扰着近 1/3 的世界人口。目前唯一获批使用的 BCG 疫苗虽能保护儿童免受重症结核侵害，却对成人肺结核收效甚微，且存在诸多局限性。本文将从结核病的流行现状、免疫机制入手，详解 BCG 疫苗的利弊，带大家认识正在研发的新一代疫苗，看看科学家们如何通过亚单位疫苗、全细胞疫苗等创新技术，攻克这一“世纪顽疾”。 一、结核病：潜伏在 15 亿人身边的 “隐形杀手” 你可能不知道，全球约有10亿人感染了结核分枝杆菌（Mtb），它也是全球十大死因之一。这种细菌堪称 “生存大师”，可潜伏在人体中多年不发病，一旦免疫系统减弱，就可能引发活动性结核病。 结核病的传播途径主要是呼吸道飞沫，进入人体后，会被肺部的肺泡巨噬细胞和树突状细胞吞噬。但与普通细菌不同，结核分枝杆菌能在吞噬细胞内存活，还会抑制吞噬体 - 溶酶体成熟，躲避免疫系统的攻击（图 1）。随后，树突状细胞会将细菌带到淋巴结，激活 T 淋巴细胞，形成肉芽肿 —— 这种免疫反应能限制细菌扩散，却无法彻底清除它，导致 90% 的感染者处于潜伏感染状态。 当人体免疫力下降时，潜伏的结核分枝杆菌会被激活，破坏肺部组织，引发咳嗽、盗汗、发热等症状，严重时还会形成肺部空洞，加速细菌传播。更棘手的是，结核分枝杆菌极易产生耐药性，全球约有 5000 万耐多药结核病例，给治疗带来巨大挑战。 值得注意的是，结核病在发展中国家更为高发，亚洲（尤其是俄罗斯、中国、印度）和非洲是重灾区，这与 HIV 共感染、医疗资源匮乏等因素密切相关。而 HIV 感染者、免疫力低下人群，发展为活动性结核的风险更是高出数倍。 二、BCG 疫苗：百年功臣的 “短板” 与局限 提到结核病防控，就不得不说 BCG 疫苗（卡介苗）。作为目前唯一获批的结核疫苗，它是由减毒的牛分枝杆菌培育而来，自 1921 年首次用于人类接种以来，已累计接种超过 30 亿次，每年约有 1 亿新生儿接种。 BCG 疫苗的最大贡献，是能有效预防儿童重症结核病，比如结核性脑膜炎。但随着时间推移，它的局限性也日益凸显：首先，对成人肺结核保护效果有限，而肺结核是结核病的主要传播形式；其次，对 35 岁以上人群效果不佳，在结核高发地区的保护力也大打折扣；再者，免疫功能低下者（如 HIV 感染者）接种后可能引发并发症，因此 WHO 已修订指南，不建议 HIV 高风险婴儿接种 BCG。 为何 BCG 在发展中国家效果更差？研究发现，发展中国家人群常接触环境中的分枝杆菌，这些细菌会与结核分枝杆菌发生交叉反应，干扰免疫应答；同时，蠕虫感染等因素会诱导机体产生 Th2 型免疫反应，削弱 BCG 所需的 Th1 型保护反应。而发达国家由于生活方式和水质消毒等原因，这种干扰相对较少。 此外，BCG 疫苗的生产和供应也面临挑战，曾出现过全球短缺 1700 多万剂的情况。这些问题都推动着科学家们寻找更有效的新一代疫苗。 三、免疫系统与结核杆菌的 “攻防战” 要开发出更有效的疫苗，首先得搞懂免疫系统如何对抗结核分枝杆菌。当结核分枝杆菌入侵时，机体主要依靠 Th1 型免疫反应发挥保护作用，核心是产生干扰素 -γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）等细胞因子，激活巨噬细胞清除细菌。 但结核分枝杆菌很狡猾，它能通过多种方式逃避免疫攻击：比如进入潜伏状态，降低代谢活性，躲避免疫细胞识别；还能诱导调节性 T 细胞（Treg）产生，抑制过度的免疫反应，却也为自身存活创造了条件。 有趣的是，体液免疫和细胞免疫的协同作用对防控结核也很重要。抗体可以通过破坏细菌代谢、促进吞噬细胞清除等方式发挥作用，而 T 淋巴细胞则能精准识别并清除被感染的细胞。但当细菌突破这两道防线，就会形成潜伏感染，等待激活时机。 还有一个关键因子 —— 白细胞介素 - 4（IL-4），它在结核发病中扮演着 “双面角色”。IL-4 基因缺失的小鼠，肺结核病变和 TNF-α 毒性会显著降低；但在发展中国家，IL-4 主导的免疫反应可能导致结核治疗死亡率升高。这也为疫苗研发提供了新思路：或许可以通过调控 IL-4 反应来提升保护效果。 四、新一代疫苗：突破 BCG 局限的希望 为了弥补 BCG 疫苗的不足，科学家们研发了多种新一代疫苗，主要分为亚单位疫苗、全细胞疫苗等类型，部分已进入临床试验阶段（图 4）。 （一）亚单位疫苗：精准靶向的 “免疫加速器” 亚单位疫苗选取结核分枝杆菌的关键抗原，搭配佐剂制成，安全性高、副作用小。比如 M72/AS01E 疫苗，由两种结核抗原和脂质体佐剂组成，能同时激发体液免疫和细胞免疫，成人接种两剂即可获得保护，且副作用轻微；H56:IC31 疫苗则包含三种抗原，可作为 BCG 的加强疫苗，能有效预防结核潜伏感染激活，在Ⅰ期临床试验中表现出良好的安全性和持久性。 还有 ID93/GLA-SE 疫苗，通过佐剂激活 Th1 型免疫反应，产生多种保护性细胞因子，诱导长期免疫记忆。这类疫苗的核心优势是能精准激发针对性免疫反应，避免了全菌疫苗可能带来的副作用，适合作为 BCG 接种后的加强针。（二）全细胞疫苗：全面覆盖的 “免疫战士” 全细胞疫苗包含结核分枝杆菌或其减毒菌株的全部抗原，能激发更广泛的免疫反应。比如 VPM1002，是经过基因改造的重组 BCG 疫苗，通过插入溶血素基因，增强巨噬细胞对细菌的清除能力，在免疫功能低下人群中也表现出良好的安全性，目前已进入 Ⅲ 期临床试验。 MtbVAC 则是减毒的结核分枝杆菌疫苗，删除了两个毒力相关基因，既保留了免疫原性，又不会引发疾病，对耐药结核也有保护效果。还有热灭活的 M. vaccae 疫苗，不仅能对抗结核，还能用于癌症治疗，已被 WHO 批准用于结核防控。（三）疫苗佐剂：提升免疫效果的 “神助攻” 佐剂是疫苗的 “好搭档”，能增强抗原的免疫原性，引导机体产生更有效的免疫反应。结核疫苗常用的佐剂如 AS01、IC31 等，能激活 TLR 受体通路，促进 Th1 型免疫反应；CAF01 佐剂则能同时激发 Th1 和 Th17 型免疫反应，比单一免疫反应更能有效防控结核。 值得一提的是，鼻用疫苗佐剂如壳聚糖，能增强黏膜免疫，让疫苗通过鼻腔接种即可发挥作用，方便且能快速激发局部免疫反应，阻止结核分枝杆菌在肺部定植。 五、未来防控：疫苗与策略的双重革新 除了研发新型疫苗，科学家们还在探索更有效的免疫策略。“初免 - 加强” 策略就是其中之一：先接种 BCG 或重组 BCG 疫苗打底，再接种亚单位疫苗或病毒载体疫苗加强，能显著提升免疫保护效果，诱导长期免疫记忆。 同时，研究者们也在寻找能评估疫苗效果的生物标志物，比如干扰素 -γ、多种细胞因子组合等，这些标志物能快速判断疫苗是否有效，加速疫苗研发进程。 未来的疫苗研发还会聚焦于特殊人群，比如 HIV 感染者、结核潜伏感染者、老年人等，开发针对性疫苗。此外，通过鼻腔接种的黏膜疫苗、能同时防控耐药结核的广谱疫苗，也将成为研发热点。 虽然结核病防控仍面临诸多挑战，但随着新一代疫苗的不断推进，以及防控策略的优化，我们离 “终结结核病” 的目标越来越近。从 BCG 疫苗的百年坚守，到基因工程疫苗的精准突破，人类与结核分枝杆菌的 “战争”，正迎来新的转折点。结语 结核病作为困扰人类百年的传染病，其防控离不开疫苗的革新。BCG 疫苗的功绩不可磨灭，但时代的发展要求我们研发出更安全、更有效的新一代疫苗。目前，多款新型疫苗已在临床试验中展现出潜力，相信在不久的将来，随着这些疫苗的落地应用，以及全球防控体系的完善，我们终将战胜这一 “隐形杀手”，让更多人免受结核病的困扰。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观不本站。

编辑：丹青 天麻Gastrodiae Rhizoma是兰科多年生草本植物天麻的块茎，距今已有两千多年的药用及食用历史，是一种名贵的药食同源中药[1]。天麻含有酚类、多糖、蛋白质、有机酸、类固醇等成分，具有镇静催眠、镇痛、抗炎、抗惊厥、降血压、抑菌、延缓衰老、增强免疫、改善记忆等功能[2]。2023年11月，国家卫生健康委员会等部门将天麻纳入《按照传统既是食品又是中药材的物质目录》，正式批准天麻作为一种药食同源物质。目前已开发了多元化的天麻大健康产品，包括天麻酒、天麻茶、天麻口服液、天麻罐头、天麻蜜饯、天麻饮料、天麻糕、天麻饼干、天麻面条及天麻营养粉等[3]。 天麻多糖（Gastrodia elatapolysaccharides，GEP）是一种非淀粉类水溶性多糖，占天麻总体构成的22%左右[4]，具有抗氧化、缓解衰老、调节肠道菌群、抗肿瘤、预防神经和心脑血管系统疾病等功效。目前，对天麻多糖的研究主要集中在工艺优化、药理活性及其分子机制等方面[5]，缺乏全面系统的天麻多糖分离纯化、结构表征及其应用的综述。本文基于CiteSpace软件对中英文数据库中关于天麻多糖的文献进行可视化分析，分析了天麻多糖的研究现状及热点。同时，对天麻多糖的提取纯化、结构特征、修饰、构效关系、药理活性及其应用进行了全面的总结，为天麻多糖的深入研究和广泛应用提供理论基础。 1  基于CiteSpace分析天麻多糖的研究现状 1.1  数据来源及处理 在中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）、Web of Science（WOS）等数据库中分别检索天麻多糖的中、英文文献。设置的检索条件分别为“主题＝天麻多糖”和“Topic＝Gastrodia elatapolysaccharide”OR“Topic＝Gastrodiae Rhizoma polysaccharide”。检索时间为2005年1月—2024年12月。剔除无关、重复文献，最终纳入文献共计153篇，其中中文文献113篇，英文文献40篇。运用CiteSpace 6.3.R1软件分别对发文趋势、关键词共现、关键词突现等内容进行可视化分析，绘制相应的知识图谱，挖掘天麻多糖的研究热点及研究方向（图1）。 1.2  结果及趋势分析 在天麻多糖的研究中，中文文献年发文量呈波动增长的趋势，2015年和2017年达到高峰，英文文献自2020年起显著增长，2024年达到最高。目前中文文献占多数，但英文文献增长迅速，未来可能超越中文文献量，表明天麻多糖研究正逐渐受到国际关注（图1-A）。关键词共现分析显示，中英文文献均聚焦于提取、结构表征、抗氧化等研究热点（图1-D、E）。中文文献的突现词分析表明研究重点从生物活性转向提取工艺，再到分离纯化；而英文文献则从分离纯化和结构鉴定转向体外药理作用（图1-B、C）。由此可见，天麻多糖在国际上的影响力正在逐步提升，未来研究将更多的集中在构效关系解析及药理机制的探索。根据可视化分析得到的天麻多糖研究热点，本文以天麻多糖的提取纯化、结构表征、药理活性及其应用作为重点内容。 2 天麻多糖的提取和分离纯化 2.1 提取 在进行天麻多糖提取前，往往对天麻原料进行预处理，如清洗、干燥等步骤。方伟等[6]发现低温干燥能够提高天麻多糖的含量。李刚凤等[7]比较了6种干燥方法，发现60 ℃热风干燥得到天麻多糖含量高达39.93%。天麻中含有大量脂溶性杂质，影响后续结构表征及活性研究，一般选择石油醚[8]、乙醇[9]、乙醚[10]等有机溶剂进行多次浸泡脱脂，减少对后续多糖提取及纯化的干扰。此外，采用醇沉可使多糖充分凝聚、沉淀，提高多糖的回收率。李俊杰等[9]采用55%、65%、75%和85%的乙醇分别进行醇沉，发现多糖得率与乙醇体积分数呈正相关。 目前，天麻多糖具有多元化的提取方法，包括水提法、酶解法、超声提取法、亚临界水萃取法和微波提取法等，并衍生出各种联用提取技术（表1）。其中，水提法是应用最为广泛的提取方法。提取效率受提取时间、温度、料液比、提取次数和pH值等因素的影响，提取率为8.73%～28.66%。相比于水提法，碱提法和酸提法的提取率更高，但过高的pH值会导致糖苷键断裂、促进多糖水解，反而降低提取率[37]。为了缩短提取时间、降低成本并提高提取率，采用超声波辅助提取、微波辅助提取、酶解提取、亚临界水萃取法等对水提法进行优化。酶解提取法条件温和、损耗低，常用的酶包括复合酶[38]、α-淀粉酶[39]、纤维素酶[40]等。胡云飞等[39]使用酶解法提取天麻多糖时发现加入α-淀粉酶，酶解后多糖的溶解率提高了12.29%，从而提高了天麻多糖的提取率。超声提取法通常使用水、乙醇、柠檬酸盐酸性缓冲溶液[41]作为浸提溶剂，张双奇等[42]发现在提取过程中加入超声波辅助，天麻多糖的得率可达到30%。亚临界水萃取法操作简单、环保且提取效率高于水提法[43]。微波辅助提取虽然提取效率高，但其效果受温度、时间和功率等因素的影响，李志英等[44]研究指出微波提取时功率过高（＞500 W），可能会导致多糖结构发生变化，进而降低提取率。提取得到的天麻粗多糖存在大量蛋白质杂质，需要除去天麻多糖中的游离蛋白。目前脱蛋白的方法有很多，如Sevage法、酶法、三氯三氟乙烷法、三氯乙酸法等。这些方法的优点是其与多糖具有相容性[45]。其中Sevage法操作简单、反应条件温和，但多糖的损失过多。酶法反应温和，多糖损失较低，除杂效果好。此外，还可将Sevage法和酶法相结合，该方法提取效率高，但步骤复杂，成本较高。朱晓霞等[46]研究发现酶解结合Sevage法再醇沉后，蛋白脱出率为76.8%，在增加多糖得率的同时降低了洗脱次数和损耗。去除蛋白质杂质后可通过透析进一步去除小分子杂质得到粗多糖。 2.2  分离纯化 天麻多糖的分离纯化是将不同相对分子质量的混合多糖进行分离，得到低分散性、电荷均一的天麻多糖。常见的分离纯化方法有分级沉淀和柱色谱法[47]，其中天麻多糖常见的纯化色谱技术为离子交换柱色谱和凝胶柱色谱法，通常采用阴离子交换柱色谱法分离天麻多糖中的酸性、中性多糖[48]（图2）。天麻多糖的最佳分离纯化工艺可归纳为预处理、粗分级、离子交换与凝胶滤过等（表1）。孙亚男[49]用DEAE-52纤维素柱色谱、Sephadex G-100凝胶滤过色谱对天麻多糖进行纯化，得到WPGB-A-H均一多糖。天麻粗多糖用阴离子交换色谱法纯化后，还需要用凝胶滤过色谱进一步纯化，常用于多糖纯化的凝胶滤过介质有Sephadex、Sepharose、Bio-gel、Sephacryl、Superdex和Superose等。张格超[50]将粗多糖经过除色素、脱蛋白质和透析后，再使用DEAE-52纤维素柱色谱和Sephadex G-100凝胶滤过色谱进一步纯化后得到了相对分子质量均一的天麻多糖。此外，还可使用大孔吸附介质进行纯化。课题组前期比较了8种不同的大孔树脂纯化天麻多糖的效果，发现大孔树脂D101在吸附温度20 ℃，上样速率1 BV/h，解析液为60%的乙醇溶液，解吸速率为2 BV/h，解析液体积为3 BV时，纯化效率最高[51]。 3  天麻多糖的结构表征、结构修饰及构效关系 多糖的结构解析对生物活性的研究极其重要。目前，主要使用高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）、气相色谱（gas chromatography，GC）、高效凝胶渗透色谱法（high performance gel permeation chromatography，HPGPC）、质谱（mass spectrometry，MS）、傅里叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectrometer，FT-IR）、紫外光谱（UV-visible spectroscopy，UV）、核磁共振波谱（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）、尺寸排阻色谱法（size exclusion chromatography，SEC）、多角度光散射（multiangle light scattering，MALS）等对天麻多糖进行结构表征。近年来，从天麻中分离得到的GEP-1、GEP-3、GEP-4、WGEW等[33-34]均一多糖的结构已明晰。对其结构解析主要集中在单糖组成、相对分子质量、糖苷键等层面的结构表征上，但对其高级结构表征和结构与功能的关系研究仍不够深入，有待进一步研究。 3.1  单糖组成和相对分子质量 天麻多糖是一种非还原性的非淀粉类多糖，其结晶呈粉末状，具有水溶性。通过单糖组成、相对分子质量的测定可以获得大量关于天麻多糖的重要信息。单糖是构成多糖的基本单元，通过研究多糖的单糖组成分析其一级结构，是解析多糖结构的第1步。在进行单糖组成测定前，常使用稀盐酸或三氟乙酸对多糖进行酸水解，使糖苷键断裂，进一步使用GC、HPGPC、HPLC等方法分析其组成及比例。研究发现，天麻多糖由葡萄糖（glucose，Glc）、半乳糖（galactose，Gal）、木糖（xylose，Xyl）、阿拉伯糖（arbinose，Ara）、甘露糖（mannose，Man）、果糖（fructose，Fru）、鼠李糖（rhamnose，Rha）、葡萄糖醛酸（glucuronic acid，GlcA）等单糖组成。其中，Gal和Xyl可能是影响多糖活性的因素，其含量越高，抗氧化活性越强[31]。此外，还会使用SEC、MALS等方法测定其相对分子质量，从而明确分子链的长短或聚合度。Guan等[32]通过高效阴离子交换色谱、体积排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光检测系统分析GEP-1的单糖组成和相对分子质量，结果显示其相对分子质量为76 444，主要由Glc、Gal和Ara组成。朱晓霞等[52]通过HPLC对川产天麻进行定量分析，发现天麻多糖的单糖含量比例为Rha-Man-Glc1∶1.07∶67.24。张梦娟[53]研究表明天麻多糖由Rha、Gal、Glc、Xyl、Man 5种单糖组成，其比值为29∶1∶42∶11∶2。Dai等[54]使用AF4-MALS-dRI联用技术对天麻多糖进行分离并测定其相对分子质量，结果表明其的相对分子质量为1.16×105。Zhu等[55]发现天麻多糖相对分子质量为1.54×105，由1→3和1→4,6支链的吡喃葡萄糖构成，由1→4连接的D-Glc的线性骨架作为支撑。 3.2  糖苷键和高级结构 糖苷键是连接单糖单元形成多糖链的关键化学键，与单糖组成、相对分子质量共同构成多糖结构研究的3大基础，多使用FT-IR、NMR等技术对糖苷键进行测定。在天麻多糖中常见的糖苷键型包括α-(1→4)、α-(1→6)、α-(1→2)、β-(1→6) 等。Chen等[28]发现GEP2-6是一种由α-(1→4) 和α-(1→6) 糖苷键连接的葡聚糖，包含了α-1,4-Glc、α-1,6-Glc、α-1,4,6-Glc和α-1-Glc结构单元，物质的量比为31.27∶1.32∶1.08∶0.93。Huo等[33]使用LC-MS技术发现天麻多糖（GEP-4）中存在对羟基苯甲醇柠檬酸钠复合物，连接在⟶3,4)-α-Glcp-(1→糖苷键的O-1位。除初级结构中的单糖组成和糖苷键类型等，天麻多糖的高级构象也是化学结构的重要组成部分。高级结构包括多糖链的折叠、螺旋等。不同的提取方法对天麻多糖高级结构的影响不同。有研究表明，随着超声提取时间的增加，天麻多糖的链构象由松散的超支化链转变为紧密的球状链[30]。亦有研究表明，酶解会改变天麻多糖的微观结构。胡云飞等[39]研究发现酶解前天麻多糖为网状结构，酶解后天麻多糖的孔隙更大，呈片状结构。此外，不同品种的天麻提取得到的天麻多糖结构也有所不同。Ji等[31]对乌天麻、红天麻、乌红杂交天麻和绿天麻分别进行结构解析，发现天麻多糖为杂多糖，由Man、Rha、Glc、Gal和Xyl组成，乌天麻、红天麻和乌红杂交天麻多糖主要为片状结构，绿天麻为丝状结构。 3.3  天麻多糖的结构修饰 为了获得功能更强且符合目标活性的天麻多糖，研究者通常会对其进行结构修饰。常见的修饰方法有化学、物理和生物修饰。化学修饰通过化学反应引入不同的官能团，改变多糖的理化性质，具有选择性强、反应条件温和、修饰效果可控等优点[56]。目前，多糖化学修饰方法有硫酸化、磷酸化、硒化、乙酰化、酸降解、碱降解等。温启华等[57]研究发现硒化修饰使天麻多糖的抗氧化活性增强。Qiu等[58]从天麻多糖中分离得到WEGW和AGEW 2种均一多糖，使用氯磺酸-吡啶法对天麻多糖进行修饰，得到WSS25、WSS45、ASS25、ASS45 4种硫酸化衍生物，发现其取代位点在O-6上，并且具有很强的抗登革热病毒活性。此外，亦有研究发现WSS25、WSS45的抗登革热病毒活性与硫酸化程度有关。Chen等[59]通过酸解从WGEW分解得到7种不同相对分子质量的葡聚糖，当相对分子质量＞4.1×104时，其硫酸化衍生物具有抗血管生成的功效，其抑制作用取决于硫酸根基团的存在。通过物理条件和处理手段也能改变多糖的物理性质和结构。常见的物理修饰有热处理、超声处理、放射线辐照等。其中，超声处理时间越长，多糖溶出越快，相对分子质量越低[30]。张双奇等[42]发现超声处理的天麻多糖具有更好的抗氧化活性。此外，利用特定的酶对多糖进行酶法修饰，如酶解、酶解酶聚合、糖链修饰等可以改变多糖的相对分子质量、链长、分支度[60]。胡云飞等[39]用α-淀粉酶对天麻多糖进行修饰，发现其相对分子质量降低，抗氧化活性提高。 3.4  天麻多糖的构效关系 天麻多糖的结构特征如单糖组成、相对分子质量、官能团、糖苷键类型、位置、连接方式等对其药理活性具有重要影响。近年来，天麻多糖的结构解析已取得一定的进展。研究表明天麻多糖的单糖组成、相对分子质量不同，功能也有所差异。Ji等[31]发现葡萄糖含量较低的天麻多糖具有较好的体外抗氧化和糖苷酶抑制活性。戴珊珊[61]通过对比水提醇沉和超声辅助提取2种方法，发现超声处理的天麻多糖抑制人乳腺癌MCF-7细胞增殖的能力更强；并且在一定范围内，天麻多糖的相对分子质量越高，结构越紧密，支化度越高，对MCF-7细胞的抑制率越高。程素盼[14]采用水提醇沉法提取天麻多糖，发现在一定范围内，相对分子质量高的多糖抑制肿瘤的能力较强。此外，不同的官能团也会影响天麻多糖的功能。窦雨薇[30]研究发现乙酰化是将乙酰基连接到糖链的羟基上，使天麻多糖与细胞膜结合进入细胞内实现抗肿瘤的功效。 4  天麻多糖的药理活性研究 研究表明天麻多糖具有延缓衰老、预防心脑血管疾病、调节肠道菌群、免疫调节、抗肿瘤、神经保护、缓解非酒精性脂肪肝、抑菌、预防骨质疏松等药理活性。天麻多糖能高效清除自由基，减轻氧化应激对细胞的损伤，从而发挥延缓衰老的作用；在免疫调节方面，天麻多糖通过激活免疫细胞、提高血清免疫球蛋白水平等机制增强机体免疫功能，并能调节免疫失衡状态；在神经保护方面，通过改善神经功能为神经系统疾病防治提供新策略；在抑制肿瘤活性方面，通过激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cystein-asparate protease，Caspase）系统、促进微小RNA表达等方式破坏肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡等。上述研究结果表明，天麻多糖对维持身体健康具有重要的应用价值。 4.1  抗氧化和抗衰老 天麻多糖在多种氧化应激模型中均表现抗氧化和延缓衰老的生物功能。天麻多糖可通过清除自由基、抑制脂质过氧化等途径拮抗氧化损伤。Ji等[31]从天麻中提取到GaE-B、GaE-R、GaE-Hyb、GaE-G 4种多糖，其中GaE-B和GaE-Hyb具有较高的抗氧化性。通过天麻多糖体外抗氧化活性测定发现天麻多糖对2,2′-联氮-双(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2′-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS]、二苯基苦基肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、羟基自由基（·OH）、超氧阴离子自由基（O）等均具有清除作用，并且其抗氧化活性受天麻品种、样品浓度、多糖制备方法等因素的影响[62]。Du等[17]发现当多糖浓度为1.0 mg/mL时，天麻多糖对DPPH和ABTS自由基的清除率＞80%。此外，在血清、肝、脑等组织中，天麻多糖也能够增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的含量，并通过降低丙二醛含量保护细胞膜免受自由基的攻击[63]。此外，有研究表明天麻多糖具有抗衰老的功能。王新梅等[64]利用D-半乳糖诱导的小鼠骨骼肌萎缩模型，发现天麻多糖能够抑制骨骼肌纤维的氧化应激，下调凋亡因子Caspase-3、泛素化因子中肌肉萎缩F-box（muscle atrophy F-box，MAFbx）和肌肉特异性环指蛋白-1（muscle-specific RING finger protein-1，MuRF-1）水平，从而延缓D-半乳糖诱导的小鼠骨骼肌衰老。 4.2  预防心脑血管疾病 高血压、高血脂等都是常见的心脑血管疾病，二者对血管壁都有一定的伤害。天麻多糖通过维持血管基础张力、降低总胆固醇、血脂水平等功效预防高血压、高血脂等心脑血管疾病。缪化春等[65]发现天麻多糖能促进内源性舒血管物质的生成并且抑制内源性缩血管物质的释放，维持血管基础张力。Kim等[66]通过构建高脂大鼠模型发现天麻粗多糖和酸性多糖提取物通过抑制总胆固醇和低密度脂蛋白水平来降低心血管疾病和动脉粥样硬化的发病率。Lee等[67]通过对高血压大鼠喂食天麻酸性多糖发现酸性多糖能够降低三酰甘油和低密度脂蛋白胆固醇水平，缓解动脉粥样硬化，最终降低高血压。 4.3  免疫调节 天麻多糖具有增加衰老小鼠的胸腺指数和脾脏指数、促进细胞增殖、吞噬活性、抗体水平等增强免疫调节的功能。Guan等[32]发现GEP-1具有促进巨噬细胞的增殖和吞噬活性、诱导一氧化氮释放并调节核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路激活免疫调节的功能。Li等[68]发现天麻多糖能够缓解环磷酰胺诱导的胸腺脾脏器官指数降低，促进血清中免疫相关细胞因子和免疫球蛋白的分泌。Bao等[69]发现天麻多糖通过提高机体免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）、IgG和IgM的抗体水平来提高体液免疫。此外，天麻多糖还通过减轻机体局部水肿、改善机体代谢反应、改善肠道菌群等方式抑制炎症。Xu等[70]通过构建结肠炎小鼠模型发现天麻多糖可显著增加具有潜在抗炎作用的细菌的相对丰度，并降低与促炎反应相关的细菌的水平来缓解炎症。Wang等[71]研究发现天麻多糖具有上调葡萄糖转运蛋白4、抑制白色脂肪组织中受体4-NF-κB信号通路的功能，并由此改善高脂饮食引发的炎症。亦有研究表明天麻多糖通过抑制胶质纤维酸性蛋白的升高、抑制白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-8、IL-1β、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、NOD样受体热蛋白结构域3和高迁移率族蛋白B1的释放，从而减轻了神经炎症并缓解了其诱导的神经性疼痛[72]。目前关于天麻多糖免疫调节作用的研究大多停留在初步研究，对具体作用机制的研究仍有欠缺，未来可继续对其作用机制进行探索。 4.4  神经保护 神经细胞的损伤是引起细胞凋亡、神经系统错乱的重要原因之一，该过程与脑细胞炎症反应、神经元增殖和凋亡基因的表达相关。天麻多糖通过提高B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）/Bcl-2相关X蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）蛋白的比例、抑制Caspase蛋白酶的活性、增加巢蛋白和脑源性神经营养因子的表达、加速杏仁核基底外侧神经干细胞的生长等相关途径来改善脑缺血后的神经系统[73]。Zhang等[74]通过小鼠缺血性脑卒中模型发现天麻多糖可上调谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）水平，降低活性氧、丙二醛和Fe2+的过度囤积，从而缓解神经元铁铁死亡减轻小鼠的神经功能缺损、脑梗死面积和脑水肿。此外，亦有研究发现天麻多糖可通过缓解多巴胺能神经元损伤等方式缓解阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Parkinson disease，PD）等神经退行性疾病。李光美等[75]基于AD小鼠模型研究发现，天麻多糖在降低磷酸化Tau蛋白阳性表达的同时，增强CA1、CA3和DG 3个亚区中p-Tau蛋白的表达，从而改善AD小鼠焦虑的症状。Gan等[76]通过构建PD小鼠模型发现天麻多糖能够减少脑内多巴胺能神经元的损伤，降低Bcl-2/Bax的值、Caspase-3水平阻止线粒体凋亡和调节肠道菌群的平衡等方面来缓解PD导致的运动障碍。此外，天麻多糖亦具有改善脑瘫引起的大脑损伤的功能。史华等[77]研究发现天麻多糖在神经递质层面通过抑制乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase，AchE）活性增加乙酰胆碱含量，增加5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、去甲肾上腺素norepinephrine，NE）和γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）水平，从而抑制谷氨酸过高产生的大脑毒性作用，进一步缓解脑瘫引起的记忆力功能障碍。天麻多糖对记忆、焦虑等行为同样具有改善作用。明建等[78]研究发现天麻水溶性多糖通过提高脑内乙酰胆碱含量改善东莨菪碱导致的记忆损伤。在血管保护层面，通过增加内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表达，促进血管舒张因子一氧化氮的释放，从而改善脑瘫幼鼠大脑损伤。综上所述，天麻多糖可通过调节炎症、肠道菌群、缓解细胞凋亡等方面进行神经保护的功效，但具体机制仍未进行深入研究，未来可结合微生物-脑-肠轴等角度进一步对其机制进行研究。 4.5  抑制肿瘤活性 肿瘤是指自身细胞在基因水平上的调控失衡，从而导致细胞发生病变，开始恶性增生形成的新生物。近几年研究发现，天麻多糖通过诱导细胞晚期凋亡、形成炎性浸润、激活Caspase系统、影响细胞周期分布、促进微小RNA表达、抑制B7-H3的表达等方式破坏肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡。叶伟等[79]研究发现天麻多糖通过促进miR-27a-3p的表达进而抑制B7-H3表达，从而抑制砷暴露下结肠癌细胞增殖和侵袭，促进结肠癌细胞凋亡。此外，血管生成在肿瘤的生长、扩散过程中，也起重要作用，天麻多糖能抗血管生成和细胞迁移来抑制肿瘤。章柏钰等[80]研究发现硫酸酯化的天麻多糖能够抑制神经胶质瘤细胞生长活性和迁移。Chen等[59]从天麻中提取到一种新型多糖WGEW，研究发现WGEW通过抑制骨形态发生蛋白2/Smad/分化抑制因子1信号通路抑制血管生成作用。虽然现有研究已证眀天麻多糖具备抑制肿瘤活性的功效，但其作用靶点及分子机制尚未完全阐明，仍需通过体内外模型验证等手段进行系统解析，以明确其药效物质基础及作用网络。 4.6  调节肠道菌群 天麻多糖主要由回肠吸收，穿过小肠绒毛和黏膜屏障进入血液，通过网格蛋白和巨噬细胞作用介导的内吞过程在机体内部转运[81]。研究发现天麻中GRP-1、GRP-3、GRP-4等均一多糖能促进肠道嗜黏蛋白阿克曼菌的生长来维持肠道稳定。Li等[68]发现天麻多糖能够提高肠道紧密连接蛋白和紧密连接蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）表达，增加结肠中短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）的含量，从而恢复肠道屏障、肠道微生物群的组成和丰度。令博等[81]发现天麻多糖对肠道内的乙酸、丙酸等SCFAs有较大影响。Gan等[82]研究发现GEP的消化产物为多糖（GEP-i），能够积极参与粪便发酵过程，并且随着发酵时间的延长，微生物群对GEP-i的利用率逐渐增加。此外，它还能够促进双歧杆菌、柯林斯氏菌等益生菌的丰度，抑制致病性志贺氏菌、脱硫弧菌等细菌丰度。Liu等[83]采用大鼠在体单向灌肠流试验发现天麻和葛根结合使用能增加血液中的生物活性成分水平，抑制P-糖蛋白和多药耐药相关蛋白-2介导的外排，促进葛根素和大豆苷的肠吸收。 4.7  其他 天麻多糖对骨骼、心肌、肝脏、血管等均具有一定的保护作用。Chen等[84]发现WSS25可呈剂量相关性抑制破骨细胞分化因子诱导的RAW264.7细胞中的易位子相关蛋白、活化T细胞核因子1、基质金属蛋白酶9和组织蛋白K的表达，从而抑制破骨细胞生成，降低去卵巢小鼠的骨丢失，进一步抑制骨质疏松症的产生。李佳等[85]发现天麻多糖通过减轻心肌膜过氧化损伤和降低缺血性心肌酶释放来提高心肌耐缺氧能力，从而心肌缺血性损伤具有一定的保护作用。樊荣等[86]发现天麻多糖通过上调Nrf2/GPX信号途径来改善非酒精性脂肪性肝病引起的氧化应激损伤和炎症因子的过度表达，通过下调SREBP-1c及其下游靶基因FAS和HMGCR的表达来降低机体胆固醇含量。亦有研究表明天麻多糖具有广谱抑菌活性，无论是对真菌、革兰阳性菌还是革兰阴性菌都具有明显的抑制作用[87]。 天麻多糖的生物活性见图3。 5  天麻多糖的应用 随着天麻多糖研究的不断深入，市场上逐渐涌现了以天麻多糖为原料的多样化产品（图4）。在食品领域，天麻多糖可制成酒、挂面等产品。朱思洁等[88]采用超声辅助浸泡法研制酱香天麻健康酒，其中天麻多糖质量浓度为3.58 mg/mL，具有祛风通络、治疗腰肌损伤、关节炎、头痛等功效。在保健品领域，含天麻的保健食品共有9种剂型、11种功能。在护肤品领域，天麻多糖可制成面膜、润肤霜等产品。王宇等[89]将天麻多糖制成润肤霜，其具有促使皮肤角质层降解与新陈代谢等功能。Wang等[90]将天麻多糖加入到纳米纤维膜上制成固体面膜，具有保湿、抗氧化的功效。在医药领域，天麻多糖可制成水凝胶、滴眼液等产品。Yu等[91]以氧化天麻多糖与羧甲基壳聚糖作为原料，负载天麻素制成一种具有生物相容性、生物降解、自修复的抗紫外线的水凝胶材料。Xin等[92]将天麻素接枝到壳聚糖主链上获得共聚物，再与天麻多糖交联成水凝胶，最后将葛根素由明胶微球包载嵌入水凝胶实现缓释，从而起到复合水凝胶有效降低了伤口部位组织细胞的氧化应激并抑制了细菌生长。它还可以减少炎症，促进血管生成，并增强胶原蛋白沉积的功效。高青青[93]将质量浓度为1.68 mg/mL的天麻多糖与大豆卵磷脂以1∶3.2的比例混合，制成凝胶滴眼液，可用于缓解干眼症。综上，天麻多糖已用于保健食品、普通食品、护肤美妆、生物材料等，在多个领域都展现出广阔的发展潜能。 6  结语与展望 随着天麻正式纳入“药食同源”物质目录，天麻的功效及价值将逐步得到开发利用，而多糖作为天麻中的天然高分子化合物，具有抗氧化和抗衰老、抗炎、神经保护、抗肿瘤、改善肠菌群等生物活性，在食品、药品及化妆品领域都展现出广阔的应用前景[94]。本文通过文献计量学系统分析了天麻多糖研究领域的中英文文献，梳理了当前的研究现状与研究热点；综述了天麻多糖的研究进展，通过对天麻多糖提取纯化工艺、多糖结构解析和分子构效关系的分析发现，不同的提取纯化工艺能够获得不同种类及活性的天麻多糖，而化学修饰、合成生物学策略能优化其理化特性并增强生物活性，为拓展其在功能食品、医药载体等领域的应用提供支撑；在构效关系方面，已有研究表明单糖组成与生物活性密切相关，为进一步开发天麻多糖产品提供依据。然而，仍存在一些问题值得继续深入研究，如对天麻多糖结构的修饰、构效关系的解析等方面还需进一步研究。同时，天麻多糖已有在药物纳米递送系统中作为纳米水凝胶的研究，可进一步研究天麻多糖作为纳米纤维等多样化载体的可能性，旨在克服体内吸收屏障，实现精准药物递送。此外，还可使用基因组、代谢组和转录组等多组学技术进一步深入解析天麻多糖通过微生物-脑-肠轴调控疾病的分子机制，为跨系统疾病治疗提供新策略。未来，期待能够更深入地揭示天麻多糖的作用机制，推动天麻多糖与其他领域的融合，拓展其应用的广度和深度。 利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突 参考文献（略） 来  源：张骁睿，冯铭柯，高芮晴，赵永平，陈  琛．天麻多糖的研究进展  [J]. 中草药, 2025, 56(17): 6404-6415 END 文章内容仅供思路参考，不代表本刊观点，非中医药专业人员请勿试药 文章来源: 中草药杂志社，本草全球转载仅为传播行业信息，不做商业用途。若转载不当，请联系：28331285@163.com删除，感谢原作者的辛劳付出。文中插入广告与本公众号无关。 本草全球服务内容  包括但不限于:  中药新药、经典名方、配方颗粒、中药CMC、美国FDA IND、中药保护品种临床试验申报、中药上市再评价、药物经济学评价、新药研发及中药类注册备案全过程咨询与委托服务;可为有关单位疑难问题提供解决方案与技术支持、开展内训等服务。凡提交至本草全球的疑难问题,均可协助解决。  联系人:田先生 13801667235