Pentosan Polysulfate Sodium

点击上方蓝字关注我们 摘要: 马齿苋 (Portulaca oleracea L.) 是一种分布广泛的植物, 具有悠久的栽培和食用历史. 值得注意的是, 从马齿苋中获取的多糖表现出令人惊喜且令人满意的生物活性, 这解释了马齿苋对人类健康的多种益处, 包括抗炎、抗糖尿病、抗肿瘤、抗疲劳、抗病毒和免疫调节作用. 本文以 "Portulaca oleracea L. polysaccharides" 和 "purslane polysaccharides" 为关键词, 系统综述了从《中国药典》、《中国植物志》、Web of Science、PubMed数据库、百度学术、Google Scholar 和中国知网 (CNKI) 等数据库中收集的过去14年间马齿苋多糖的提取纯化方法、化学结构、化学修饰、生物活性等方面研究. 同时总结了马齿苋多糖在不同领域的应用, 并讨论了其应用前景. 本文对马齿苋多糖提供了更新且更深入的认识, 将为马齿苋多糖结构的进一步优化及作为新型功能材料的开发提供有益指导, 并为其在人类健康和制造业中的进一步研究与应用奠定理论基础. 关键词: 马齿苋; 多糖; 结构特征; 生物活性; 应用 1. 引言 马齿苋 (Portulaca oleracea L.) 属于马齿苋科 (Portulacaceae), 是一种一年生草本植物. 它起源于印度, 已广泛分布于世界各地, 主要分布于亚洲、非洲、欧洲等温带和热带地区 [1,2]. 在不同国家和语言体系中, 马齿苋的名称各异: 在埃及被称为 "rigla", 在英国被称为 "pigweed", 在法国被称为 "pourpier", 在中国被称为 "马齿苋" (图1). 此外, 它的一些别名能够反映其特性. 在巴西, 它被称为 "unconventional edible plant" (非常规可食用植物), 意味着它不属于某个特定地区或国家, 甚至可以被世界上大多数人口食用. 在中国, 由于其对人体的多种益处, 它被誉为 "长寿菜". 马齿苋富含苹果酸、葡萄糖、钙、磷和铁等营养素, 以及胡萝卜素和维生素 B、C 和 E. 经常食用马齿苋不仅可以补充身体所需的多种营养素, 还能增强免疫力, 降低血糖和血脂, 并对保护眼睛有积极作用 [3]. 马齿苋有多种食用方式, 既适合鲜食也适合干食. 可凉拌、炒食或煮汤, 其味道鲜美爽口, 因此还具有促进食欲的作用 [4]. 图1. 马齿苋的植物学特征: (I) 马齿苋植株; (II) 马齿苋叶片; (III) 马齿苋果实和种子; (IV) 马齿苋花朵; (V) 马齿苋根部; (VI) 干燥后的马齿苋. 马齿苋不仅是一种绿色、安全、营养丰富的食用蔬菜, 也是一味良药, 对人体具有多种保健功效. 在民间医学中, 马齿苋常用于治疗各种疾病, 并具有令人满意的效果 [5]. 例如, 在阿富汗, 马齿苋被用于预防腹泻和咽喉感染. 斯里兰卡使用马齿苋治疗溃疡、伤口、烧伤和皮肤病. 在多米尼加和西印度群岛, 它被用于治疗肠道蠕虫病. 此外, 马齿苋被称为 "天然抗生素", 因为它对伤寒杆菌 (Typhoid bacillus)、大肠杆菌 (Escherichia coli) 和痢疾杆菌 (Dysentery bacillus) 具有显著的抑制作用. 官方层面, 2020版《中国药典》收载了马齿苋, 临床上用于湿疹、蛇咬伤、便血、痔疮等的治疗. 此外, 它还被列入中国国家卫生健康委员会发布的《药食同源目录》, 表明其保健功效已获得国家权威部门的认可. 这也意味着它兼具天然植物和可安全食用的双重特性 [6,7]. 因此, 马齿苋已引起越来越多研究者和注重膳食平衡与身体健康的消费者的关注. 作为一种健康食品来源, 马齿苋越来越频繁地出现在人们的餐桌上. 其广泛的临床功效与其化学组成密切相关. 根据现有研究和报道, 马齿苋含有多种化学成分, 包括多糖、生物碱、黄酮类和萜类化合物 [8,9]. 其中, 多糖作为一种重要的大分子物质, 因其天然来源、安全性和低毒性而日益受到研究关注. 目前, 已通过不同的提取和纯化方法获得了多种结构多样的马齿苋多糖. 它们已被证明对人体具有保健功效, 包括抗炎、抗糖尿病、抗肿瘤、抗病毒、抗铅中毒、抗疲劳和免疫调节作用 [10]. 这使其在食品、药品、化妆品和畜牧业等领域具有广阔的应用前景. 通过检索现有的马齿苋文献, 我们发现已存在一些关于马齿苋及其生物活性成分的综述文章, 但主要聚焦于马齿苋的小分子化合物及其药理作用, 而对马齿苋大分子多糖进行全面综述的文献尚属匮乏. 因此, 本综述系统梳理了马齿苋提取与方面的主要研究 马齿苋多糖的提取与纯化方法 近年来马齿苋多糖的提取与纯化方法,并对其化学结构、结构修饰、保健功效及马齿苋多糖在不同领域的应用进行综述。希望更多的研究者关注其显著且可靠的生物活性,以更好地加以利用。此外,这也将为马齿苋多糖相关功能产品的进一步研究与开发提供理论基础,并推动马齿苋多糖产业的进一步多元化发展。 马齿苋多糖的提取与纯化方法 对于马齿苋多糖的研究而言,其提取是非常重要的一步。提取前,使用石油醚或80%乙醇对马齿苋粉末进行脱脂处理,以去除亲脂性成分。然后,将脱脂后的马齿苋干燥,再进行多糖提取。当采用热水浸提法(HWE)提取马齿苋多糖时,提取温度为75 °C至100 °C,提取时间为2 h至15 h,提取次数为1至3次。HWE是马齿苋多糖提取中最常用的方法,具有操作简便、安全、无污染的优点。然而,该方法耗时较长,且多糖得率较低[11]。基于这些局限性,近年来引入了一些新型高效的提取方法。通过利用超声波的空化效应,超声辅助提取法(UAE)可加速细胞壁的破裂,使多糖从细胞中释放并扩散,从而提高多糖的提取率。与HWE相比,UAE将提取时间从120 min缩短至53.08 min,提取率从4.84%提高至13.55%。微波辅助提取法(MAE)是一种通过微波能量提取生物活性成分的方法。在该方法中,提取混合物的整体被快速加热,从而缩短了提取时间并提高了提取率。此外,多糖的结构及生物活性均不受影响。当采用MAE法提取马齿苋多糖时,提取时间为10 min,提取率为13.87%。酶辅助提取法(EAE)被认为是一种条件温和、回收率高且环保的提取方法。在提取马齿苋多糖时,通常使用0.15 g/kg的果胶酶,该酶可水解植物细胞壁并溶解马齿苋多糖,得率为4.22 g/kg。与单酶提取相比,双酶提取法的提取时间更短、提取率更高。研究表明,当纤维素酶与果胶酶用量分别为1.5%和2.0%、酶解时间为100 min、温度为50 °C、液固比为1:25时,马齿苋多糖的得率为19.83 mg/g。此外,超高压提取法(UHP)是指在超高压条件下使溶剂渗透进入原料内部,从而使活性成分溶解于溶剂中,具有提取速度快、效率高、能耗低、操作简便等优点。采用UHP提取法提取马齿苋多糖时,提取时间为5 min,提取率为22.21%。除了单一提取方法外,还可以将几种方法联合使用,以综合各提取方法的优点,从而更完全地提取马齿苋多糖。超声辅助酶提取法(UAEE)是将超声与酶相结合的一种复合提取方法;与单一的UAE相比,其提取率从19.72 mg/g提高至21.23 mg/g。不同的提取方法各有优缺点,应根据实际情况选择合适的提取方法,以更好地研究马齿苋多糖。 经水提醇沉后获得粗制马齿苋多糖[11]。粗多糖中常含有蛋白质和无机盐等杂质,需进一步纯化。Sevag法是基于蛋白质在有机溶剂中变性沉淀且不溶于水的原理,是最温和、最常用的多糖脱蛋白方法。透析和膜分离技术是实验室中常用的去除马齿苋多糖中无机盐的方法[12]。 马齿苋多糖的结构特征 此外,脂类和色素可以通过浸泡在无水乙醚中或用丙酮和四氯化碳洗涤来去除. 去除杂质后,粗马齿苋多糖通过离子交换色谱法和凝胶过滤色谱法进一步纯化和分离 [13,14]. 最后,将多糖溶液干燥,获得纯化的马齿苋多糖,于 −20 °C 保存. 马齿苋多糖提取和纯化的流程图如图 2 所示. Figure 2. 马齿苋多糖提取和纯化的流程图. 总之,从马齿苋中获取多糖需要经过提取、分离和纯化步骤. 每一步处理都可能影响其产量、结构和活性. 因此,仔细选择合适的、合理、安全、有效的提取和纯化方法非常重要. 3. 马齿苋多糖的结构特征 目前,从马齿苋中分离出十种多糖,它们具有不同的分子量、组成和结构. 马齿苋多糖及其名称、分子量、单糖组成和参考文献列于表 1 中. Table 1. 马齿苋多糖提取和纯化方法总结. 参考文献 多糖组分 提取方法 提取时间 (h/min) 提取温度 (°C) 固液比 总产率 (%) 多糖组分 纯化方法 [15] 马齿苋多糖T组分 热水浸提法 6 h 100 °C 1:20 4.84% 马齿苋多糖T组分 Sevag法和透析 [16] 马齿苋多糖 热水浸提法 6 h 100 °C 1:8 7.00% 马齿苋多糖 HPLC [17] 马齿苋多糖X组分 热水浸提法 9 h 100 °C 1:10 9.41% 马齿苋多糖X组分 过滤和离心 [18] 马齿苋多糖POL-P 热水浸提法 6 h 95 °C 1:4 N/A 马齿苋多糖POL-P3b DEAE纤维素和Sephadex G-200柱色谱法 [19] RH1和RH2 热水浸提法 3 h N/A 69:122 0.43 × 10^{−3}% 中性多糖RN 离子交换柱色谱法和凝胶过滤法 [19] 0.10 × 10^{−2}% 酸性多糖RA [19] 0.35 × 10^{−2}% 果胶多糖RP [20] 马齿苋多糖PSPO 酶辅助提取法 4 h 90 °C 1:20 N/A 马齿苋多糖PSPO N/A [21] 马齿苋多糖CPOPW 热水浸提法 9 h 100 °C 4:25 N/A 马齿苋多糖POPW-HG DEAE-纤维素柱和Sepharose CL-6B凝胶柱 [22] 马齿苋多糖DCPOP 热水浸提法 9 h 75 °C 1:40 0.90% 马齿苋多糖S组分 DEAE纤维素阴离子交换色谱法和Sepharose CL-6B凝胶渗透色谱法 [23] 马齿苋多糖POLP 热水浸提法 12 h 100 °C N/A 6.08% 马齿苋多糖POLP Sevag法 [24] 马齿苋多糖CPOP 热水浸提法 9 h 80 °C 1:20 N/A N/A N/A [25] 马齿苋多糖Z组分 UAE 53 min 61 °C 1:39 13.55% 马齿苋多糖Z组分 离心 [26] 马齿苋多糖H组分 热水浸提法 4.5 h 90 °C 1:15 N/A 马齿苋多糖H组分 DEAE纤维素、Sephadex G-200柱色谱法和透析 [27] 马齿苋多糖Y组分 双酶提取法 100 min 50 °C 1:25 19.83% 马齿苋多糖Y组分 离心 [28] 马齿苋多糖Su组分 超声复合酶法 51 min N/A 1:31 21.23% 马齿苋多糖Su组分 N/A [29] 粗马齿苋多糖 N/A 42.30% 马齿苋多糖POP1-C 透析和Sephadex G-100柱 [29] N/A 马齿苋多糖POP2-C [29] 4.50% 马齿苋多糖POP3-C [30] 马齿苋多糖Ch组分 EAE 2 h 39 °C 1:20 4.22% 马齿苋多糖Ch组分 N/A [31] 马齿苋多糖J组分 MAE 10 min 60 °C 1:30 13.87% 马齿苋多糖J组分 N/A [32] 马齿苋多糖Xu组分 UHP 5 min N/A 1:20 22.21% 马齿苋多糖Xu组分 Sevag法 N/A 表示未提及. 化学结构 分子量 马齿苋多糖的平均分子量（molecular weight, Mw）因提取、纯化和分析方法的不同而有所差异。马齿苋多糖的平均分子量通过高效液相色谱法（high-performance liquid chromatography, HPLC）、高效凝胶渗透色谱法（high-performance gel permeation chromatography, HPGPC）和气相色谱法（gas chromatography, GC）测定。马齿苋多糖的平均分子量分布范围很广，从 8.3 kDa 到 15,500 kDa 不等。Zhao 等人通过分离纯化从马齿苋中获得了多糖（马齿苋多糖POL-P3b）。马齿苋多糖POL-P3b 被鉴定为一种均质多糖组分，其平均分子量为 253.6 Da。从马齿苋多糖中分离纯化得到了一种特殊组分——半乳糖醛酸（命名为马齿苋多糖POPW-HG），其平均分子量为 41.2 kDa。此外，从马齿苋中获得的中性多糖（RN）、酸性多糖（RA）和果胶多糖（RP）的分子量分别为 8.3 kDa、58 kDa 和 87 kDa。特别地，马齿苋多糖CPOP 存在三种不同的分子量分布范围。其主要的分子量分布为 7.3 kDa，另外两个较少的分子量分布分别为 11.9 kDa 和 93 kDa。 单糖组成 多糖的生物活性与其结构密切相关，尤其是单糖的组成和比例。马齿苋多糖的单糖组成通过红外光谱法（infrared spectroscopy, IR）、气相色谱法（GC）和高效液相色谱法（HPLC）测定。结果表明，马齿苋多糖主要由甘露糖（mannose, Man）、鼠李糖（rhamnose, Rha）、葡萄糖醛酸（glucuronic acid, GlcA）、半乳糖醛酸（galacturonic acid, GalA）、葡萄糖（glucose, Glc）、半乳糖（galactose, Gal）和阿拉伯糖（arabinose, Ara）以不同的摩尔比组成。从马齿苋中提取了三种不同类型的多糖：中性多糖（RN），主要由 Glc、Man、Ara 和 Gal 组成，摩尔比为 0.1:38.8:13.7:5.3；酸性多糖（RA），主要由 Ara、Gal、Rha、Xyl（木糖）和 GlcA 组成，摩尔比为 23.3:67.0:2.8:2.9:4.1；以及果胶多糖（RP），由 GalA、Gal、GlcA、Ara 和 Rha 组成，摩尔比为 67.8:11.3:10.6:5.8:4.3 [19,20,29]。此外，从马齿苋中分离得到的马齿苋多糖POPW-HG 是一种由 95% 半乳糖醛酸组成的均质多糖 [21]。从马齿苋中获得的均质多糖马齿苋多糖POL-P3b 由 Glc 和 Gal 组成，摩尔比为 0.75:1.00。 化学结构 除单糖组成和分子量外，马齿苋多糖的化学结构也已被广泛研究。马齿苋多糖的结构和构象特征通过红外光谱法（IR）、气相色谱法（GC）和核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）波谱法表征 [33,34]。Tao 等人通过傅里叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR）研究了马齿苋多糖的基本特征。结果表明，马齿苋多糖的结构中含有羟基、C-O 和糖醛酸。Zhao 等人通过 IR 对马齿苋多糖POL-P3b 的结构进行了基础研究。分析表明，纯化后的马齿苋多糖POL-P3b 结构中含有羟基和 β-葡萄糖苷键。Dong 等人从马齿苋中分离出三种多糖，分别为 RN、RA 和 RP。RN 是一种阿拉伯葡甘露聚糖型多糖。甲基化分析（methylation analysis）显示，RN 含有 1,4-连接的吡喃甘露糖基（mannopyranosyl, Manp）、1,4-连接的吡喃葡萄糖基（glucopyranosyl, Glcp）和 1,2,4-连接的 Glcp 残基，并含有少量 1,4,6-连接的 Manp、1,4,6-连接的 Glcp 以及末端连接的吡喃半乳糖基（galactopyranosyl, Galp）残基。此外，呋喃阿拉伯糖基（arabinofuranosyl, Araf）残基主要以非还原末端连接残基的形式存在。甲基化分析表明，RA 是一种典型的 II 型阿拉伯半乳聚糖（type II arabinogalactan, AGII），由 α-1,3-连接的 β-D-Galp 主链组成，主链在 C-6 位置部分被 1,6-连接的 β-D-Galp 侧链取代。此外，GlcA 在 RA 中以末端连接和 1,4-连接残基的形式存在。核磁共振（NMR）分析提示，RP 可能是一种半乳聚糖醛酸，主要由 α-1,4-连接的 GalA 残基组成，这些残基 马齿苋多糖的生物活性 高度甲酯化并部分乙酰化。根据已报道的方法, RP 的甲酯化度 (DM) 估计为 73.2%, 表明 RP 是一种高度甲酯化的果胶多糖。此外, Selina Mawunyo Ayivi-tosuh 等人从马齿苋多糖中纯化出同源半乳糖醛酸 (马齿苋多糖POPW-HG) 并对其进行了深入研究。通过甲基化分析和气相色谱法检测表明, 马齿苋多糖POPW-HG 仅由 1,4-Gal (还原型 1,4-GalA) 组成。FI-IR 分析表明, 马齿苋多糖POPW-HG 中存在羟基、糖醛酸和吡喃糖环。1H 和 13C 核磁共振分析表明, 没有 GalAp 甲基化和乙酰化的信号, 表明马齿苋多糖POPW-HG 是一种未酯化的同型半乳糖醛酸。结果表明, 马齿苋多糖POPW-HG 是一种线性且非酯化的同型半乳糖醛酸聚糖。同型半乳糖醛酸聚糖由 α-1-4-D-GalAp 残基单元、线性 HG 和支链 HG 组成。线性 HG 是一种未取代的同型半乳糖醛酸, 支链 HG 含有在主链 GalpA 残基的 2 位或 3 位连接的由 α-1,4-D-半乳糖胺酸组成的侧链的线性 HG。迄今为止, 我们已经在许多实验中研究了马齿苋多糖的结构。为了了解马齿苋多糖的结构, 我们需要进一步研究。马齿苋多糖的结构特征如表 2 所示。 马齿苋多糖的生物活性 马齿苋已被证明是一种具有多种促进健康的生物学和药理学活性的天然植物, 多糖是支持这些特性的重要成分。马齿苋多糖的生物活性和健康益处已在体外实验和体内实验中得到广泛研究。表 3 包含有关马齿苋多糖生物活性的全面信息。这些多糖表现出多种作用, 如抗疲劳、抗糖尿病、抗病毒、抗肿瘤、抗结肠炎和免疫调节作用, 以及抗铅中毒 (图 3)。 图 3. 马齿苋多糖的生物活性 (红色箭头表示下调, 绿色箭头表示上调。RP: 果胶多糖; POP: 马齿苋多糖)。 表 2. 马齿苋多糖的化合物名称、分子量、单糖组成、结构及分析技术。 化合物名称 结构 分析技术 参考文献 RN 8.3 kDa Glu:Man:Arab:Gal = 0.1:38.8:13.7:5.3 RN 含有 1,4-连接的 Manp、1,4-连接的 Glcp 和 1,2,4-连接的 Glcp 残基, 以及少量 1,4,6-连接的 Manp、1,4,6-连接的 Glcp 和末端连接的 Galp 残基, 并提示 Araf 残基主要以非还原末端连接残基的形式存在。 GC, HPLC [19] RA 58 kDa Ara:Gal:Rha:Xyl:GlcA = 23.2:67.0:2.8:2.9:4.1 RA 由 a-1,3-连接的 β-D-Galp 主链组成, 在 C-6 位部分被 1,6-连接的 β-D-Galp 侧链取代。此外, GlcA 以末端连接和 1,4-连接残基的形式存在于 RA 中。 RP 87 kDa GalA:Gal:GlcA:Ara:Rha = 67.8:11.3:10.6:5.8:4.3 RP 由高度甲酯化并部分乙酰化的 a-1,4-连接的 GalA 残基组成。 POP1-C 55.8 kDa N/A N/A FT-IR, NMR [29] 马齿苋多糖 N/A Glu:Gal = 2.3:1 N/A HPLC, PDA [16] POP-T 1.55 × 104 kDa Gal:Ara:Rha = 50.92:32.32:16.75 POP-T 的结构中存在羟基、C-O、β-构型和糖醛酸。 GC, HPGPC, FT-IR [15] POP-S 24.6 kDa Man:Ara:Glu:Gal = 2.1:5.2:2.1:11.2 N/A GC, HPGPC [22] POP-H 11 kDa Man:Rha:GlcA:GalA:Glu:Gal: Ara = 5.3:5.9:1.3:27.6:1:18.8:14.6 N/A HPLC, IR, HPGPC [26] POL-P3b 0.253688 kDa Glu:Gal= 0.75:1.00 POL-P3b 结构具有羟基和 β-糖苷键。 HPLC, UV, IR [18] POP-L 8.03 kDa Rha:Ara:Glc:Gal = 1:1.16:0.23:0.59 N/A N/A [35] POPW-HG 41.2 kDa 半乳糖醛酸 = 95% 含微量 Man 和 Rha 马齿苋多糖POPW-HG 由 1, 4-GALA 组成, 具有羟基、糖醛酸和吡喃糖环。 HPSEC, GC, NMR, FI-IR [21] CPOP 7.3 kDa, 11.9 kDa, 93 kDa Rha:Ara:Xyl:Man:Glu:Gal = 1:1.1:1.3:1.9:2.4:3.4:1 N/A GC, HPSEC [24] N/A 表示未提及。 表 3. 马齿苋多糖的生物活性及其潜在作用机制。 生物活性 多糖名称 体外或体内 指定浓度 模型/测试系统 作用或机制 参考文献 抗疲劳作用 马齿苋多糖X组分 体内实验 75、150和300 mg/kg 雄性KM小鼠 POP可延长小鼠转棒时间和力竭游泳时间，降低血乳酸和血清尿素氮水平，提高肝糖原和肌糖原含量。 [17] 抗糖尿病作用 马齿苋多糖L组分 体外实验 0.5 mg/mL INS-1细胞 POP可提高线粒体膜电位和ATP产量；使细胞膜电位（MP）去极化，提高细胞内钙水平（[Ca2+]）和Nav1.3表达水平；并降低Nav1.7表达水平。 [26] 马齿苋多糖CPOP 体内实验 100、200和400 mg/kg SD大鼠 CPOP可显著降低糖尿病大鼠的空腹血糖（FBG）、TNF-6、IL-6和MDA水平，并提高空腹胰岛素（FINS）、胰岛素敏感指数（ISI）和活性氧（ROS）水平。 [24] 抗病毒作用 果胶多糖RP 体外实验 234 mg 细胞与病毒：Vero细胞和Madin–Darby犬肾（MDCK）细胞培养于含5%胎牛血清（FBS）的最低必需培养基（MEM）中 RP可通过抑制病毒穿入而非抑制病毒吸附发挥潜在的抗HSV-2活性。 [19] 抗肿瘤作用 马齿苋多糖POP1（POP1-s1、POP1-s2、POP1-s3和POP1-s4） 体外实验 100–2000 µg/mL HepG2细胞和Hela细胞 抑制Hela细胞S期细胞生长，并通过细胞周期阻滞诱导细胞凋亡。 [29] 马齿苋多糖POL-P3b 体外实验 100或200 mg/mL HeLa细胞 POL-P3b通过上调Bax水平和下调Bcl-2蛋白水平诱导HeLa细胞凋亡，部分通过调控Bcl-2家族诱导细胞凋亡。POL-P3b的作用靶点可能为HeLa细胞上的TLR4，POL-P3b通过激活TLR4/NF-κB通路诱导细胞凋亡。 [36] 马齿苋多糖S组分 体内实验 25、50和100 mg/kg ICR小鼠 POP可显著抑制可移植性肉瘤180的生长，增加白细胞（WBC）和CD4+ T淋巴细胞数量，并提高CD4+/CD8+比值。此外，口服POP可显著增加荷瘤小鼠外周血白细胞数量，并降低血清AST、ALT、BUN和肌酐水平。 [22] 马齿苋多糖POL-P3b 体内实验 50、100和200 mg/kg 雌性KM小鼠 Pol-p3b通过刺激TLR4-PI3K/AKT-NF-κB信号通路诱导DC细胞的肿瘤性凋亡。 [37] 马齿苋多糖POL-P3b 体内实验 50 µg/mL和100 mg/mL BALB/c雌性小鼠 其作用机制可能与增强涉及TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的特异性抗肿瘤免疫应答有关。 [38] 马齿苋多糖POL-P3b 体外和体内实验 250、500和1000 µg/mL；50、100和200 mg/kg HeLa和U14细胞，雌性KM小鼠 POL-P3b在体内外均可抑制宫颈癌细胞生长，并可显著抑制U14荷瘤小鼠的肿瘤生长。 [18] 抗结肠炎作用 马齿苋多糖POLP 体内实验 0.75、0.5和0.25 g/mL KM小鼠 POLP通过调控IL-6/STAT3/COX-2通路发挥保护作用。 [23] 免疫调节作用 马齿苋多糖PSPO（SePSPO-1、SePSPO-2） 体外实验 753.8和1325.1 mg/kg 雌性BALB/c小鼠 PSPO的硒化程度越高，其对模型细胞的免疫调节作用越强，巨噬细胞吞噬能力增强，与免疫相关的细胞因子分泌增加。 [20] 马齿苋多糖POL-P3b 体内实验 250、500和1000 µg/mL 重组小鼠GM-CSF、小鼠CD11c、FITC抗小鼠CD80、FITC抗小鼠CD83、PE抗小鼠CD86和PE抗小鼠MHC-II POL-P3b处理的DC中TLR-4表达显著升高，可能通过TLR-4诱导DC成熟，这对阐明POL-P3b免疫增强作用的分子机制具有重要意义。 [39] 马齿苋多糖 体外和体内实验 1、5、10、20和40 µg/mL Wistar大鼠；胸腺细胞 马齿苋多糖可清除过量自由基并增强免疫系统功能。 [16] 抗铅中毒作用 马齿苋多糖T组分 体外和体内实验 600 mg/kg/天 PC12细胞和大鼠 POP通过减少活性氧产生并提高细胞活力，对PC12细胞中铅诱导的氧化毒性具有保护作用；同时可减轻脑CA1和DG区的认知缺陷，并显著逆转铅诱导的脑CA1和DG区脊髓缺陷。 [15] 抗疲劳作用 众所周知，适度运动有助于人们保持健康并减轻精神压力，但过量运动也可能导致应激、疲劳及各种其他身体损伤 [40]。在现代医学中可用于治疗疲劳的药物选择较少，且一些研究表明补充天然物质可减少运动引起的身体疲劳并增强动物的生理机能 [41–43]。因此，天然药物在抗疲劳效应研究方面具有潜在价值，已有多项研究通过实验证实了马齿苋多糖（POP）在减轻疲劳方面的功效。为评估和验证从马齿苋中分离的多糖（POP）的抗疲劳性能，对雄性KM小鼠（18–22 g/只）进行了转棒实验和强迫游泳实验 [44]。结果表明，高强度运动期间血乳酸（BLA）的累积可改变机体内部pH值，引发所谓的酸中毒，从而导致疲劳。与正常对照组（NC）相比，低剂量（LP）、中剂量（MP）和高剂量（HP）马齿苋多糖POP补充组小鼠的BLA水平显著降低（p < 0.05），BLA水平分别下降了29.87%、46.15%和74.07%。结果表明POP能有效延缓并减少BLA的生成，从而延缓疲劳的发生。此外，血清尿素氮（SUN）是蛋白质和氨基酸代谢的产物，是反映疲劳状态的另一敏感指标。经POP处理后，与NC组相比，LP、MP和HP组小鼠的SUN水平显著降低（p < 0.05）。SUN水平的下降反映了蛋白质代谢的减少，表明机体耐力的增强。此外，与NC组相比，LP、MP和HP组小鼠的肝糖原含量（分别增加27.88%、39.56%和57.94%）和肌糖原含量（分别增加24.41%、38.97%和44.61%）均显著升高（p < 0.05），提示POP的抗疲劳活性可能与改善运动代谢调控及激活能量代谢有关。这些结果表明，POP增加了肝脏和肌肉中的糖原储备，同时降低了血液中乳酸和血清尿素氮的水平，并延长了小鼠不间断游泳和转棒运动的持续时间 [17]。综上所述，马齿苋多糖具有显著的抗疲劳作用，为治疗疲劳提供了一种重要的天然药物选择。 抗糖尿病作用 糖尿病分为1型糖尿病（T1D）和2型糖尿病（T2D），但超过90%的糖尿病患者为2型糖尿病 [45–47]。与目前用于治疗糖尿病的合成药物相比，中药不仅能够降低血糖水平并有效预防或延缓糖尿病引起的一些长期问题，而且毒性副作用更少 [48]。来源于马齿苋的粗水溶性多糖CPOP已显示出显著的抗糖尿病作用。首先，新配制的STZ溶液60 mg/kg经腹腔注射入大鼠体内，正常对照组（NC）注射等量柠檬酸缓冲液。72 h后，经尾静脉采血测定空腹血糖水平，选择空腹血糖水平为11.1 mM的大鼠作为糖尿病模型。随后评估CPOP对体重、糖耐量试验（GTT）、空腹血糖（FBG）、空腹血清胰岛素（FINS）及胰岛素敏感指数（ISI）的影响。结果显示，糖尿病大鼠的体重显著增加，糖耐量显著改善，FBG降低，FINS升高，ISI升高。目前，许多研究表明2型糖尿病的发病机制可能与细胞因子介导的炎症反应有关。通过观察CPOP对模型大鼠白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的影响，结果显示，经口服100、200和400 mg/kg CPOP 28天后，糖尿病大鼠的TNF-α和IL-6水平显著降低（p < 0.05或p < 0.01），表明CPOP可能通过抗炎作用发挥抗糖尿病功效。此外，研究表明活性氧（ROS）在糖尿病及其并发症的发生发展中具有重要作用，糖尿病与氧化应激之间的相互关联已得到充分证实。丙二醛（MDA）是一种重要的脂质过氧化物，是衡量自由基代谢水平的敏感指标。对糖尿病大鼠经灌胃给予100、200和400 mg/kg CPOP 28天后发现，与模型对照组（MC）相比，100-CPOP、200-CPOP和400-CPOP组的MDA含量降低，SOD活性升高。MC组与CPOP组之间的MDA含量和SOD活性水平存在显著统计学差异（p < 0.01），提示CPOP可能通过减轻氧化应激发挥抗糖尿病作用 [24]。 另一项研究表明，马齿苋多糖（POP）同样具有抗糖尿病作用（图4）。通过3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑（MTT）法测定INS-1细胞的活力 [49]。INS-1细胞接种于培养皿中培养24 h后，去除培养基，更换为含有POP（0.01–5 mg/mL）或TTX（0.1–1 µM）的新鲜培养基。随后测定培养基及细胞蛋白提取物中的胰岛素浓度。采用ATP检测试剂盒和光度计测定细胞裂解物中的ATP含量，并依据标准ATP曲线计算ATP的量。测定INS-1细胞的葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）、细胞内Ca2+、线粒体膜电位及膜电位（MP）。结果表明，在不同浓度葡萄糖条件下，POP和TTX（河豚毒素，一种VGSC特异性阻断剂）均能提高培养基中胰岛素浓度及INS-1细胞内胰岛素浓度。然而，POP对胰岛素分泌和生成的作用可被VGSC阻断剂TTX所阻断。POP还能升高线粒体膜电位、促进三磷酸腺苷（ATP）生成、提高去极化MP及细胞内Ca2+水平。此外，为确定POP是否调控VGSC的表达，检测了INS-1细胞中VGSC亚基Nav1.3和Nav1.7的表达水平。Western blot分析显示，POP处理可上调Nav1.3的表达水平并下调Nav1.7的表达水平。上述结果表明，POP可能通过VGSC调控胰岛素分泌，并可改变细胞内Ca2+释放、ATP代谢、细胞膜及线粒体膜电位 [26]。基于以上研究可推测，马齿苋多糖可作为抗糖尿病治疗药物。尽管对其抗糖尿病机制的研究有限，但从上述研究中可推断马齿苋多糖具有抗糖尿病作用并显示出良好的治疗效果。因此，其具备开发为低毒性新型抗糖尿病药物的潜力。 4.3. 抗病毒作用 病毒感染仍然是全球范围内导致疾病和死亡的主要来源,例如流感每年可造成约300万新发病例以及约十分之一至六分之一的人口死亡。尽管常用的抗病毒药物具有一定的治疗效果,但它们往往会引起严重的不良反应[50,51]。草药提取物有着悠久的治疗使用历史,其中一些也具有抗病毒特性,且几乎无毒副作用[52,53]。从马齿苋中首次报道分离的抗病毒多糖包括一种中性多糖(RN)、一种酸性多糖(RA)和一种果胶多糖(RP),并测试了它们针对甲型流感病毒(IFV-A)和2型单纯疱疹病毒(HSV-2)的抗病毒特性。当将这三种多糖加入到感染病毒的Vero细胞和Madin-Darby犬肾(MDCK)细胞中时,RP在随后的培养过程中对病毒复制的抑制效果最佳,而另外两种多糖几乎无抗病毒作用。如果仅在病毒感染期间加入多糖,也可观察到相对较高的抗病毒效果。然而,当多糖在感染后的不同时间加入培养基时,RP的抗病毒效果较差。此外,实验结果表明RP对病毒穿透具有剂量依赖性和时间依赖性的抑制作用,但对病毒吸附未观察到剂量依赖性的干扰。通过限制病毒穿透而不影响病毒吸附,多糖RP表现出潜在的抗病毒活性,可以推测病毒穿透步骤至少是抗病毒RP的靶点之一。为了研究RP抗病毒作用中特定基团的贡献,通过去除GalA残基上的甲基和乙酰基制备了脱酯化的RP(DRP)。随后进行了相同的实验以检验这些基团在RP抗病毒活性中的作用。然而,RP在脱酯化后丧失了抗病毒活性,表明多糖RP中GalA残基的甲基化和乙酰化可能是其抗病毒活性的原因[19,54]。总体而言,根据目前的研究,马齿苋多糖表现出良好的抗病毒特性,这为其进一步研究提供了潜在价值。这一发现可能为开发疗效良好且副作用较少的抗病毒药物提供新的方向和思路。 图4. 马齿苋多糖的作用机制图:(A) 马齿苋多糖的抗肿瘤机制;(B) 马齿苋多糖的抗糖尿病机制。 抗肿瘤作用 抗肿瘤作用 目前,癌症的常规治疗常伴随诸多不良反应.天然物质的抗肿瘤作用已引起研究者的兴趣.研究发现,从马齿苋中提取的多糖具有抗肿瘤作用[55–57].多糖的抗肿瘤机制大致可分为两大类:(1)多糖直接抑制肿瘤细胞的增殖;(2)多糖通过激活人体免疫系统来抑制癌细胞的增殖[58].首先,马齿苋多糖可以通过直接抑制肿瘤增殖或诱导细胞凋亡来发挥抗肿瘤作用.采用蛋白免疫印迹法检测TLR4表达及其下游信号通路,并使用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测炎症介质水平.采用WST-8法和Hoechst/碘化丙啶(PI)法评价马齿苋多糖POL-P3b对大鼠肝癌细胞的凋亡诱导作用,从而证实其抗肿瘤活性.结果显示,POL-P3b对脂多糖(LPS)诱导的HeLa细胞表现出明显的抗增殖和诱导凋亡作用,并下调TLR4下游信号通路.在100和200 µg/mL浓度下,POL-P3b表现出诱导凋亡的作用,上调HeLa细胞中Bax水平,下调Bcl-2蛋白水平,表明POL-P3b通过调控Bcl-2家族诱导细胞凋亡.在HeLa细胞中,POL-P3b不仅抑制了TLR4、MyD88、TRAF6、激活蛋白-1(AP-1)和核因子κB(NF-κB)P65亚基的蛋白表达水平,还减少了细胞因子及其他化学因子的产生[59].此外,POL-P3b对肝细胞癌细胞也具有积极的抑制作用.综上所述,可以推测POL-P3b的靶点可能是HeLa细胞上的TLR4.POL-P3b通过激活TLR4/NF-κB通路诱导细胞凋亡,从而发挥抗肿瘤作用.此外,体内外实验已经报道了POL-P3b针对宫颈癌的具体抗癌疗效及作用机制.该研究采用U14小鼠宫颈癌细胞进行动物实验,并通过测定活细胞的MTT染料吸光度来确定POL-P3b对HeLa细胞的生长抑制作用.结果显示,POL-P3b在体内外均能抑制宫颈癌细胞的生长,并显著抑制U14荷瘤小鼠的肿瘤生长.其机制与sub-G1期细胞周期阻滞、DNA损伤和细胞凋亡有关[18].此外,硫酸化多糖对抗肿瘤活性也有很大贡献[36].已有研究报道了马齿苋多糖(POP1)及其五种硫酸化衍生物(POP1-s1、 POP1-s2、 POP1-s3、 POP1-s4和POP1-s5)对人肝癌细胞系(HepG2)和宫颈癌细胞系(Hela)的作用.通过MTT法观察硫酸化衍生物在体外对HepG2细胞和Hela细胞的抑制作用.结果显示,天然POP1在体外对HepG2细胞无细胞毒性,但所有硫酸化衍生物均具有细胞毒性.POP1-s3表现出最显著的抑制作用;特别是在2000 µg/mL浓度下,其抑制活性最高,达到51.3 ± 1.3%,表明硫酸化修饰可增强POP1对肿瘤细胞的细胞毒性.流式细胞术研究表明,经硫酸化衍生物处理的Hela细胞可介导S期细胞周期阻滞[29]. 其次,马齿苋多糖的抗肿瘤作用还与免疫系统的增强或激活有关.一项研究报道,以小鼠4T1肿瘤细胞抗原制备DC疫苗,以评价POL-P3b在小鼠中诱导骨髓来源树突状细胞成熟及功能的特性.研究表明,POL-P3b可诱导树突状细胞(DCs)的激活和成熟,其机制可能与TLR4/MyD88/NF-κB信号通路参与的特异性抗肿瘤免疫应答增强有关.采用BALB/c雌性小鼠进行的体内实验显示,经Pol-P3b处理的抗原刺激DCs可通过诱导细胞凋亡和增强免疫应答显著抑制肿瘤生长.此外,通过血液学和血液生化检查及组织病理学分析评价了POL-P3b的安全性.结果显示,实验小鼠健康状况良好,无中毒或死亡迹象.由此可推断POL-P3b的毒性极低,表明POL-P3b可作为一种新型免疫 抗结肠炎作用 马齿苋多糖还可作为抗癌的辅助制剂[38]。此外,与注射用佐剂不同,口服多糖同样具有免疫调节抗肿瘤作用。首先,通过皮下注射U14细胞建立小鼠宫颈癌模型。在小鼠口服给药马齿苋多糖POL-P3b 12天后,发现小鼠肠道树突状细胞(DCs)的存活率显著提高,其抗肿瘤活性机制通过促进肠道DCs的增殖来抑制肿瘤细胞凋亡(图4)。推测口服马齿苋多糖POL-P3b抑制宫颈癌的机制涉及通过激活TLR4/PI3K/AKT/NF-κB信号通路,诱导肠道树突状细胞(DCs)免受肿瘤诱导的凋亡[37]。值得注意的是,已有报道表明另一种马齿苋多糖(POP)在体内模型中也具有抗肿瘤作用。测定了ICR小鼠肉瘤180肿瘤细胞的活性。实验研究表明,马齿苋多糖POP对可移植性肉瘤的生长具有显著的抑制作用,并可增强动物的免疫反应。这包括增加白细胞(WBC)和CD4+ T淋巴细胞的数量,以及升高CD4+/CD8+比值。此外,口服马齿苋多糖POP还可显著增加肿瘤小鼠外周血白细胞数量,并降低血清中AST、ALT、BUN和肌酐水平[22,60]。简而言之,马齿苋多糖是一种天然产物,具有低毒性和良好的生物安全性。它可以作为开发新型抗肿瘤药物的原料或药物载体,为抗肿瘤药物的研发提供新的思路和选择。 抗结肠炎作用 结肠炎是一种炎症性肠病(IBD),其特征为血性腹泻等症状及可能危及生命的并发症。研究表明,IBD的发生发展与炎症细胞因子的失调密切相关[61–63]。为证明马齿苋多糖POLP的抗结肠炎作用,Wang等人在小鼠中建立了抗结肠炎模型。体重为20 ± 2 g的小鼠在标准实验室条件下以超滤水和标准饲料喂养。同时,对照组小鼠饮用蒸馏水,结肠炎小鼠自由饮用5%葡聚糖硫酸钠(DSS)溶液7天。 结肠炎诱导的动物被随机分为四组:一组以柳氮磺吡啶(9 mg/mL)处理的阳性对照组,以及三组以不同浓度马齿苋多糖POLP(0.75、0.5、0.25 g/mL)处理的给药组。通过临床活动度评分(CAS)和组织病理学H & E染色评估结肠炎的炎症程度和治疗效果。结果显示,经7天治疗后,阳性对照组和POLP组结肠炎小鼠的健康状况均显著改善。POLP组,尤其是在0.75 g/mL浓度下,其CAS与阳性对照组相当。因此,POLP可改善结肠炎小鼠的健康状况。此外,使用ELISA试剂盒测定了四种细胞因子的浓度:IL-10、IL-1b、IL-6和PGE2。结果显示,经7天POLP治疗后,结肠炎组中IL-6和PGE2的浓度显著低于模型组,但仅有IL-6和PGE2下降。这些发现提示POLP的治疗效果与这两种细胞因子的水平密切相关。已观察到IL-6可诱导STAT3的磷酸化,而磷酸化STAT3的上调与结肠炎的发病机制相关,强调了STAT3在结肠炎发生中的关键作用[64]。经POLP处理后,STAT3的磷酸化水平急剧下降,表明POLP通过调节STAT3的磷酸化水平发挥其保护作用。COX-2可催化花生四烯酸合成PGE2。PGE2是一种重要的炎症细胞因子,通过与G蛋白偶联受体结合来调节炎症,在结肠炎的发展中发挥重要作用[65]。考虑到PGE2的合成由COX-2介导,且STAT3的磷酸化可上调COX-2的表达,因此可合理推测STAT3是介导马齿苋多糖POLP在结肠炎中发挥活性的关键蛋白。此外,既往报道表明IL-6可通过交叉信号通路激活COX-2。IL-6-STAT3- 免疫调节作用 COX-2轴在炎症性疾病中发挥重要作用，因此也检测了COX-2的表达水平。免疫组化和Western blot分析显示，在结肠炎组中STAT3磷酸化水平和COX-2蛋白表达水平显著升高，而经马齿苋多糖POLP处理后这两种蛋白的水平均下降。这些发现表明，POLP的保护作用与STAT3和COX-2的激活密切相关。综上，POLP可通过调节IL6/STAT3/COX-2通路发挥抗炎作用，从而有效治疗结肠炎[23]。此外，马齿苋多糖在临床治疗结肠炎方面已有1000多年的应用历史，提示其有望成为一种潜在的新型治疗方法。未来我们可以更深入地了解马齿苋多糖的作用机制，并进一步探索其在结肠炎治疗中的临床价值。这可能为患者提供一种更有效、更安全的治疗选择，并为医学界开辟新的研究方向。 4.6. 免疫调节作用 免疫系统是机体的防御系统，承担免疫应答、免疫功能和自我保护的作用[66]。它由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。具有免疫调节功能的天然化合物包括多糖，它们可从某些天然植物中提取[67–69]。根据早期研究，马齿苋多糖POL-P3b具有免疫调节功能，能够提高免疫力。一项研究调查了POL-P3b对小鼠骨髓来源树突状细胞（dendritic cells, DCs）成熟和功能的影响，并探讨了其潜在机制。流式细胞术分析证实了DCs的表型成熟，结果显示POL-P3b上调了DCs中CD80、CD86、CD83和主要组织相容性复合体II类分子的表达。此外，它刺激了白细胞介素（interleukin, IL）-12和肿瘤坏死因子-α的产生，同时降低了IL-10水平。此外，POL-P3b增强了由DCs驱动的T细胞增殖，并促进了U14细胞的凋亡。而且，POL-P3b处理显著上调了DCs上TLR-4的表达。由此推测，POL-P3b可能通过TLR-4诱导DCs的成熟，这可能对免疫增强的分子机制具有重要意义，表明POL-P3b具有良好的免疫增强作用[39]。此外，PSPO经Na2SeO3-HNO3技术成功硒化后也具有免疫调节作用[70,71]。硒化后产生两种硒化产物SePSPO-1和SePSPO-2，分别含有753.8和1325.1 mg/kg的硒，而PSPO仅含有约80.6 mg/kg的硒。以小鼠脾细胞和RAW 264.7巨噬细胞作为细胞模型，结果显示SePSPO-1和SePSPO-2的免疫调节作用强于PSPO（p < 0.05）。特别是，SePSPO-1和SePSPO-2在巨噬细胞中的活性高于PSPO，导致细胞增殖增加、巨噬细胞吞噬作用增强以及三种免疫相关细胞因子（包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和IL-1β）分泌增加。另一方面，SePSPO-1和SePSPO-2在促进干扰素分泌、抑制刀豆蛋白A或脂多糖刺激的脾细胞产生IL-4或提高T淋巴细胞中T辅助细胞（CD4+）与T细胞毒性细胞（CD8+）的比值方面比PSPO更有效。总体而言，PSPO的硒化程度越高，其对模型细胞的免疫调节作用越强；且多糖剂量越大，调节作用越显著[20]。因此，可以推断化学硒化方法可用于马齿苋多糖的化学修饰，以赋予其对免疫细胞更好的免疫调节作用。 此外，另一项研究报告称，马齿苋多糖可通过清除自由基来增强免疫力。通过在大鼠中诱导卵巢癌，将大鼠分为对照组和四个马齿苋多糖处理组（每组含8只动物），然后取出大鼠的淋巴细胞和胸腺并采血用于后续生化分析。结果显示，Wistar大鼠的T淋巴细胞刺激指数（SI）和B淋巴细胞刺激指数（SI） 构效关系 与对照组相比, 上述指标均以剂量依赖性方式显著升高 (p < 0.01)。马齿苋多糖对自由基引发剂 (H2O2) 诱导的红细胞溶血的抑制作用呈剂量依赖性, 当浓度为 1.2 mg/mL 时抑制率最高。马齿苋多糖还能以浓度依赖性方式显著促进胸腺细胞增殖 (p < 0.01)。此外, 马齿苋多糖对超氧阴离子、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼 (DPPH)、一氧化氮和羟自由基均具有良好的清除活性, 且随提取物浓度的增加而增强。上述结果表明, 马齿苋多糖能够清除过量自由基并增强免疫力 [16]。综上所述, 这些研究表明马齿苋多糖具有免疫调节作用, 效果良好, 具有广阔的开发前景。 抗铅中毒作用 铅 (Pb) 是一种分布广泛、不可生物降解且对环境有害的金属, 可通过某些人类活动进入环境, 并可在食物链中蓄积 [72,73]。铅 (Pb) 的蓄积可危害血液、肾脏、骨骼和中枢神经系统等多个生理系统, 对人体健康产生负面影响 [74,75]。有研究报告称, 马齿苋多糖POP可抑制铅诱导的认知功能下降, 具有抗铅中毒作用。为了评价POP对铅 (Pb) 诱导的神经毒性的保护作用, 进行了体外实验 (in vitro) 和体内实验 (in vivo) 研究。将大鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞培养于含10%热灭活胎牛血清和1%青链霉素溶液的DMEM培养基中, 然后在37 *◦*C、95%空气和5% CO2的湿润环境中培养。采用MTT法测定细胞活力。结果显示, 加入POP后铅暴露PC12细胞的存活率升高; 当加入400 µg/mL POP时细胞存活率最高; POP与细胞活力呈剂量依赖性正相关。由此推测POP对Pb诱导的PC12细胞损伤具有保护作用。为了解POP能否减轻铅诱导的氧化应激, 采用DCFH-DA荧光法测定PC12细胞中活性氧 (ROS) 水平。结果显示, 随着POP浓度的增加, 抑制作用逐渐增强, POP对ROS的产生具有有效的抑制作用。此外, 为进一步研究POP是否对铅诱导的认知功能障碍具有治疗作用, 对大鼠进行长期Pb暴露, 然后补充POP 30天。在补充给药结束时进行Morris水迷宫 (MWM) 分析, 以评价大鼠的学习和记忆能力。与Pb处理组相比, 600 mg/kg/day POP组大鼠的逃避潜伏期从47.38 s显著缩短至21.62 s, 较短的逃避潜伏期表明其空间学习和记忆能力得到改善。与对逃避潜伏期的影响类似, POP也延长了跨越平台的时间。双因素方差分析显示, 在Pb处理大鼠中, 平台穿越次数随POP剂量从200增加到600 mg/kg/day而逐渐增加, 表明POP治疗缓解了Pb暴露大鼠的空间学习和记忆缺陷。此外, 喂食600 mg/kg/day POP的大鼠从Pb诱导的树突棘丢失中恢复。POP减轻了大脑CA1和DG区的认知缺陷, 并显著逆转了大脑CA1和DG区Pb诱导的树突棘缺陷 [15]。这些发现表明, 马齿苋多糖POP可减少Pb诱导的认知缺陷, 并有可能预防Pb诱导的认知功能下降。总之, 马齿苋多糖为抗铅中毒提供了重要的线索来源。 构效关系与结构修饰 构效关系 对马齿苋多糖的研究表明, 其良好的健康益处与其结构和构象密切相关。目前, 多糖构效关系的研究主要包括分子量、单糖组 在食品工业中的应用 成分、糖苷键类型、主链、支链和空间构型。从马齿苋中获得的POP-L和CPOP的单糖组成不同,但两者均具有抗糖尿病作用。POP-L的单糖组成主要由Rha、Ara、Glc和Gal组成,而CPOP由Rha、Ara、Xyl、Man、Glu和Gal组成。这些单糖组成相同但比例不同,生物活性也不同。POL-P3b和马齿苋多糖均由Glu和Gal组成,摩尔比分别为0.5:1.00和2.3:1.0。前者表现出抗病毒活性,后者具有免疫调节作用。这并非唯一一项关于多糖构效关系的研究。目前,对马齿苋多糖构效关系的研究仍较为浅显。为提高多糖的生物活性,未来应开展进一步的研究和探索。 结构修饰 结构修饰是增强生物活性的一种常用方法。共价硒化作为一种化学修饰技术,常用于多糖分子修饰。通过硒化修饰研究了PPS的抗肿瘤活性。与PPS相比,SePPS1和SePPS2的硒含量分别增加了8倍和26倍。在体外实验中,用不同浓度的PPS、SePPS1和SePPS2处理人结肠癌HCT-116细胞,观察其对细胞的抑制活性。结果显示,PPS、SePPS1和SePPS2均能抑制HCT-116细胞,抑制率分别为14.2–24.4%、15.2–29.8%和17.2–43.4%。此外,另一项研究表明,马齿苋多糖(PSPO)的硒化产物SePSPO-1和SePSPO-2具有更高的免疫调节作用。另外一项研究也表明,PSPO的硒化产物SePSPO-1和SePSPO-2具有更高的免疫调节作用,且SePSPO-2的硒化程度高于SePSPO-1。以小鼠脾细胞和RAW264.7巨噬细胞为模型评价其免疫调节作用。结果显示,经PSPO、SePSPO-1和SePSPO-2处理的细胞均增强了IL-6、IL-1β和TNF-α的分泌,其中SePSPO-2对细胞因子的分泌增强作用最显著。因此,硒化程度越高,活性越强。总之,马齿苋硒多糖可提高其抗肿瘤和免疫调节作用。 硫酸化也是一种常见的化学修饰方法。Chen等采用氯磺酸-吡啶法对POP进行修饰,并在反应体系中加入N,N-二环己基碳二亚胺(DCC)作为脱水缩合剂,获得了POP1的四种硫酸化衍生物(POP1-s1、POP1-s2、POP1-S3和POP1-s4)。硫酸化衍生物的平均分子量(MW)范围为41.4 kDa至48.5 kDa,取代度(DS)范围为1.01至1.81。FT-IR光谱中观察到两个特征吸收带(1258和815 cm*−*1),表明发生了硫酸化反应。初步的体外实验表明,所有硫酸盐衍生物均表现出对HepG2细胞的细胞毒性,其中POP1-s3的抑制活性最高。此外,实验还显示,POP1对Hela细胞的抑制活性较低,而POP1-s1、POP1-s2和POP1-S3对Hela细胞具有较高的抑制活性。因此,对天然POP1进行磺化处理可增强其对肿瘤细胞的细胞毒性,POP1的硫酸盐衍生物将在未来癌症治疗中与抗癌药物发挥辅助作用。 马齿苋多糖的应用 在食品工业中的应用 随着生活水平的提高和饮食趋势的变化,人们的健康意识日益增强,绿叶蔬菜正受到广大消费者的青睐[76]。马齿苋富含果胶多糖,具有良好的吸附性能[77]。因此,在面粉中添加马齿苋不仅可以改善面团的柔软度,还可以增加面包的营养价值。使用四种不同浓度的马齿苋(0%、5%、10%和15%)添加到面粉中,随着马齿苋粉浓度的增加,对面包的吸附性、混合稳定性、柔软度以及蛋白质、脂肪、水分和纤维含量进行了研究。结果显示,含10%马齿苋粉的最佳配方在感官特性、颜色、风味、质地和总体可接受性方面表现最佳。在面包中添加马齿苋不仅可以改善面包的口感,还具有健康益处。众所周知,消费者的感官知觉对产品市场流通至关重要。作为食品,马齿苋不仅可以改善产品的营养和生物活性成分,还可以影响其感官知觉和加工特性。因此,在新型面包产品开发中尝试添加马齿苋是值得的。此外,马齿苋多糖作为增稠剂可作为稳定剂添加到酸奶中,不仅可以增强其凝胶网络结构,有效减少乳清析出,改善凝胶质地,增强酸奶稳定性,还可以调配出独特且可接受的风味[78]。由于多糖属于碳水化合物,可为酸奶发酵菌群提供营养,并参与生化反应及有机物质合成,从而增加酸奶的不同营养特性,如改善免疫力、调节肠道菌群和有益于人体健康。此外,通过将马齿苋与其他草药发酵制备的一种保健酒富含马齿苋多糖、黄酮类及其他营养成分,具有降血糖、增强免疫力以及抗菌、抗炎等功效。其生产工艺已获得专利,目前有效(CN103642623A)[79]。此外,马齿苋在欧洲、非洲和亚洲以及澳大利亚部分地区作为一种广泛食用的野生蔬菜,其茎叶味道微酸且咸,常用于沙拉、汤和炖菜中[80]。作为一种食用植物,马齿苋营养价值很高,与青豆一起熬汤可清热解毒。因此,对其作为功能性食品的研究近来引起了广泛关注。马齿苋在世界范围内资源极为丰富,种植简便且成本低廉。因此,马齿苋的研究和市场开发前景广阔,在食品工业化背景下值得深入研究。 6.2. 在制药工业中的应用 马齿苋含有多种化学成分,如黄酮类、有机酸、生物碱、多糖和萜类化合物,是一种具有广泛药理活性的天然植物。药理研究表明,马齿苋具有多种治疗作用,临床上用于抗菌、抗炎、清除自由基和增强免疫力等用途[81,82]。近年来,从马齿苋中提取的多糖日益受到关注。关于马齿苋多糖的药物研究主要集中于糖尿病的治疗,以及抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗疲劳、抗铅中毒和免疫调节等作用。由于其资源丰富、安全性高且毒性低,马齿苋多糖具有巨大的开发潜力和价值。在中国,马齿苋是具有免疫抑制和病毒抑制作用的中药方剂的重要组成部分。例如,以马齿苋为主要成分的马齿苋汤主要用于治疗细菌性痢疾和肠炎,这可能与马齿苋多糖的抗炎和免疫调节作用有关。马齿苋也与其他草药配伍用于治疗肠癌,其中马齿苋多糖的抗肿瘤作用可能在该治疗中发挥一定作用。马齿苋还可通过用水或酒煎煮新鲜马齿苋并外敷捣烂,或取其汁液用水送服,用作抗炎和抗菌剂。马齿苋多糖具有抗炎特性,可以推测多糖在这一过程中发挥相应的作用。除此之外,在药物技术领域,有一项专利披露了马齿苋多糖在制备抗急性肺损伤药物中的应用。一些研究还表明,马齿苋多糖 在畜牧产业中的应用 (POL-P3b) 可作为一种新型免疫佐剂用于乳腺癌的治疗。此外, 马齿苋多糖可作为可食用佐剂或营养保健品, 用于增强免疫系统, 发挥抗肿瘤、降血糖及增强免疫力的作用。然而, 仍需进一步研究以明确马齿苋多糖在特定食品中的作用机制以及在饮品中的抗癌活性, 从而保护消费者的健康利益。总之, 随着科学技术的持续发展, 马齿苋的作用机制将得到进一步研究与阐明, 这将带来更好的药物应用, 并进一步为人类治疗肿瘤和糖尿病等慢性疾病作出贡献。 在化妆品产业中的应用 许多天然植物不仅可用作药物, 还可因其功效被添加至化妆品中 [83]。随着对马齿苋多糖研究的深入, 发现其在日常化妆品中也具有很高的应用价值和潜力。马齿苋多糖对各种外界皮肤刺激具有良好的抗过敏、抗菌和抗炎作用, 并且对痤疮、湿疹、皮炎和皮肤瘙痒也有效 [84]。根据不完全统计, 全球范围内越来越多的人认为自己属于敏感性皮肤, 其中 38% 为男性, 62% 为女性。因此, 具有抗过敏特性的化妆品在消费者选择中变得日益重要, 而具有抗过敏活性的化妆品成分, 尤其是来源于天然植物的成分, 在市场上越来越受欢迎 [85,86]。多项研究表明, 马齿苋对痤疮和丘疹等脓毒性皮肤问题具有良好疗效, 这些效果与其中的马齿苋多糖成分密不可分。马齿苋多糖可减少炎症因子白细胞介素的分泌, 具有一定的抗炎作用, 从而舒缓作为痤疮丘疹成因的皮肤炎症 [87]。在消费者对天然植物活性成分需求的推动下, 这为化妆品产业创造了广阔的市场和可观的经济效益, 而马齿苋多糖满足了消费者对无毒产品成分来源的需求。这也提示化妆品行业应积极探索新型可靠的天然植物源护肤成分, 以提升其产品的安全性能。据报道, 含有马齿苋提取物的面霜可改善干燥、粗糙、发红和脱屑的皮肤状况 [88]。基于多糖的结构特征及其优异的保湿性能, 可以推测很可能是多糖发挥了相应作用。目前已有数千种化妆品将马齿苋提取物作为主要功效成分, 如薇诺娜、MUJI (无印良品) 和杆菌肽等。然而, 马齿苋多糖在化妆品中能够发挥多大程度的积极作用仍有待证实。在基于多糖分子而非水提取物的化妆品方面, 仍有很长的路要走。在后续研究中, 应进一步深入探索马齿苋多糖的构效关系、纯化工艺、作用起效机制、渗透机制及加工复配。相信在不久的将来, 马齿苋多糖类化妆品将在护肤和化妆品领域发挥更重要的作用, 并有助于满足消费者的需求。 在畜牧产业中的应用 由于植物多糖具有多种药理作用且毒性副作用较少, 多糖在畜牧业中也被广泛应用, 例如黄芪多糖和酢浆草多糖均已得到良好应用 [89,90]。同样, 马齿苋多糖在畜牧业中也能有相应的应用。葛健等的研究表明, 马齿苋多糖能够显著提高雏鸡的胸腺、脾脏和法氏囊指数, 并显著提高雏鸡体内 SOD、GSH-Px、CAT 和 T-AOC 的水平。结果显示, 细胞增殖指数主要处于 G1/G0 期, 少数细胞处于 S 期和 G2/M 期, 不同免疫器官的细胞周期相似。 结论与展望 这表明马齿苋多糖可以促进鸡免疫器官的生长发育及鸡免疫器官的细胞增殖,增强免疫功能,提高机体免疫力,显然可以作为一种优于常规饲料的替代品。此外,张婷等人的研究表明,马齿苋多糖对猪精子具有一定的保护作用。例如,在猪精液冷冻过程中,在传统稀释液TCG中添加0.25 mg/mL的马齿苋多糖,可提高冷冻后猪精子的活力、存活率、质膜完整性、顶体完整性和线粒体活性。因此,在饲料中添加马齿苋多糖可在一定程度上替代抗生素而不影响动物生产性能,从而提高动物食品质量和肉类安全性。尽管马齿苋多糖在畜牧业中已有一些初步研究,但仍有许多问题有待解决,仍需进一步深入研究。相信随着多糖提取工艺的改进和研究的深入,马齿苋多糖在畜禽饲料生产中的应用潜力将得到进一步开发,未来含马齿苋多糖的饲料有望实现大规模生产和广泛应用(图5)。 综上所述,马齿苋多糖是马齿苋发挥药理和保健功能的重要物质基础组分,应用广泛,涉及众多领域。因此,马齿苋多糖在各行业的研究与开发工作必须持续深入地开展,特别是在食品领域,以期为深化食品加工产业链的延伸以及食品和医药产业的可持续发展作出贡献。 图5. 马齿苋多糖的实际应用。 结论与展望 随着人们对饮食和身体健康的日益重视,马齿苋作为一种具有食用、药用和营养价值的天然植物,受到了广泛关注。其中,马齿苋多糖因其来源和品种广泛,以及具有抗糖尿病、抗疲劳、抗铅中毒、增强免疫力、抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等功效,在食品、药品、化妆品及畜牧业等多个领域引起了研究兴趣。马齿苋多糖在提取纯化、结构特征和健康益处等方面已取得一定进展。为了便于未来的研究,本综述从上述方面对马齿苋多糖进行了整理,并总结了它们现有的和潜在的应用。 作为获得多糖的最重要步骤之一,提取过程往往会影响多糖的产量、化学结构、质量和生物活性。目前,大多数马齿苋多糖是通过热水浸提法提取的。随着技术的不断进步和发展,微波、超声和酶法等多种方法已被用于多糖的提取,促进了多糖提取率的提高,并使更多生物活性多糖得以获得。微波辅助提取法具有很强的穿透性。在提取过程中,微波可以穿透植物组织细胞,将多糖分散到外部溶剂中。该提取方法具有环境友好、有机试剂使用量少的特点。将微波辅助提取法应用于马齿苋多糖的提取,可以解决可食用多糖中残留有机试剂的问题,同时也可避免高温对多糖活性的削弱。超声辅助提取法是一种利用振动、搅拌、空化、浸润和渗透等多种效应作用于细胞内容物的方法。对于马齿苋这种厚肉质多汁植物,超声可以更好地溶解多糖。每种提取方法都有其优缺点,可以将几种方法结合起来,以最大限度地发挥每种方法的优势。在实际生产中,可以根据提取率、生产成本和操作难易程度等综合考虑,选择适合的马齿苋多糖提取方法和最佳提取工艺。现有研究为优化马齿苋多糖的提取条件提供了有价值的参考。 马齿苋多糖一级结构的分析是深入探究其活性和应用的前提。目前,马齿苋多糖一级结构的研究相对成熟,对其单糖组成和相对分子量的研究也越来越多。一级结构是高级结构的基础。然而,马齿苋多糖的化学结构复杂,关于其高级结构和空间构象的报道相对较少。这部分内容存在的空白和难点需要在下一步加以解决。探索构效关系是解决这一难题的良好途径。阐明结构和活性之间的关系有助于马齿苋多糖结构的研究。另一方面,通过改变结构来改善或增强生物活性,从而最大限度地利用马齿苋多糖,也是有益的。 大量研究表明,马齿苋多糖具有多种健康益处,并已通过大量的体外实验和体内实验得到证实。其中,马齿苋多糖具有良好的抗疲劳作用,加强其抗疲劳作用的研究可为未来开发新型抗疲劳保健品提供思路。然而,其作用的药理机制尚未完全阐明。现有的模型评价指标单一,无法反映多种因素引起的疲劳。为了阐明马齿苋多糖的抗疲劳机制,需要一个更具代表性和适用性的药理学模型,以具体研究马齿苋多糖的生物活性。此外,目前大多数人长期处于亚健康状态。其中,疲劳是亚健康的主要表现,已成为影响人们生活质量的重要因素。马齿苋多糖表现出良好的抗疲劳效果,加强对其抗疲劳作用的研究可为未来新型抗疲劳保健品的开发提供思路。关于药物开发,化学修饰提供了思路,因为它可以显著增加结构多样性并增强活性。例如,共价化学硒化可增强马齿苋多糖的免疫调节和抗肿瘤作用,而硫酸化修饰则可增强马齿苋多糖对肿瘤细胞的细胞毒性。因此,多糖的化学修饰是增强其活性的有效方法。随着修饰方法的改进和技术水平的提高,多糖衍生物将具有越来越广阔的发展空间。 尽管马齿苋多糖作为天然植物多糖,对人体无毒且具有高亲和力,但目前仍缺乏系统、可靠的质量控制标准,以便更好地将其应用于人类疾病的防护与治疗。因此,开展马齿苋多糖及其相关产品的质量评价研究,对保障产品的有效性与安全性至关重要。同时,通过定量与定性分析对马齿苋多糖进行质量控制也是必不可少的。 马齿苋作为一种食用资源和优质药材,其多糖成分赋予其在多个领域广阔的应用前景。因此,马齿苋多糖的提取纯化、化学结构与活性研究,以及进一步对其构效关系的深入探索,均具有重要的科学意义。随着研究的不断深入,马齿苋多糖将逐渐成为人们日常生活的重要组成部分,助力健康饮食、营养补充及疾病预防。 点个在看你最好看