灵芝多糖
灵芝属真菌具有很高的药用价值从而得到广泛的研究与应用,而多糖类化合物是灵芝属真菌的主要化学成分之一。
灵芝多糖结构如分子量、单糖组成和糖苷键类型等,对其活性影响很大,本文列举了灵芝多糖结构通用的检测方法。
已有实验证实,灵芝多糖的生物保健功能主要体现在降血糖、降血脂、抗肿瘤、提高免疫力和抗氧化方面。
灵芝是担子菌门担子菌纲多孔菌科灵芝属药用真菌,古代就认为其有扶正固本、滋补强壮的功效,对其药性十分推崇。
灵芝类所含化学成分复杂,且因所用菌种培养方法、提取方法等不同而异.研究灵芝类的化学成分的目的,在于了解和比较灵芝属不同品种及同一品种的不同发育阶段(如子实体、菌丝体、孢子体)所含的化学成分,通过药理及临床研究确定其有效成分或有效部分.目前研究较多的灵芝化学成分主要有:三萜类化合物、多糖类、核苷类、甾醇类、生物碱类、呋喃衍生物、氨基酸多肽类、无机元素、脂肪酸等现代科学检测表明,灵芝在免疫系统的调节、通过增强宿主免疫调节功能达到抗肿瘤作用、抗病毒作用、通过提高氧化酶活性而清除体内自由基达到抗衰老的作用、降血脂等方面有着极其重要的医学作用。
随着近年来对灵芝研究的不断深入,发现灵芝多糖是灵芝的主要活性物质之一,其重要性不言而喻。
本文综述了近年来国内外对灵芝多糖的主要研究进展。
灵芝多糖的结构
如同其他的生物活性大分子,灵芝多糖的生物活性依赖于化学结构,因此,要研究灵芝多糖生物活性的机理,不可避免的要研究其化学结构。
对灵芝多糖的化学结构的研究,主要集中于其单糖的组成、多糖分子量范围、单糖连接方式等方面。
近年来,随着研究的不断深入,对灵芝多糖的化学结构已经有了一定的了解。
虽然灵芝多糖化学结构由于灵芝种类的不同而有所差异,但其化学结构的某些方面是固定不变的。
灵芝多糖的组成
灵芝多糖是由肽多糖、葡萄糖、杂多糖等多糖均一体组成的混合物,是灵芝中的主要有效成分[9].从构成来看,灵芝多糖大多为杂多糖,即除葡萄糖基外,还含有少量D-阿拉伯糖、D-木糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖等单糖。
目前已分离到的灵芝多糖有200多种,其中大部分为B-型的葡聚糖,多存在于灵芝细胞壁内壁中,液体培养的发酵液和固体培养的培养基中也有灵芝菌丝分泌的胞外多糖.
检测灵芝多糖化学结构的实验方法
灵芝多糖的分子量
对于灵芝多糖的分子量测量,一般采用凝胶过滤层析的方式测定。
在实验前,先将已知分子量的物质通过凝胶层析柱,根据分子量大小的不同,通过凝胶的
时间有所不同,可以得到一个关于分子量大小线性方程。
通过收集到的灵芝多糖通过层析柱的时间或洗脱体积不同,可以得到准确的分子量大小。
在Ye 等[4]利用 HPLC 的方法,利用Dextrans 标准品T-5、T-12、T-25、T-50、T-80、T-150 和 T-270 做出线性方程,得出分离到的多糖分子量为1.2 × 104 D。
Li等[5]利用 HPSEC 的方法,同样用 Dextrans 标准品做出线性方程,最终测得分离到得灵芝多糖分子量。
灵芝多糖结构的单糖组成
目前应用于多糖的单糖组成研究分析方法主要有薄层色谱法、高效液相色谱法及衍生化气相色谱法等方法,其中衍生化气相色谱法是目前多糖分析中最常用的手段。
无论哪种方法,都要先将多糖水解,水解的方法主要有稀硫酸水解和三氟乙酸水解。
在上述研究方法中,薄层色谱法操作简单,但是对于含量较少的单糖作用不明显,可用于初步检测;HPLC 法的使用受到单糖在紫外光吸收较弱的缺点的影响,需要先经过衍生化或使用蒸发光散色检测器,因此其应用范围有限;多糖的组成分析多采用气相色谱法,由于单糖的挥发性很低,所以在应用气相色谱法对多糖的单糖组成进行分析时,必须首先要进行衍生化处理以增加其挥发性,常用的衍生化处理方法有硅烷化法和乙酰化法。
Ye 等[ 4 ]的研究中,采用乙酰衍生化的方法,先将多糖用三氟乙酸水解后乙酰化,利用高效离子交换层析,测得单糖的种类和数量。
王赛贞等[6 ]在研究中,
将多糖经三氟乙酸水解后,用1- 苯基-3- 甲基-5- 吡啶啉酮(PMP)衍生化,在高效液相 245nm 紫外检测,首次发现了多糖活性成分中含有核糖。
Guan 等[7 -8 ]在研究中,水解多糖使用的是特异性酶,如阿拉伯糖酶、木糖酶等,然后将水解得到的单糖由 PMP 衍生化,在分别经过HPLC 和 HPSEC,最终完成单糖的识别。
糖苷键分析
灵芝多糖中,单糖之间以糖苷键形式连接,其对多糖分子的生物活性有着重要意义。
目前常用的糖苷键分析方法主要有高碘酸氧化和Smith 降解、甲基化部分酸水解、红外光谱,核磁共振等分析方法。
高碘酸氧化是通过一系列的氧化还原作用,使最终的水解产物通过紫外检测,得出糖苷键的类型是 l → 4、1 → 6、1 → 2 中的哪种。
甲基化法先将多糖衍生化,在与气相色谱、质谱结合使用可以准确知道组成多糖的各单糖种类、比例和各单糖的连接位置。
部分酸水解是将多糖分解为一个一个容易检测的小片段,并且可以在特殊糖苷键处断裂,从而推断出多糖的大概结构。
在赵桂敏等[9 ]的研究中,就综合使用了这几种方法来测定提取的多糖结构,最终确定了多糖 SGL2 Ⅱ22 由葡萄糖和半乳糖组成,为少分支结构,由 1 → 3 连接和 1 → 6 连接的葡萄糖构成主链,部分 1 → 6 连接葡萄糖在 3 位或4 位有分支,侧链为 1 → 4 连接的半乳糖,分支末端残
基为葡萄糖
灵芝多糖的生物学功能
防辐射及升高白细胞作用[15]GLP5具有抗60Co辐射及CPM引起的小鼠白细胞下降,和防止小鼠骨髓DNA含量降低的作用,同时有保护小鼠或CMP引起的胸腺缩小.此外,加不同剂量灵芝多糖后均对细胞增殖有抑制作用,从而使受损细胞不能增殖,实现抗辐射作用.
抗肿瘤作用[16-18]
肿瘤的发生与机体的免疫状态有着密切的关系.免疫监视理论认为机体免疫系统通过细胞免疫机能识别肿瘤细胞.灵芝多糖能增强巨噬细胞与NK细胞的活性,使IL-1、TNF多糖的分泌增强,并使IL-2的释放增加.这些都能提高机体的免疫监视功能,从而减少肿瘤的发生.灵芝具有抗肿瘤作用,而灵芝多糖是其抗肿瘤作用的主要有效成分,其抗肿瘤作用机制可能是宿主中介性的,即通过增强机体免疫功能而实现.
调节血糖作用[20,21]
灵芝多糖能直接促进胰岛B细胞分泌胰岛素.灵芝多糖通过促进胰岛素细胞GLUT2蛋白的表达从而有助于葡萄糖转运入B细胞,促进葡萄糖的代谢,引起胰岛细胞外Ca2+内流而起到促胰岛素释放的作用.
降血糖
黄智璇等[10 ]研究发现,灵芝多糖对降低血糖有很好的效果。
由四氧嘧啶致高血糖小鼠,在高剂量(400mg/kg)灵芝多糖条件下,小鼠血糖浓度为13.53mmol/L,而对照组小鼠血糖浓度为14.68mmol/L,血糖降低7.83%;由去甲肾上腺素致高血糖小鼠,高剂量(400mg/kg)灵芝多糖条件下,小鼠血糖浓度为6.9mmol/L,而对照组小鼠血糖浓度为 8.71mmol/L,血糖降低20.8%。
赵晶等[11]除了研究了灵芝多糖对降血糖的作用外,还研究了不同剂量的灵芝多糖随时间对降血糖的作用,发现在200mg/kg以下,血糖随时间的变化很小,但高于 200mg/kg 后,降低血糖效果随时间变化十分明显
降血脂
高血脂症,指血液中一种或几种脂肪成分的增加,如胆固醇、脂蛋白、甘油三酯等,是造成动脉硬化症和心脏病发生的一个重要危险因子。
研究显示,灵芝多糖对降血脂有很好的效果。
吴锋等[12]在研究灵芝多糖对血脂的作用时,发现使用灵芝多糖的小鼠的血脂中的胆固醇(TG)和甘油三酯(TC)都有明显降低,而对于脂蛋白,其中高密度脂蛋白(HDL)没有明显的效果,而低密度脂蛋白(LDL)和脂蛋白(LPa)有非常明显的降低。
陈伟强等[13 ]发现,在大鼠血清中TG 和 TC 的含量,随灵芝多糖剂量的增加而降低,在灵芝多糖剂量在 400mg/kg 条件下,TC 降低 47%、TG降低
46.87%。
抗衰老作用
灵芝多糖具有多方面免疫功能,不论是非特异免疫功能,还是特异免疫功能,细胞免疫还是体液免疫,正常小鼠还是老年小鼠,均能有效地维持集体的免疫功能,达到抗衰老的目的.灵芝多糖的抗衰老作用与抗自由基氧化的功能是密切相关的,它能阻止自由基损伤,终止脂质过氧化,保护细胞、延缓衰老.[22]灵芝多糖还能促进DNA合成,延长体外传代细胞的分裂代数的能力,推迟衰老的作用.[23]
灵芝多糖的提取方法
发酵产生灵芝多糖,主要包括两个部分,即胞内多糖和胞外多糖。
胞外多糖由于直接在发酵液中,所以易于提取。
而胞内多糖在细胞壁或细胞间质中,所以需要先破壁,然后将多糖提取出来。
所以根据灵芝多糖的物理性质,利用多糖溶于热水或稀碱溶液,就有了热水浸提法和稀碱提取法。
这种方法将多糖从细胞中提取出来后,在利用多糖不溶于乙醇等有机溶剂的原理,将多糖沉淀而得到粗多糖。
最近,利用超声波促进多糖的提取得到越来越多的应用。