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枸杞多糖功效研究及应用状况

 太极九宫八卦 2013-10-22
枸杞多糖功效研究及应用状况
孙桂菊,左平国
(东南大学公共卫生学院营养与食品卫生学系,江苏南京 210009)
[摘要] 枸杞多糖是传统药食两用的枸杞子的主要功效成分,近年来研究表明其具有增加免疫能力、抗氧化
和延缓衰老、抗肿瘤、神经保护、抗辐射、保护生殖系统等功能,作者对其功效研究、安全性和应用的研究进展
进行了综述,并对今后的研究方向进行展望。
[关键词] 枸杞多糖; 功效; 安全性; 应用; 综述
[中图分类号] R151.2  [文献标识码] A  [文章编号] 1671-6264(2010)02-0209-07
doi:10.3969/j.issn.1671-6264.2010.02.023
Functions of Lycium barbarum polysaccharide and its
applicational status
SUN Gui-ju, ZUO Ping-guo
(Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Southeast University, Nanjing 210009, China)
[Abstract] Lycium barbarum polysaccharide(LBP) is the main functional ingredient extracted from the Lycium
barbarum, which is both tranditional food and medicine.Recent studies indicated that the LBP had effects of elevating
immune ability, anti-oxidation and anti-aging, antitumour, neuroprotection, protection to genital system and
etc.This paper reviewed the studies on the functions, sefety and application of LBP in recent yeares, and further
gave the predictive studying directions.
[Key words] Lycium barbarum polysaccharide; function; safety; application; review
  枸杞为茄科Solanaceae 枸杞属落叶灌木植物,是
我国传统的名贵中药材,我国有7 个种和2 个变种,其
中,宁夏枸杞(Lycium barbarum)分布最为广泛,也是
唯一被载入枟中国药典枠的枸杞物种,在我国西、北方
地区(如新疆、西藏、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、
山西、河北等)广泛分布,对干旱、盐碱、低温具有很强
的适应能力;与宁夏枸杞相反,枸杞L.chinense 主要
分布在华中、西南和东南地区;其他几个种或变种种群
较少,分布较为稀疏零散。目前我国枸杞业主要有
4 大产区:宁夏、河北、内蒙古、新疆,绝大多数栽培品
种均引自宁夏枸杞系列品种[1] 。枸杞具有多方面的
药理作用和生物活性功能。近年的医学研究表明,枸
杞中含多种营养成分和微量元素,高含量的多糖
( >40%)是枸杞重要的化学特征,可以通过水煮获得
粗多糖,多糖对免疫起到正调节的作用[2] 。其中主要
有效成分为枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharides,
LBP),它已成为保健食品的一种重要功能性添
加剂。在众多关于枸杞和LBP 的文献中(包括英文文
献),多数为我国学者的研究,但近几年来,国外学者
也开始对其功效和机制开展研究,作者就近年来LBP
在抗氧化、抗肿瘤、降血糖和血脂、免疫调节、神经保护
作用及生殖系统保护等方面的生物功效研究进展及应
用状况进行综述。
· 209·
1 LBP 的生物功效
1.1 抗氧化及抗衰老
氧化应激的积累将促进衰老过程,LBP 抗衰老的
实验多用自由基作为毒素载体。LBP 的抗氧化功能在
大量的体外实验中被证实。有报道表明LBP 在体外
多种抗氧化体系中表现出抗氧化能力,如抑制1,1-二
苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基的作用、显著的还原能
力、超氧化物清除能力、抑制过氧化氢自由基介导的小
鼠红细胞溶血能力和亚铁离子螯合能力[3] 。用60 Coγ
射线照射大鼠肝脏微粒体悬液或有LBP 的微粒体悬
液,结果表明LBP 可以抑制因辐射引起的巯基蛋白丢
失,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和
谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)失活,并存在剂量反应
关系,其作用好于维生素E[4] 。多数报道所用的LBP
为枸杞子经去脂、水提、醇沉得到的总多糖提取物,罗
琼等2004 年报道,枸杞水提物的体外抗氧化活性高于
水提、醇沉的粗多糖,而后者又高于经DEAE 纤维素柱
纯化得到的组分LBP-X 的抗氧化能力,粗提枸杞多糖
混合物中含有类胡萝卜素、核黄素、抗坏血酸、硫氨素
和烟酸等可能也参与了抗氧化反应[5] 。最近台湾学
者将LBP 粗提物用蛋白水解并用DEAE –琼脂糖CL-
6B 柱进行分离,得到4 个组分包括中性多糖(LBPN)
和3 种酸性多糖,将4 个组分和未经醇沉的水提物
(CE)、经醇沉制得的粗多糖(CP)、去蛋白多糖(DP)、
去蛋白并经透析处理多糖(DDP)的抗氧化活性进行
了对比,结果表明除CE 和DDP 外均具有清除DPPH
自由基、2,2’-次偶氮-二-(3-乙烷基benzothiazoline-6-
磺酸)(ABTS)自由基、超氧阴离子和羟自由基的作
用[6] 。LBP 的抗氧化和抗衰老作用也在动物实验中
所证实,可以使衰老小鼠体内组织中(如肺、脑、肝脏、
心脏)SOD、CAT、GSH-Px 和总抗氧化能力的下降恢复
到正常小鼠的水平,这种作用与维生素C 相当[7] 。最
近兰州大学的马明等报道,LBP 尽管对高脂饲料喂养
的大鼠体重没有影响,但可以显著降低血中低密度脂
蛋白(LDL)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、血糖和
硫代巴比妥酸反应物(TBARS)的水平,增加抗氧化酶
活性,表明LBP 可以抑制源自高脂的自由基产生的脂
质过氧化[8] 。动物实验还表明,LBP 能对一些因素诱
导的氧化应激有保护作用,如阿霉素、链脲佐菌素、力
竭运动等[9-11] ,增加力竭运动大鼠骨骼肌糖原和SOD
及GSH-Px 的活性,降低丙二醛(MDA)和肌酸激酶的
水平[9] 。Wu 等对比研究了宁夏枸杞、当归和茯苓的
水提物抗氧化活性,结果表明宁夏枸杞水提物活性最
强,抑制小鼠离体肝细胞中MDA 的形成和清除超氧
阴离子效果最持久[12] 。还有研究表明,LBP 可以降低
D-半乳糖衰老小鼠血清糖基化终产物的浓度、皮肤中
羟脯氨酸的浓度和自发性运动,并增加淋巴细胞增殖
和IL-2 活性,改善小鼠学习记忆能力和红细胞SOD 活
性[13] 。所有的这些衰老实验都表明LBP 有抗衰老的
功效。
1.2 免疫调节
LBP 通过多种方式影响免疫调节功能。通过离子
交换层析法进一步分离和纯化粗多糖,可得到一种蛋
白多糖复合物LBP 3p,具有免疫刺激作用。LBP 3p 能
增加人类外周血单核细胞中IL-2 和TNF-α的表达,
mRNA 和蛋白水平都与LBP 呈剂量相关,表明其具有
增强免疫和潜在抗肿瘤作用[14] 。LBP 3p 可以抑制移
植性S180 肉瘤的生长,增加巨噬细胞的噬菌能力、脾
巨噬细胞的增殖和脾细胞的抗体分泌、受损T 巨噬细
胞的活力、IL-2 mRNA 的表达和降低脂质过氧化[15] 。
有一项研究证明,LBP 能调节小鼠骨髓树突细胞的表
型和功能成熟,树突细胞是体内重要抗原呈递细胞,在
启动初次免疫应答中具有重要的作用[16] 。最近新加
坡学者将LBP 用DEAE 离子交换层析法分为LBPF1、
LBPF2、LBPF3、LBPF4 和LBPF5 5 个组分,用该5 个组
分按50 mg· kg-1腹腔注射给予小鼠,连续7 d,结果表
明总LBP 及5 个组分均能显著增加腹膜巨噬细胞
CD40、CD80、CD86 和主要组织相容复合体Ⅱ(MHC
Ⅱ)的表达,能显著增强巨噬细胞的胞吞作用及吞噬
细胞的能力;体外研究发现,LBP 及LBPF1-5 能通过
RAW264.7 巨噬细胞活化转录因子NF-κB 和AP-1,诱
导TNF-α、IL-1β和IL-12p40 mRNA 的表达,还能增强
TNF-α的生成,而且这种作用呈现剂量反应关系,这些
结果显示,LBP 通过激活巨噬细胞来增强先天免疫,其
机制可能与激活转录因子NF-κB 和AP-1 进而诱导
TNF-α的生成以及增加MHCⅡ型共刺激分子有
关[17] 。该研究组之前报道LBP、LBPF4 和LBPF5 可刺
激脾T 细胞增殖,其机制为激活转录因子NFAT 和
AP-1,促进CD25 的表达,诱导IL-2 和IFN-γ基因转录
和蛋白表达,从而起到免疫增强作用[18] 。
1.3 抗肿瘤
LBP 能抑制多种肿瘤的生长,其作用机制说法不
一,有人认为LBP 可以通过激活机体的免疫系统来达
到抗肿瘤目的,但其抑制肿瘤的作用尚缺乏可靠证据。
LBP 3p 通过增加免疫和降低脂质过氧化显著抑制
S180 肉瘤的生长[15] ,还有资料表明LBP 的抗肿瘤作
用与调节钙离子浓度有关,如对人类肝癌QGY7703 细
· 210· 东南大学学报(医学版) 2010 年4 月,29(2)
胞株的研究表明,LBP 能在分裂循环的S 期抑制
QGY7703 细胞的增殖并能诱导其凋亡,细胞内RNA
的量和钙离子浓度上升,还能使细胞内钙离子的分布
改变[19] 。LBP 可以抑制前列腺癌PC-3 和DU-145 细
胞系的生长,并存在剂量和时间反应关系,引起癌细胞
DNA 断裂,通过Bcl-2 和Bax 蛋白表达诱导凋亡,体内
实验表明LBP 可以抑制裸鼠PC-3 肿瘤的生长[20] 。也
有研究发现枸杞水提物可促进肝癌细胞的凋亡[21] 。
1.4 调节血脂和降血糖作用
Wu 等研究发现,枸杞多糖可降低非胰岛素依赖
型糖尿病(NIDDM)大鼠血糖和血清中的MDA 及一氧
化氮的含量,并显著提高血清中的SOD 含量,减少外
围淋巴细胞的DNA 损伤[22] 。LBP 能降低四氧嘧啶诱
导的糖尿病兔血糖和血脂的水平[5] ,降低高脂饲料喂
养大鼠的血脂和血糖水平[8] 。20 ~50 mg· kg-1 的LBP
在链脲佐菌素诱发糖尿病中有保护肝脏和肾脏组织的
作用,显示LBP 是良好的降血糖物质[11] 。Zhao 等报
道,LBP 在高脂肪饮食喂养联合腹腔内注射链脲菌素
诱发的大鼠糖尿病模型中,能减轻大鼠胰岛素抵抗和
降低血浆甘油三酯、胆固醇和体重,增加骨骼肌细胞表
面的葡萄糖转运体4(GLUT4),提高细胞内GLUT4 的
转运和胰岛素信号水平[23] 。LBP 能恢复四氧嘧啶损
伤引起的胰岛细胞胰岛素合成和释放水平,其作用机
制可能是通过减少胰岛B 细胞的NO 产量和维持SOD
和葡萄糖激酶的活性,最终起到保护胰岛素合成和释
放功能的作用[24] 。我们的研究结果表明,LBP 对糖尿
病引起的并发症状也有明显的改善作用,LBP 可降低
2 型糖尿病模型大鼠血清糖基化终产物-肽(AGEs-P)
及血浆糖化血红蛋白(HbAlc)与肾脏中IL-8 含量,肾
脏病变明显改善[25] 。
1.5 抗辐射
LBP 可以促进由X 射线和卡铂化疗引起骨髓抑
制小鼠外周血象的恢复,可刺激人外周血单核细胞产
生重组粒细胞集落刺激因子(G-CSF)[26] ;γ射线能造
成小鼠肝细胞线粒体的膜损伤,而LBP 能降低这种破
坏,显著改善γ射线造成的肝细胞内线粒体巯基蛋白
的丢失及SOD、过氧化氢酶、GSH-Px 的失活,且其抗
辐射功能比α生育酚更明显[4] 。
1.6 神经保护作用
香港大学的Yu 等研究发现,枸杞提取物可以通
过抵抗神经细胞内质网应激水平而起到神经保护作
用[27] ,LBP 对β淀粉样肽引起的神经毒性有保护作
用。β淀粉样肽是老年痴呆症发生中促进神经元丢失
的因素之一,LBP 能通过减少乳酸脱氢酶(LDH)的分
泌及抑制β淀粉样肽蛋白酶的活性,降低c-junk 氨基
末端激酶(JNK)的磷酸化来阻止神经细胞的凋亡,降
低RNA 依赖性蛋白激酶(PKR)磷酸化,从而起到神经
保护的作用,可能在老年痴呆症的发生中起一定作
用[28-29] 。最近该课题组又报道LBP 可以降低谷氨酸
盐诱导的原代培养脑皮层神经细胞的死亡,并降低谷
氨酸盐诱导的JNK 的磷酸化,起到神经保护的作
用[30] 。有研究表明枸杞有显著保护高眼压大鼠模型
的视网膜神经节细胞的作用[31] ,其作用可能是LBP 通
过调节小神经胶质细胞(脑巨噬细胞) 的活性而实
现[32] ,从而对视力等有保护作用。这些研究表明LBP
对神经退行性疾病具有预防作用。
1.7 生殖系统保护功能
宁夏枸杞在传统中医药中被用来治疗不孕不育。
LBP 对大鼠生殖系统的保护机制可能是通过其抗氧化
作用来实现的。LBP 可以延长体外小鼠生精上皮细胞
热损伤细胞的凋亡时间、抑制紫外线诱导的脂质过氧
化酶和自由基诱导的细胞色素C 的表达[33] ,LBP 还能
减少小鼠睾丸细胞的断裂DNA 的氧化[34] 。LBP 能显
著提高大鼠血清性激素水平和SOD 活性,降低MDA
水平,LBP 能降低高温和H2 O2 引起的生精细胞损伤、
促进睾丸生殖细胞正常发育,其机制可能是通过抗氧
化作用及调节下丘脑-垂体-性腺轴实现的,并对损伤
后的生精细胞染色体具有修复保护作用[35] 。
1.8 其他
LBP 对肝细胞有保护作用,其保护机制主要在于
抗氧化作用。韩国东国大学Ha 等研究发现,北方枸
杞浸提物的保肝机制包括抗氧化和调节肝细胞的细胞
色素(CYP2E1)表达2 个途径,可以有效降低血清转
氨酶和碱性磷酸酶、阻止MDA 的形成、维持谷胱甘肽
(GSH) 和显著降低CYP2E1 的表达[36] 。还有报道
LBP 可以促进冷冻复融的未成熟猪卵母细胞的成熟,
可作为冷冻保护剂[37] 。LBP 还能促进丝裂霉素诱导
的骨髓抑制小鼠的红细胞和血小板数目恢复[38] 。
Zhao 等研究了宁夏枸杞复合糖(LbGp)对人皮肤的保
护作用,发现LbGp 可以显著降低基质金属蛋白酶
(MMP21)的活性,抑制机械压力下的皮肤伸展,其中
LbGp21 可以促进人纤维原细胞生长[39] 。
2 LBP 安全性
通常认为LBP 为无毒,所以国内外对LBP 的毒性
研究非常少。有报道表明LBP 对大鼠和小鼠LD50 >
10 g· kg-1 ,属实际无毒类。赵德惠等最近报道,LBP
小鼠腹腔注射LD50 为20.42 g· kg-1 [40] ,Ames 试验、
小鼠骨髓细胞微核试验和精子畸形试验均为阴性,未
孙桂菊,等.枸杞多糖功效研究及应用状况 · 211·
见致突变作用[41] 。韩小丽等以枟药用植物及制剂进出
口绿色行业标准枠为标准分析了我国文献报道及枟中
医药理论量化与微量元素枠一书中的中药材重金属污
染状况,涉及中药材312 种,结果表明枸杞子铜、铅、
砷、镉、汞的超标率均为零,而多数药材有2 种、3 种或
4 种元素超标[42] 。另外目前有2 例应用抗凝血药法
华林(Warfarin)的同时大剂量服用枸杞茶后引起凝血
因子Ⅱ时间国际标准比值(international normalized ratio,
INR)升高的报道[43 -44] ,该比值升高容易引起出血,
但关于LBP 尚未见对人体有不良影响的报道。
3 枸杞及LBP 的人群服用试验研究
尽管枸杞是人们常吃的食物,LBP 的体外和动物
实验研究报道很多,但直接用LBP 进行人群服用研究
并不多见。早在1994 年,宁夏医学院的戴寿芝等报道
给予60 岁以上老年人每天服用50 g 枸杞子,连续
10 d,表明可显着降低血浆甘油三酯水平,提高血浆环
磷酸腺苷(cAMP) 和SOD 含量,降低过氧化脂质
(LPO)水平,同时还可提高淋巴细胞DNA 修复能
力[45] 。上海第二军医大学的曹广文等应用LBP 联合
LAK/IL-2 对75 例晚期肿瘤的疗效进行了观察,在行
LAK/IL-2 疗法前4 周给予LBP(1.7 mg· kg-1 BW,同
时设安慰剂对照),结果表明,两组对恶性黑色素瘤、
肾癌、直结肠癌、肺癌、恶性胸水和鼻咽癌有一定的疗
效,LBP 与LAK/IL-2 联合治疗组的缓解持续时间显
著长于单一LAK/IL-2 治疗组,联合治疗组治疗前后
外周血淋巴细胞的NK、LAK 活性增高程度均显著大
于单一LAK/IL-2 治疗组,说明LBP 能够提高LAK/
IL-2 疗法对晚期肿瘤的治疗效果[46] 。Amagase 等新
近报道应用枸杞果汁进行了55 ~72 岁中国中老年人
的随机双盲安慰剂对照服用试验(每组25 名),每天
饮用120 ml 枸杞果汁(含LBP 1 632 mg),连续30 d,
结果表明枸杞组服用后血清SOD 和GSH-Px 分别升高
了8.4%和9.9%,而MDA 降低了8.7%,干预后枸杞
组与安慰剂组比较,血清SOD 和GSH-Px 分别高
8.1%和9.0%,而MDA 低6.0%[47] 。上海体育大学的
于定海等报道,给予52 ~73 岁健康人群服用3 个月
LBP(100 mg· kg-1 BW· d-1 ),具有调节血压(升高收缩
压,降低舒张压,维持适宜压差),降低血浆TG、TC 和
LDL-C 水平,升高HDL-C 水平的作用,从而具有预防
动脉粥样硬化的作用[48] 。
4 应  用
LBP 具有调节机体免疫、延缓衰老、抗肿瘤和抗氧
化等作用,在临床上和保健品开发中具有广阔的应用
前景。我国市场主要产品有枸杞茶、枸杞酒、枸杞软
糖、枸杞冲剂、枸杞口服液等,通常和其他药食两用植
物一起应用,现在已经有许多专利产品,如枸杞奶粉的
研制[49] ,将枸杞子作为运动营养补充剂[50] 、增加免疫
产品[51-52] 、清除自由基抗衰老[53] 、抗肿瘤[54] 、健
脑[55] 、抗关节炎[56] 等产品的原料,将LBP 作为缓解视
力疲劳保健食品的原料[57-58] ,还有人用LBP 25 g、人
参粉150 g、牛磺酸50 g、维生素E 25 g 加工成中成药,
用于预防和治疗代谢综合征[59] ,枸杞子提取物也用于
护肤品、护发养发产品中[60 -61] 。也有用枸杞加工成保
健酒[52,62] 、面条[63] 、保肝健脾茶[64] 和香肠[65] 的专利。
枸杞在美国有用于水果营养饮料的配料[66] ,美国菲尼
克斯生物技术有限公司(American Phoenix Biotech
Inc)今年申请了由人参、灵芝、冬虫夏草、党参、枸杞
子、女贞子、甘草、对白花蛇舌草、藿香和夏枯草提取物
混合物的专利,用于癌症的治疗[67] 。在欧洲也有用枸
杞子提取物、五味子提取物和木兰花一起研制成的即
食茶粉、袋茶、糖果和酱等,作为食物补充剂[68] 。香港
大学也申请了由枸杞子水提物研制的减少因青光眼引
起的视网膜神经节细胞死亡的制剂[69] 。德国有用枸
杞作为原料用作食物或食物补充剂、化妆品的专利,具
有缓解压力和抗衰老作用[70] 。
5 展  望
综上所述,LBP 对健康保护作用的研究在动物和
体外试验中进行较多,同时因枸杞作为一种传统药食
两用物质已经被广泛应用,但LBP 人体服用尚缺乏系
统研究,今后需要开展人群功效的研究。另外LBP 的
功效报道很多,包括增加免疫、抗氧化和延缓衰老、抗
肿瘤、神经保护作用、抗辐射、保护生殖系统等,但作用
机理目前研究并不深入,有必要对其作用机制进行更
加深入的研究,为其应用于新药或保健品提供科学依
据。LBP 具有安全性高、副作用小、适用面广、对机体
损害小、既可注射又可服用等优点,将LBP 开发为天
然药物用于一些疾病的防治具有广阔的前景。
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