研究进展 | 黄精多糖与人类健康的关系探讨

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黄精是一种传统的抗衰老中药，具有补脾润肺、益气养阴的功效，其复方制剂有预防实验性动脉粥样硬化的作用。黄精可用于脾胃虚弱、体倦乏力、口干食少、肺虚燥咳、精血不足、内热消渴等症及治疗肺结核、癣菌病等。

近期研究成果

黄精渣多糖的结构表征及抗氧化活性

摘要：本研究旨在从黄精根茎皮渣中制备多糖，并对其结构特征和生物活性进行表征。经热水提取和DEAE-52纤维素柱层析分离，得到一种中性多糖（PKP），其糖含量为91.85%，蛋白质含量为0.45%。结构分析表明，PKP主要由→1)-β-D-Fruf-(2→和→6)-β-D-Fruf-(2→残基组成，分子量为4.634×103 Da。PKP为半结晶性聚合物，刚果红试验提示PKP中存在三股螺旋结构。PKP具有中等强度的自由基清除活性(其中对DPPH的抑制率为15.55%, 对ABTS的抑制率为21.48%, 对·OH的抑制率为22.52%)，在0.01 mg/mL浓度下可通过抑制细胞凋亡、降低SA-β-半乳糖苷酶活性、下调p16和p53表达水平有效保护MRC-5细胞免受H2O2诱导的氧化损伤。因此，PKP可以作为一种抗氧化剂应用于功能性食品和药品中。本研究为利用废弃材料中的多糖提供了一种有吸引力的方法。

结论：本研究以黄精根茎皮渣为原料，经热水提取、DEAE-52纤维素柱层析分离得到一种中性多糖。PKP的总糖含量和蛋白质含量分别为91.85%和0.45%。结构表征表明，PKP含有一个Mw为4.634×103 Da的主要部分，其主链由→1)-β-D-Frauf-(2→残基和支链由→6组成)-β-D-Frauf-(2→残基组成。根据刚果红实验，PKP被鉴定为半结晶聚合物，并含有三螺旋构象。PKP对DPPH、ABTS和·OH自由基具有中等程度的清除能力，在0.01 mg/mL浓度下可通过抑制细胞凋亡、降低SA-β-半乳糖苷酶活性、下调p16和p53的表达水平有效保护MRC-5细胞免受H2O2诱导的氧化损伤。因此，黄精根茎果渣可能是生产具有抗氧化活性多糖的良好来源。这项工作的新颖性在于它引入了一种新的方法来利用黄精根茎果渣中具有抗氧化活性的多糖。不同于以前的研究，以有价值的生或加工的黄精根茎为材料，本实验的方法证实了从副产物中生产生物活性多糖的可行性。这种贡献是显著的，因为它极大地减轻了环境负担，回收了宝贵的资源，并节省了材料成本，这将有利地促进多糖在功能性食品、药物和化妆品中的应用。未来对黄精根茎果渣多糖的研究包括体外消化率的评价、基于衰老小鼠模型的体内抗氧化活性探究、结构-功能关系和抗氧化机制的详细分析。

Reference:

BU Y K, YIN B F, QIU Z C, et al., Structural characterization and antioxidant activities of polysaccharides extracted fromPolygonati rhizoma pomace[J]. Food Chemistry: X, 2024, 23, 101778. DOI:10.1016/j.fochx.2024.101778.

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黄精多糖通过调节肠道菌群缓解运动性疲劳

摘要：黄精是一种药食同源的药食两用草本植物，在亚洲国家也常被用作食品添加剂，以提供许多健康益处。目前，改善过度运动导致的疲劳已成为人们关注的健康问题。在本研究中，本文研究了黄精多糖（PRP）的抗疲劳作用，并通过肠道菌群调节探讨了其潜在的机制。对PRP的分子量、单糖组成、形态和FT-IR进行分析。灌胃PRP后，力竭游泳模型小鼠游泳时间增加，肌酸激酶和丙二醛水平升高，乳酸和血尿氮水平降低。此外，与模型相比，Akk菌、乳酸杆菌和粪杆菌的数量明显增加，而链球菌和乳酸杆菌的数量则减少了。总之，本文的研究结果提供了令人信服的证据，支持PRP对运动诱发疲劳的有益作用。

结论：本研究表明黄精多糖组分（PRP）在小鼠力竭运动模型中具有抗疲劳作用。分离得到的PRP组分由7 种单糖组成，平均分子量为44.70 kDa。连续14天口服PRP（250 mg/kg）可产生显著的抗疲劳效果。抗疲劳效果体现在生化指标的改善和肠道菌群（包括Akk菌、乳酸杆菌、链球菌和粪肠球菌）的调节。这一发现提供了明确的证据，表明黄精多糖可以通过潜在的肠道菌群调节来有效缓解过度运动引起的疲劳。然而，这些被调节的菌群失调是如何发挥抗疲劳作用的，肠道中的PRP原型或降解产物是否与肠道菌群有关，仍需深入探索。

Reference:

XIAN J, CHEN Q L, ZHANG C, et al. Polygonati rhizoma polysaccharides relieve exercise-induced fatigue by regulating gut microbiota[J]. Journal of Functional Foods, 2024, 107, 105658. DOI:10.1016/j.jff.2023.105658.

黄精加工品中一种新型半乳糖多糖的结构表征及巨噬细胞免疫调节活性机制

摘要：从黑豆炮制的黄精多糖（PRWB）中分离出一种以半乳糖为骨架的纯化多糖（SPR-1, Mw 3 622 Da），并对其化学性质进行了表征。SPR-1的主链由[(4)-β-D-Galp-(1)9/4、6)-β-D-Galp-(1/4)-α-D-GalpA-(1/4)-α-D-GalpA-(1/4)-α-D-Glcp-(1/4、6)-α-D-Glcp-(1/4)-α/β-D-Glcp组成，支链为R1：β-D-Galp-(1/3)-β-D-Galp-(1/连接到/4,6)-β-D-Galp-(1/通过O-6和R2的一条支链: α-D-Glcp-(1/6)-α-D-Glcp-(1/连接到/4,6)-α-D-Glcp-(1/via O-6。免疫调节实验表明，SPR-1显著激活巨噬细胞，增加NO和细胞因子(即IL-1b和TNF-α)的分泌，并促进细胞的吞噬活性。此外，等温滴定量热（ITC）分析和分子对接结果表明，SPR-1与MD2之间具有高亲和力结合，平衡解离常数（KD）为18.8 mmol/L。提示SPR-1通过Toll样受体4 （Toll-like receptor 4，TLR4）信号及下游反应激活免疫反应。本研究表明，SPR-1在PRWB中作为TLR4激动剂诱导免疫应答方面具有很好的应用前景，同时也为PR的深加工提供了一种易于获得的途径。

结论:本研究从PRWB中纯化得到一种以Gal为骨架的新型酸性多糖SPR-1 ((Mw=3 622 Da))，主要由Gal、Glc和GalA组成。结构鉴定表明，SPR-1的主链可能由[(4)-β-D-Galp-(1)9/4、6)-β-D-Galp-(1/4)-α-D-GalAp-(1/4)-α-D-GalAp-(1/4)-α-D-Glcp-(1/4,6)-α-D-Glcp-(1/4)-α/β-D-Glcp组成，支链的连接方式为R1：β-D-Galp-(1/3)-β-D-Galp-(1/连接到/4,6)-β-D-Galp-(1/通过O-6和R2的一条支链: α-D-Glcp-(1/6)-α-D-Glcp-(1/连接到/4,6)-α-D-Glcp-(1/via O-6。巨噬细胞是癌症进展中免疫功能的重要代表，构成宿主免疫防御的第一道防线，为抗原递呈细胞（APCs）服务，调节适应性免疫应答。结果显示：SPR-1多糖可通过增加巨噬细胞中iNOS、TNF-a、COX-2等基因的表达，增加细胞因子NO、IL-1b和TNF-a的产生，刺激细胞产生免疫应答。SPR-1作为一种天然产生的药物，即使在高浓度下也几乎没有细胞毒作用。此外，上述结果表明iNOS和COX-2可能通过TLR4和NF-kB信号通路在SPR-1诱导的巨噬细胞活化中发挥重要作用。ITC结果表明，SPR-1能够与MD2直接结合，KD为18.8 mmol/L。分子对接显示SPR-1与MD2存在多个结合位点。提示SPR-1具有作为TLR4激动剂的潜力。因此，阐明SPR-1的结构特征和免疫调节作用有助于我们理解其在各种治疗干预中的潜在应用，并进一步探索其生物医学潜力。

此外，功能性多糖的生物活性主要受结构特征的影响，如分子量、糖苷键类型和主链糖苷键的连接方式。尽管如此，这些在目前的研究中是部分缺乏的。进一步的研究将探索完整的结构特征-活性关系以及SPR-1在体内激活免疫调节的机制。

Reference:

SU H N, HE L L, YU X N, et al. Structural characterization and mechanisms of macrophage immunomodulatory activity of a novel polysaccharide with a galactose backbone from the processed Polygonati Rhizoma[J]. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2024, 14(7), 100974. DOI:10.1016/j.jpha.2024.100974.

黄精多糖通过PI3K/Akt/mTOR信号通路改善骨骼肌衰老和线粒体功能障碍

摘要：背景：肌少症目前是一种威胁老年人生命的疾病。黄精粗多糖（PSP）具有抗氧化应激和抗炎作用。然而，PSP通过PI3K/Akt/mTOR信号通路对骨骼肌衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响尚未被探索。

目的：探究PSP对肌肉衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响及相关机制。

方法：采用UHPLC-MS/MS法测定黄精的化学成分。通过网络药理学分析，探讨黄精多糖与肌少症的共同靶点和生物通路。体外C2C12细胞实验揭示PSP对肌肉衰老、肌管分化和线粒体损伤的影响。此外，利用D-gal诱导的衰老小鼠模型设计体内实验，评价PSP对骨骼肌质量和功能的改善作用。结果：黄精主要含有466种生物活性成分。网络药理学分析黄精和肌少症共有278 个共同靶点，与线粒体功能和PI3K/AKT/mTOR通路相关。体外实验表明，PSP通过下调p21、p53、p16、MuRF1和Atrogin-1，上调MyoD、肌细胞生成素和MyHC，显著提高C2C12细胞活力和肌管分化能力。然而，PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂LY294002的加入，部分逆转了PSP的抗衰老和抗氧化应激作用。PSP还通过上调PI3K/AKT/mTOR通路的磷酸化水平，显著提高线粒体膜电位，降低线粒体ROS水平。体内实验数据表明，PSP显著增强了D-gal诱导的衰老小鼠的肌肉力量、耐力、骨骼肌质量（股四头肌和腓肠肌）和骨骼肌横截面积（CSA）。

结论： PSP 通过激活 PI3K/Akt/mTOR 信号通路对骨骼肌衰老和萎缩以及线粒体功能障碍具有显著的改善作用。本文的研究独特地研究了 PSP 对骨骼肌衰老和线粒体功能障碍的影响，特别是对 PI3K/Akt/mTOR 信号通路的影响，这突出了 PSP 作为肌少症新型治疗剂的潜力，为目前的治疗策略提供了一种选择。

结论： 本研究首次表明黄精多糖介导的PI3K/Akt/mTOR信号通路具有抗骨骼肌衰老、抗肌萎缩和改善线粒体功能的作用。PSP相关的机制研究将在后期继续进行，旨在将PSP应用于肌少症的临床研究。

Reference:

LI Y, LIU Z Y, YAN H Y, et al. Polygonatum sibiricumpolysaccharide ameliorates skeletal muscle aging and mitochondrial dysfunctionvia PI3K/Akt/mTOR signaling pathway[J]. Phytomedicine, 2024, 136, 156316. DOI:10.1016/j.phymed.2024.156316.

翻译/撰写：李雄（实习）

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

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