多糖类(Polysaccharides)成分
多糖类是灵芝属的重要生物活性物质之一。药理研究表明:从不同灵芝种类中分离出的多糖均具有抗作用、免疫调节作用、降作用、降作用、作用及抗作用等,是当前一个很热门的研究课题。
全世界灵芝属种类很多,就其多糖类研究主要以灵芝(赤芝、紫芝)研究居多,树舌、松杉灵芝(松杉树芝)虽有研究,相对较少,以日本、中国(台湾)、印度尼西亚、韩国、新加坡等研究较多,发展不平衡。总的来说,多糖研究的广度、深度不如三萜类化合物。
灵芝多糖的药理活性与单糖连接方式、位置有关,通常单糖以1→3、1→6糖苷键连接的多糖具有药理活性,而纯1→4糖苷键连接的则不显示活性。多糖的药理活性,还与其组成的立体构型有关,若螺旋状结构破坏,其药理活性则明显降低。单糖之间的苷键,大多为1→3、1→4、1→6数种,多数为β-构型结构,少数为α-构型结构。在多数β-构型多糖分子中有分支部分,灵芝多糖含有15%-30%的肽,多糖链分枝密度高或含有一定量肽成分,其生理活性也较强。因此,多糖的构型与药理活性关系十分密切。利用研究多糖,首先应采用不同提取方法提纯,加以深入研究,才能比较透彻地了解多糖生物活性的本质。
组成灵芝多糖的单糖类型以葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖为主,还有少量岩藻糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、海藻糖等,少数多糖由单一葡萄糖组成。由于多糖的结构复杂,不同种类的灵芝菌,不能简单地用某种方法就可确定,必须采用多种方法、多种手段配合使用,将全部有关信息进行综合分析,才能较准确测定获得它的初级结构(一级结构),而它们的高级结构的研究就相对困难,就目前分离技术和研究手段的限制,对多糖类的研究,还不像三萜酸一样研究得透彻,这也说明为什么多糖研究深度和广度不够的原因。
一、灵芝中的多糖
1971年Sasaki T等[58]从树舌子实体中分离出抗S-180肉瘤的活性多糖G-D、G-F、G-Z。经化学研究表明,该多糖中G-Z为β-(1→3)(1→4)连接的葡聚糖,并有微量木糖存在。1981年东京药学院Miyazaki T等[60]从灵芝子实体(fruit body of Ganoderma lucidum)分离出水溶性多糖GL-1,分子量为40000,GL-1由葡萄糖、木糖及阿拉伯糖组成,其分子比为18.8∶1.5∶1.4,主要成分为阿拉伯葡聚糖(arabinoyloglucan)侧链含α及β(1→4)D-吡喃葡萄糖基,β(1→6)及β(1→3)连接,阿拉伯糖为非还原性末端残基,木糖可能作为侧链的部分存在。GL-1对S- 180肉瘤有强烈的抑制作用(当ip注射20mg·kg-1·10d),其抑制率为95.6%-98.5%,温和酸水解及α-淀粉酶处理,GL-1对抗则没有效果。结果表明:GL-1抗的重要结构为侧链葡聚糖核心含有β-(1→3)及β-(1→4)及β-(1→6)连接。
1982年Miyazaki T等[59]以稀碱液(0.1M NaOH)从灵芝中提取分离出抗S-180肉瘤活性的水溶性多糖,分子量38000,经酸水解鉴定,该多糖含有L-岩藻糖、D-木糖和D-甘露糖,其分子比为1∶1∶1,经过碘酸氧化、Smith降解、部分酸水解、甲基化反应及气质(GC-MS)联用,证明其结构为:
→4)-D-甘露糖(1→4)→D-甘露糖(1→4)-D-甘露糖(1→
3 3 3
↑ ↑ ↑
1 1 1
D-木糖 D-木糖 D-木糖
4 4 4
↑ ↑ ↑
L-岩藻糖 L-岩藻糖 L-岩藻糖
1983年Ukai S等[77]从日本产紫芝(Ganoderma japonicum)中分离出甘露多糖(Mannan)及水溶性葡聚糖(glucans)对S-180肉瘤显示抗活性。
1985年Hikino H等[61]从日本Kanagawa产的灵芝(Ganoderma lucidum Karst)的生药中分离出葡聚糖肽(peptidoglycans),灵芝葡聚糖A及B。临床观察有降的活性。
1986年Tomoda K等[63]从灵芝(Ganoderma lucidum (reishi) Kasten)子实体分离出降成分,即灵芝葡聚糖B和C。研究表明葡聚糖肽(peptidoglycans),分子量分别为7400及5800。灵芝葡聚糖B的侧链含D-吡喃葡萄糖基β(1→3)(1→6)苷键连接。灵芝葡聚糖C(ganoderan C)含吡喃葡萄糖基β(1→3)(1→6)及D-吡喃半乳糖基α-(1→6)苷键。
1986年韩国汉城大学Shin H W等[62]从灵芝鹿角状孢子及菌盖(Ganoderma lucidum pileus)鹿角状(horn-shaped carpo spore)进行分析,从其子实体分离出蛋白质多糖,经热水提取,丙酮沉淀及透析纯化得到多糖部分(51%)及蛋白质部分(5%),当ip 50mg·kg-1小鼠上,可增强腹膜渗出物细胞(巨噬细胞)多形核蛋的积累,表明该糖蛋白具有免疫潜在活性。
1997年Hitoshi T等[64]从灵芝中提取4种多糖,腹腔注射对小鼠肉瘤S-180的抑制率达83黄瓜的营养优势主要是由黄瓜皮“味甘、性平”的本质所决定的,所以能够清热、生津止渴,尤其能、清肠、养颜。因此,生吃黄瓜好连皮一起吃,不仅有上述好处,还能使维生素C得到充分吸收,促进人体新陈。 ■温馨提示:代谢从而有效。.9%,半数动物完全消退,该灵芝的抗活性成分,似为含少量蛋白质的多糖。
1992年北京医科大学药学院何云庆等[65]研究了灵芝子实体免疫多糖。从中分离出4种成分,其中1种具有(1→6)及(1→3)连接的葡萄糖多聚体。另1种为β(1→6)(1→3)连接的阿拉伯糖及半乳糖的多聚体。
1993年Kim B等[66]从朝鲜产灵芝(Ganoderma lucidum)培养的菌丝体热水提取物中,发现与蛋白质结合的多糖Fr1-V,静脉注射ICR鼠,剂量为20mg·kg-1/d(V),对S-180肉瘤,抑制率为64.2%-75.8%,并对抗化合物测定了免疫活性。它含有68.6%的多糖,系由甘露糖、葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、木糖及51%蛋白质(17种氨基酸组成,分子量为5.8×104道尔顿,命名为灵芝多糖(lucidan)。
1993年林志彬和雷林生[67][29]发现,每日给小鼠腹腔注射灵芝多糖GL-B(25-100mg·kg-1)4天。可明显增强小鼠脾细胞对LPS刺激的增殖反应。当剂量为100mg·kg-1时,脾细胞增殖反应较对照组增加84.8%。结果表明,GL-B可增强B淋巴细胞对LPS刺激的敏感性。
1991年Ma等[29]报告灵芝多糖BN3A、BN3B和BN3C(0.05-1μg·ml-1)均可显著增加C57 BI/6j 小鼠脾细胞在Con A存在条件下的IL-2产生,并可部分地拮抗环孢霉素A和氢化可的松对小鼠脾细胞产生IL-2的抑制作用。
1994年何云庆等[68]从人工栽培的灵芝(赤芝)(Ganoderma lucidum(Leyss. Fr)Karst)子实体热水提取物中分离出2种葡聚糖肽GLSP1、GLSP2,凝胶层析及高效液相证明其为单一的多糖均一体,测得分子量分别为12800及14100,完全水解、过碘酸氧化、Smith降解、光谱分析及甲基”《随息居饮食谱》亦云:“清热消痰。行瘀化积。”故瘰疬之人宜食之。紫菜能化痰、软坚、清热、消瘰疬。《食物与便方》中即有介绍:颈项瘰疬。包括淋巴结肿大等。每天用紫菜泡汤。当菜汤佐膳。连吃1-2个月。凡瘰疬久不消溃者宜服。化分析表明:GLSP1为含有β(1→3)(1→6)及(1→4)苷键的葡聚糖肽,肽的含量占26.6%;GLSP2为含有β(1→6)及(1→4)苷键的葡聚糖肽,两类苷键糖基组成比例1∶1,并有分枝,肽的含量占12.3%,碱性β-消去反应证明,2种葡聚糖肽的糖基与肽键的丝氨酸与苏氨酸以O-糖苷键相连接。
1989年Hikino等[69]从灵芝子实体中分离出蛋白质的异多糖FA-1b, FIII-3a,共15种,其中,除FII-1无降作用,FIII-1b降作用较弱外,对正常小鼠均有明显降糖作用。
灵芝多糖B(ganoderan B)能提高正常小鼠和糖负荷小鼠浆水平,灵芝多糖B可明显促进葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、葡萄糖-6-磷酸和糖原合成酶活性,降低葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性。
1989年何云庆等[70]从赤芝(灵芝)子实体分离出一种具有促进核酸蛋白合成代谢作用、改善造功能的多糖BN3C(polysaccharide BN3C),从中分离出4种多糖均一体,经用现代研究方法确认,BN3C为葡聚糖,由葡萄糖、阿拉伯糖的肽多糖(peptidopolysaccharide)组成,葡萄糖与阿拉伯糖的摩尔数比为4∶1,肽的含量为5.4%,由胱氨酸(cystine)、亮氨酸、酪氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid)及微量精氨酸、赖氨酸(Lysine)、蛋氨酸、组氨酸(histidine)所组成。
1989年Hikino H, Mizuno T等[71]从灵芝子实体提取分离出蛋白质的异多糖FA-1 b-F111-3a,共15种,其中F11-1无降作用,F111-1b降作用较弱外,对正常小鼠均有明显降作用。肽多糖灵芝多糖B(ganoderan B)能提高正常小鼠和糖负荷小鼠浆水平,灵芝多糖B可明显促进葡萄糖激酶,磷酸果糖激酶,葡萄糖-6-磷酸和糖原合成酶活性,降低-6-磷酸氢酶活性。
1995年Ma及Lin[73]发现,在给小鼠腹腔接种S-180细胞前给药或接种后给药,灵芝多糖肽50mg·kg-1、100 mg·kg-1和200mg·kg-1连续灌胃7-9日,可显著延长小鼠的存活时间,同样剂量的灵芝多糖肽还可抑制小鼠皮下接种的S-180生长,抑制率分别为21.7%、38.5%和35.5%,给荷Lewis小鼠连续灌胃灵芝多糖肽50 mg·kg-1,共9日,也可显著地抑制Lewis生长,抑制率为55.5%。
1996年Kweon M H等[78]从朝鲜产灵芝(G. lucidum)热水提取物分得抗凝固多糖蛋白。
2002年倪江洪等对灵芝孢子破壁前后多糖提取率进行了比较,结果如下:
表5-11 灵芝孢子破壁前后多糖提取率
供试品
提取率(%)
未破壁
机械破壁
酶法破壁
1.13
1.16
2.14
据文献记载[81],用不同材根据口感加入适白糖,滤液中加凉开水,溶液体积补充至1000毫升,如有沉淀再过滤。装瓶(100毫升/瓶),30分钟灭菌即成。料如木枹栋、青岗栋和锯末栽培的灵芝子实体,其多糖的抗活性基本相同,各种培养料上生长的灵芝子实体, 开伞前子实体中多糖的抗活性均较低(抑制率仅为22%-33%),而开伞后,成熟期和成熟后期的子实体中多糖的抗活性均较高(抑制率达83%-99%),不同产地的灵芝中多糖含量不同。北京医科大学药学院李晓晖等的研究结果见表5-12。
表5-12 不同产地、外形的灵芝中多糖含量[81]
供试品名称
外形
部位
多糖含量(%)
泰山灵芝
泰山灵芝
泰山灵芝
泰山灵芝
北京灵芝
北京灵芝
鹿角状
鹿角状
云头状
云头状
鹿角状
云头状
子实体菌盖
子实体菌盖
子实体
子实体
子实体
子实体
1.14
1.03
1.58
1.34
1.61
0.90
上述结果表明,不同产地的同种灵芝由于其人工栽培条件的不同,会导致多糖含量的差异。鹿角状灵芝中的多糖含量不一定低于云头状灵芝中的多糖含量。多糖的生物活性既与各种单糖连接方式有关,也与糖的组成、糖苷(1→3)、(1→4)及(1→6)连接,有无侧链、构型及构象等有关,还与灵芝的种类,生态条件,提取方法等息息相关。因此,探讨灵芝多糖结构、构型与活性之间的关系很有必要。
表5-13 部分灵芝多糖的化学结构与分子量[29]
名称
化学结构
分子量
来源
灵芝多糖A
(ganoderan A)
杂多糖肽
(Rha∶Gal∶Glc=0.4∶1.0∶0.7)
2.3×104
G. lucidum
灵芝
灵芝多糖B
(ganoderan B)
酸性杂多糖肽(Man∶Glc=0.05∶1.0)(Glc A∶Gal A=0.7∶1.0)
7.4×104
G. lucidum
灵芝
灵芝多糖B
β(1→3)(1→6)葡聚糖肽
7.4×103
G. lucidum
灵芝多糖C
β(1→3)(1→4)半乳葡聚糖肽
5.8×103
G. lucidum
BN3B1
β(1→3)(1→6)葡聚糖
3.4×104
G. lucidum云头状
BN3B3
β(1→6)(1→3)阿拉伯半乳聚糖
4.0×104
G. lucidum云头状
BN3C1
β(1→6)(1→3)葡聚糖
1.6×104
G. lucidum云头状
BN3C3
β(1→6)(1→3)阿拉伯葡聚糖肽
2.5×104
G. lucidum云头状
F-1-1α1-β
β(1→3)为主链(1→6)为支链的葡聚糖
1.01×105
G. applanatum树舌
F-1-1α2-β
β(1→3)为主链(1→6)为支链的葡聚糖
3.02×105
G. applanatum树舌
GLA4
β(1→3)(1→6)(1→4)葡萄糖为主的杂多糖(Glc∶Xyl=4∶1)
1.30×104
G. lucidum鹿角状
GLA7
β(1→3)(1→6)(1→4)葡萄糖为主的杂多糖(Glc∶Ara∶Xyl∶Gal=46∶3∶2∶1)
1.2×104
G. lucidum鹿角状
GLSP2
β(1→3)(1→6)(1→4)葡聚糖肽
1.28×104
G. lucidum鹿角状
GLSP3
β(1→6)(1→4)葡聚糖肽
1.41×104
G. lucidum鹿角状
GLB2
β(1→4)(1→6)葡聚糖
7.1×103
G. lucidum鹿角状
GLB3
β(1→4)(1→6)杂多糖(Man∶Glc=1.0∶1.3)
7.7×103
G. lucidum鹿角状
GLB4
β(1→4)杂多糖(Ara∶Xyl∶Glc∶Gal=1.9∶1.2∶0.4∶3.6∶1.0)
9.0×103
G. lucidum鹿角状
GLB6
β(1→4)杂多糖
8.8×103
G. lucidum鹿角状
GLB7
β(1→4)(1→6)杂多糖(Ara∶Xyl∶Man∶Glc∶Gal=0.3∶0.2∶0.6∶2.6∶1.0)
9.0×103
G. lucidum鹿角状
GLB9
β(1→4)半乳葡聚糖(Gal∶Glc=1.0∶1.7)
9.3×103
G. lucidum鹿角状
名称
化学结构
分子量
来源
GLB10
β(1→4)为主及少量β(1→6)的葡聚糖