黄芪多糖的结构表征及其抗炎活性研究

近日，湖北中医药大学刘洪涛教授团队在国际著名学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（Top一区，IF=8.03）发表题为“Structural characterization and anti-inflammatory activity of polysaccharides from Astragalus membranaceus”(DOI：10.1016/j.ijbiomac.2023.124386)的研究性论文。

 

湖北中医药大学硕士研究生陈广明为第一作者，刘洪涛教授和胡白飞博士为共同通讯作者。

《International Journal of Biological Macromolecules》

研究背景

黄芪，是应用最广泛的中药之一，具有免疫调节、调节血糖血压、抗炎、抗病毒、抗氧化损伤等多种生物活性。目前为止已从黄芪中分离出100多种化合物，包括皂苷、黄酮和多糖等。其中多糖是黄芪中的主要活性成分之一，由于其具有较低的毒性和特殊的生物活性，近年来逐渐成为医药和功能食品领域的热点。

许多疾病与过度炎症反应密切相关，如动脉粥样硬化、肝硬化、糖尿病和癌症等。传统的治疗药物有阿司匹林和糖皮质激素等，但长期使用会导致严重的不良反应。研究表明，天然来源的化合物具有干预炎症性疾病的独特生物活性，例如多酚、类黄酮和多糖。值得注意的是，多糖在保护机体免受炎性细胞因子攻击方面表现出良好的性能。因此，它们被认为是值得进一步研究的抗炎候选物。

研究内容

Part-1

本研究采用热水提取、乙醇沉淀、Sevag法脱蛋白、透析、冻干等方法，从蒙古黄芪中提取黄芪多糖（APS），得率为3.29%。APS经DEAE-52纤维素柱层析和Sephadex G-100凝胶柱分离，得到两个均一多糖组分，APS-A1和APS-B1。含量分析表明APS的总糖含量为64.03%，蛋白质含量为9.04%。纯化后的APS-A1总糖含量达到99.48%，为中性多糖。APS-B1总糖为97.51%，糖醛酸含量为1.16%，表明APS-B1为弱酸性多糖。同时，APS-A1和APS-B1中未检测到蛋白质和还原糖。

Part-2

综合运用高效凝胶过滤色谱、高效液相色谱、红外光谱、紫外-可见光谱对均一多糖进行结构表征。结果表明，APS-A1和APS-B1的平均分子量分别为2.62×10⁶Da和4.95×10⁶Da。APS-A1主要由葡萄糖组成，APS-B1主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖组成，摩尔比为75.2∶17.3∶19.4。FT-IR光谱展示了APS-A1和APS-B1具有多糖化学键和官能团的特征吸收峰，并证实含有α型糖苷键。紫外-可见光谱表明它们不含核酸和蛋白质，与化学分析的结果一致。

Part-3

为了进一步获得有关它们结构的信息，通过甲基化和GC-MS鉴定了糖苷键类型。结果显示，APS-A1主要含有T-Glcp、1，4-Glcp和1，4，6-Glcp 3种糖残基，摩尔比为1.87∶9.93∶1.00。APS-B1包含5种残基，分别是1，5-Araf、T-Glcp、1，4-Glcp、1，6-Galp和1，4，6-Glcp残基，摩尔比为0.24∶1.89∶11.08∶1.03∶1.00。

Part-4

为了进一步解析APS-A1和APS-B1的结构，通过1D-NMR（¹H和¹³C）和2D-NMR（COSY、HSQC和HMBC）进行了分析，并结合甲基化分析结果，推测了它们的可能结构。APS-A1的骨架是1，4-连接的α-Glcp，一些1，4-连接的α-Glcp的O-6处连有α/β-Glcp残基附着在主干上。APS-B1的骨架是1，4-连接的α-Glcp，夹杂着1，5-连接的α-Araf，一些1，4-连接的α-Glcp的O-6处有1，6-连接的α-Galp，这些末端被α/β-Glcp残基取代形成分支。

Part-6

基于LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞模型，进一步研究了黄芪均一多糖的抗炎活性。研究表明APS-A1和APS-B1在体外具有良好的抗炎活性，可以抑制炎症细胞因子（TNF-α、IL-6和MCP-1）的表达和分泌，其机制是抑制NF-κB和MAPKs（ERK，JNK）信号通路来实现的。

总结与展望

在本研究中，从黄芪中分离得到两种均一的多糖APS-A1和APS-B1，并对其一级结构进行表征。同时证明二者具有良好的抗炎活性，可以通过抑制NF-κB和MAPK（ERK，JNK）信号通路，抑制炎症细胞因子（TNF-α、IL-6和MCP-1）的表达和分泌。这些结果表明APS-A1和APS-B1具有良好的抗炎活性，可以作为一种潜在的抗炎补充剂。二者活性的差异可能与其结构特征有关，进一步的研究将集中在它们的生物活性和构效关系上。