 World Journal of Forestry 林业世界, 2013, 2, 24-27 http://dx.doi.org/10.12677/wjf.2013.23005 Published Online July 2013 (http://www.hanspub.org/journal/wjf.html) Current Research Development of Polysaccharides from Salvia Species* Yu Kong1,2 1Chenshan Plant Science Research Center, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 2Shanghai Chenshan Botanical Garden, Shanghai Email: nefuky@163.com Received: Jun. 20th, 2013; revised: Jun. 27th, 2013; accepted: Jul. 4th, 2013 Copyright © 2013 Yu Kong. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: The polysaccharide from plants is considered as one of the main bioactive ingredients in natural medicinal plants. Polysaccharides extracted from Salvia species have shown various important bioactivities, such as immunomodulatory, hepatoprotective, antitumor, antioxidant, hyperglycemic etc, and these potential applications are wide. The purpose of this present work is to summarize the current development of polysac- charides from Salvia species in the past five years. The aspects of extraction and isolation processes, struc- tural features and bioactivities are included. Keywords: Salvia; Polysaccharides; Extraction and Isolation; Structural; Bioactivities 鼠尾草属植物多糖的研究进展* 孔 羽1,2 1中国科学院上海辰山植物科学研究中心，上海 2上海辰山植物园，上海 Email: nefuky@163.com 收稿日期：2013 年6月20 日；修回日期：2013 年6月27 日；录用日期：2013 年7月4日 摘 要：植物源的多糖类化合物被视为天然药用植物的主要生物活性成分之一。从鼠尾草属植物中提 取的多糖具有免疫调节、保肝、抗肿瘤、抗氧化和降血糖等生物活性，应用前景广阔。本文就近五年 来鼠尾草属植物多糖的提取、分离、结构分析及其生物活性研究的新进展进行了综述。 关键词：鼠尾草；多糖；提取分离；结构；生物活性 1. 引言 鼠尾草属(Salvia L.)隶属于唇形科(Labiatae)，草本 或木本，全球约有 700~1050 多种，主要分布在热带 或温带地区，林下、田间均可见。鼠尾草的拉丁语意 为“治愈”，说明其具有药用价值，人类几千年来将 其作为调料和药物在世界范围内使用。《中国植物志》 [1]记载我国的鼠尾草属植物有 84 种，分布于全国各 地，以西南地区种类最多。该属植物中有资料记载的 药用种达30 多个，以根、根茎或全草入药[2]。其中， 10 几种的根或根茎在民间验方中作为传统活血化瘀 中药丹参的代用品。鼠尾草属植物的药理功能很多， 中医临床中广泛用于心脑血管疾病、肝肾疾病、妇科 疾病、疮疡肿毒等的治疗[3]。 关于鼠尾草属植物化学成分的研究，始于上个世 纪30 年代，日本学者中尾万三等[4]首次从丹参(Salvia miltiorrhiza)中分得二萜丹参酮类化合物。自此，国内 外学者对鼠尾草属植物中化学成分及生理活性进行 *基金项目：上海市绿化与市容管理局科技攻关项目 ( F122420 ) 。 Copyright © 2013 Hanspub 24  鼠尾草属植物多糖的研究进展 了深入系统研究，证实了该属植物化学成分与活性的 多样性，其主要的活性化学成分研究工作集中于水溶 性多酚类化合物(以丹酚酸为代表，包括酚酸、黄酮等) 和脂溶性萜类化合物(以丹参酮二萜为代表，包括单 萜、倍半萜、二萜、三萜等)。鼠尾草属植物多糖类化 学成分，是随着植物多糖生物学活性与功能的不断阐 明而走进人们的视野。目前对鼠尾草属植物多糖研究 的系统性综述，仅有1篇，孙运峰等[5]发表的关于 2009 年以前鼠尾草属中丹参(Salvia miltiorrhiza)、华鼠尾草 (Salvia chinensis)、药鼠尾草(Salvia officinalis)3 种药用 鼠尾草多糖的制备、结构解析和药理作用的进展。 2009 年至今未见有鼠尾草属植物多糖研究的综 述性报 道。本文试图在孙运峰等[5]发表综述的基础上，查阅国 内外相关文献就近五年来鼠尾草属植物多糖的提取、分 离、结构分析和药理活性等方面进行总结，为鼠尾草 属植物多糖类化学成分的研究与应用提供基础资料。 2. 鼠尾草属植物多糖的提取、分离 2.1. 提取 目前发现的鼠尾草属植物多糖在该属植物的根、 根茎和叶中均有分布。不同药材组织纤维含量、木质 化程度等对其中多糖的提取率均有影响。传统的提取 方法是利用多糖易溶于水、稀碱、稀酸，不易溶于石 油醚、乙醚、醇、丙酮等有机溶剂的特性，采用以水 为主要组成体系的溶剂提取法进行提取。为了获得较 高的提取效率，超声波、微波、纤维素酶等多种辅助 提取技术应用于丹参(包括其紫花原型和白花变型)根 及根茎、药鼠尾草茎叶、华鼠尾草全草等的多糖提 取[5]。2011 年祝元婷等[6]采用超声提取法对药鼠尾草 叶多糖的提取工艺进行了优化，确定最佳工艺条件为 提取时间 7 min，提取次数 2次，料液比 1:40，在此 条件下药鼠尾草叶多糖的提取率为3.27%。不同的提 取方法不仅仅影响鼠尾草属植物多糖的提取效率，Wu 等[7]依次采用热水提取、超声波提取、碱提取和酶解 提取的方法从丹参中提取多糖，结果发现，所提取多 糖的理化性质形似，但立体结构不同。 2.2. 分离 经过溶剂提取获得的鼠尾草属植物多糖提取物 为粗多糖，需经过进一步的分离纯化。大孔吸附树脂、 离子交换吸附树脂和葡聚糖凝胶是比较常用的分离 填料。2011 年，汤伟等[8]采用大孔吸附树脂及离子交 换层析法对由水提醇沉法制得的丹参多糖进行了分 离纯化，结果显示，AB-8、DB-301 型大孔吸附树脂 吸附多糖后，用水洗脱即可将粗多糖纯度由40.35%纯 化至 80%左右。进一步采用DEAE-52 纤维素层析柱 分离，水洗脱部位得到中性多糖组分SMP1、由 0.05 mol/L NaCl和0.5 mol/L NaCl溶液洗脱组分分别得到 酸性多糖组分SMP2 和SMP3。Liu 等[9]对丹参粗多糖 Sevage 除蛋白、95%乙醇沉淀除杂后经 DEAE 纤维素 层析柱分离，其水洗脱组分进一步用葡聚糖凝胶 Sephadex G-100纯化，得到多糖 SMP-W1，其得率为 8.26%。 3. 鼠尾草属植物多糖的结构分析 植物多糖的结构分析包括分子量、单糖组成、单 糖的序列、糖苷键的位置、分支类型与和聚合度、空 间构型等，分析过程可采用甲基化分析、酸水解、糖 醛酸还原等化学分析方法以及柱色谱、红外光谱、质 谱、核磁共振等光谱技术、扫描电镜等技术[10]。蔡亚 平等[11]利用高效凝胶渗透色谱技术对丹参多糖相对 分子质量的分布情况进行了分析，结果发现丹参多糖 分为低相对分子质量(Mw < 1000)和高相对分子质量 (Mw 106~104)两个明显部分，前者具有单向对分子质 量的特征；后者相对分子质量分散性大。目前对鼠尾 草属植物中多糖的研究主要以粗多糖为对象，或者对 粗多糖初步富集的部位进行主要单糖组成的分析，如 Capek 等[12]对药鼠尾草地上部分的多糖提取物及五个 组分段中鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖 和半乳糖 6种单糖的向对组成进行了分析。而在鼠尾 草属植物多糖中，相对结构明确的仅有 7种(表1)。 4. 鼠尾草属植物多糖的生物活性 4.1. 免疫调节 植物多糖最主要的生物活性是免疫调节作用，其 通过激活T细胞和 B细胞、网状内皮系统、补体、诱 导肿瘤坏死因子以及激活巨噬细胞、干扰素生成等途 径提高机体的特异性免疫和非特异性免疫[17]。Capek 等[18]从药鼠尾草地上部分中提取制得了分别富含阿 拉伯半乳聚糖、果胶以及葡糖醛酸木聚糖聚合物的3 Copyright © 2013 Hanspub 25  鼠尾草属植物多糖的研究进展 Copyright © 2013 Hanspub 26 Table 1. The polysaccharides isolated fr om the Salvia species[9,13-16] 表1. 鼠尾草属植物中分离得到的多糖[9,13-16] No. Name Monosaccharide composition Molecular weight Resource 1 SMP1 Glc，Gal摩尔比约5.6:1，并含少量Ara，Rha 1.39 × 106 Da Salvia miltiorrhiza 2 SMP0.5 Glc，Gal，Ara 摩尔比约 17:1:1，另含有少量的Rha，Xyl，Man 4.03 × 105 Da Salvia miltiorrhiza 3 SC3 Rha，Ara，Gal，Gal A摩尔比 1.1:1.0:0.8:1.0 7.7 × 104 Da Salvia chinensis 4 SC4 Rha，Xyl，Ga，Gal A摩尔比 1.0:7.0:5.3:1.2:4.2 4.5 × 105 Da Salvia chinensis 5 SC5 Rha，Ara，Gal，Gal A摩尔比 1.1:3.2:2.0:0.9 4.8 × 104 Da Salvia chinensis 6 SC6 Rha，Ara，Xyl，Gal，Glc，Gal A摩尔比 1.1:1.2:3.9:0.9:0.5:0.3 >1.0 × 104 Da Salvia chinensis 7 SMP-W1 Man，Rha，Ara，Glc，Gal 摩尔比 2.14: 2.35: 1.27: 0.99: 1.11 6.9 × 105 Da Salvia miltiorrhiza 注：Glc 葡萄糖；Gal 半乳糖；Ara 阿拉伯糖；Rha 鼠李糖；Xyl 木糖；Man 甘露糖；Gal A半乳糖醛。 个粗多糖组分，采用小鼠胸腺细胞体外增殖法研究了 他们的免疫调节活性，结果显示富含葡糖醛酸木聚糖 聚合物的组分表现出显著的免疫调节活性，并对小鼠 胸腺细胞的有丝分裂有促进作用。汤伟等[19]通过实验 动物模型观察了丹参多糖(总多糖含量 72.34%)对环磷 酰胺所致的免疫功能底下小鼠肝、脾、胸腺及单核巨 噬细胞吞噬廓清能力的影响，发现丹参多糖不仅可显 著上调脾、胸腺的脏器指数，促进免疫器官的恢复， 还能明显提高环磷酰胺致免疫抑制小鼠腹腔巨噬细 胞的吞噬百分率和吞噬指数，激活巨噬细胞。张湘东 等[20]研究了丹参粗多糖对脂多糖诱导小鼠脾淋巴细 胞增殖反应的影响、对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细 胞的影响和对二硝基氟苯(DNFB)诱发小鼠迟发超敏 反应的影响，结果显示浓度为 500 mg/L 的丹参粗多糖 可显著促进小鼠淋巴细胞增值反应，剂量为 200 mg/kg 的丹参粗多糖可以显著提高小鼠腹腔巨噬细胞 的吞噬作用，此外，丹参粗多糖能显著的抑制DNFB 所致的小鼠耳廓变应性接触性皮肤炎所致的耳肿胀 以及血管通透性的增加。进一步对小鼠脾脏部分基因 表达水平进行测定后发现，丹参粗多糖可以显著的抑 制细胞因子iNOS、IFN-α、IL-1β mRNA 的过量表达。 4.2. 保护肝、肾 众所周知，鼠尾草属植物中的典型代表——丹参， 具有保护肝细胞和促进肝细胞再生等肝保护作用。早 在1994 年，一项由日本学者申请的一项专利中已阐 明从丹参、南丹参、甘西鼠尾草或云南鼠尾草根及根 茎中提取制得的水溶性多糖口服及肌肉注射剂对肝、 肾的保护作用[21]。Song 等[22]利用尾静脉注 射脂多 糖 (LSP)诱导卡介苗免疫小鼠的肝损伤模型研究了丹参 粗多糖的作用，结果显示 90~360 mg/kg剂量范围的丹 参粗多糖对免疫性肝损伤具有保护作用，能够减少血 清ALT、天门冬氨酸转氨酶(AST)和一氧化氮(NO)的 水平，并使肝组织匀浆中的肿瘤坏死因子-α和白介素 -1β恢复至正常水平。此外，在 LSP 诱导的急性肝损 伤模型小鼠实验中，剂量为 3.90~15.60 g/kg 的丹参多 糖能够降低肝组织中的丙二醛(MDA)含量、剂量为 7.80~15.60 g/kg的丹参多糖能够升高还原型谷胱甘肽 (GSH)的含量[23]。 4.3. 抗肿瘤 Liu 等[9] 研究发现从丹参中分离得到的多糖 SMP-W1 在体外和小鼠体内实验中对小鼠肝癌细胞 H22 增殖均有抑制作用，200 和400 µg/mL SMP-W1 体外作用于 H22 细胞株 48 h后，对其生长抑制率可 达43%，在体内实验中，200 mg/kg剂量的SMP-W1 对H22 的抑制率为 55.1%，与 25 mg/kg 剂量的常用代 谢类抗癌药 5-FU 治疗组的抑制率(60.5%)接近，并且 与5-FU 相比，其在小鼠胸腺指数、脾脏指数和体重 方面呈现正向的影响。这是继2008 年郑海音等[24]关 于华鼠尾草多糖抑制人肝癌细胞报道后，又一例鼠尾 草属多糖抗肿瘤功效的文献资料。 4.4. 抗氧化 关于药鼠尾草多糖的抗氧化活性早有报道，其叶 的超声波提取物对 DPPH 自由基清除能力 IC50 为112 μg/mL，并且当质量浓度为160 μg/mL 时，清除率达  鼠尾草属植物多糖的研究进展 到82%[6]。 4.5. 保护心肌 周凤华等[25]用H2O2干预体外培养乳鼠心肌细胞 建立氧化应激心肌损伤模型，通过预先给予丹参多糖 处理心肌细胞发现，丹参多糖能够从增加细胞活力与 降低凋亡率两方面有效保护 H2O2导致的心肌细胞损 伤，初步机制研究显示丹参多糖可以明显增加心肌细 胞中具有抗凋亡作用的prohibitin 蛋白表达。这一结 果提示丹参多糖在丹参治疗心血管疾病中可能具有 重要功效。 4.6. 预防糖尿病 氧化应激和胰岛素抵抗与II 型糖尿病的发展关系 密切，Zhang 等[26]通过叔丁基过氧化氢诱导大鼠胰岛 素抵抗动物模型研究了丹参多糖(SMPW1)的作用。结 果发现，剂量为50 和100 mg/kg 的SMPW1 可通过增 加过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘 肽过氧化物酶(GPX)活性保护叔丁基过氧化氢诱导的 损伤。同时，降低血浆和肝脏中的丙二醛(MDA)，改 善 胰岛素敏感性指数。在 II 型糖尿病治疗方面具有潜力。 5. 展望 鼠尾草属植物资源丰富，活性多样。鼠尾草属植 物多糖作为生物医药产品具有广阔的市场前景。当前 的化学研究较少，主要针对粗多糖进行的药理作用研 究已显示出鼠尾草多糖的巨大医疗潜力，因此，进一 步对该属植物多糖进行纯化、结构分析与深入的药理 实验分析对该属植物资源的利用意义重大。 6. 致谢 诚挚感谢中国科学院上海生命科学院植物生理 生态研究所陈晓亚研究员对本论文撰写的支持与帮 助。 参考文献 (References) [1] Salvia in Flora of China [URL]. 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