灵芝多糖化学结构及药理活性研究进展

⊙ 文 姚丽萍 章真 刘晓军 浙江清华长三角研究院浙江省应用酶学重点实验室；

张荣庆＊ 浙江清华长三角研究院浙江省应用酶学重点实验室、清华大学

近几年，人们的健康意识不断增强，对高质量、高营养、高保健产品的需求日益强烈。灵芝是一种名贵的中药，其药理作用十分广泛，而且由于灵芝中富含多种营养物质，所以包含灵芝的保健品也被越来越多的人接受和认可。灵芝多糖是灵芝中所含的活性物质，也是灵芝能够发挥多种药理作用的关键。深入研究灵芝的活性成分发现，灵芝多糖具有增强免疫、抗肿瘤、保肝、抗氧化、降血糖和血脂、镇痛、抗衰老等多种功效，其药用价值很高。通过对灵芝多糖化学结构和药理作用的研究，能够在食品、医药、保健品等领域为进一步开发和利用灵芝多糖提供科学的依据。

一、灵芝多糖的化学结构

多糖是一种聚合物，由10个或更多的单糖通过糖苷键结合而成，通常存在于植物和动物的细胞中，是人类维持生命的重要物质，在食品、医药等领域有着广泛的应用。

多糖的结构与功能一直是国内外研究的一个重要课题，灵芝多糖的结构决定了其功能特征，因此对其结构进行深入研究是非常有意义的。单糖、构型、糖苷键、支链、取代基等元素组成了多糖的一级结构，多糖的分子量对多糖的生物活性有很大的影响，多糖的分支程度也因糖苷键数量和结合方式的不同而有所差异。最常用的单糖是葡萄糖、岩藻糖、甘露糖等，单糖的结构对糖苷键的方位和构象有很大的影响。常用的糖苷键有α-（1→6）、β-（1→4）、β-（1→6）等，二级结构是由氢键将多糖分子与分子间连结起来，三级和四级结构是基于二级结构并通过非共价态的交互作用而形成的有规律性的构象。

部分多糖的溶解度较低或者分支较多，从而对其生物活性造成了一定的影响，可以在多糖的分子链上取代硫酸基、羧甲基、乙酰基和磷酸基等，从而改善其溶解性。按相容性原理提取的多糖，是一种在水中溶解但在有机溶剂中不溶解的物质，例如酒精、丙酮中有极性高分子，在提取过程中通常使用热水或亚临界水，然后加入非极性溶剂，使得多糖沉淀，即可以将多糖从提取物中提取出来。还可以采用超声波、微波、酶等多种方法进行优化，以提高多糖的提取效率。

由于种类、产地及分离方法的不同，灵芝的化学成分和组成存在着很大的差异，对其特殊的生理功能也产生了重要的影响。在实际生活中灵芝多糖的使用范围非常广泛，从杂多糖、均多糖中可以分离得到灵芝多糖，从二者中提取出的多糖的适用范围也有所差异。杂多糖与均多糖的不同之处在于，杂多糖中的单糖种类繁多，而均多糖则是全部由一种单糖构成的。灵芝多糖的研究难点在于其杂多糖的构成种类多、空间结构复杂，构成其主链的是葡萄糖、半乳糖和甘露糖，其支链则是由一些糖单元所构成，通常有岩藻糖、木糖、阿拉伯糖等。

多糖的化学结构十分复杂，但现有的研究不够深入，还未能准确地得到多糖的化学结构。现阶段对多糖结构的分析主要是从多糖分子数量的范围、其单糖组成类型等方面进行研究，灵芝多糖在被分离的过程中多数为β-葡聚糖，少数是α-葡聚糖。多糖链呈螺旋形，由三条单糖链所组成，该立体结构主要是通过氢键进行固定的，分子量为几百到几十万个，主要集中在灵芝的子实体和菌丝的细胞壁上。液体培养发酵液和固态培养基中的灵芝多糖，其主要构成的单糖通常是D型半乳糖、D型葡萄糖、L型果糖等。

二、灵芝多糖的药理活性

灵芝多糖对系膜细胞增殖及体外抗氧化活性的影响实验表明，灵芝多糖对大鼠系膜细胞增殖有明显的抑制作用，对高糖诱导的系膜细胞增生也有明显的抑制作用，并对羟基自由基有明显的清除作用；同时，以铁氰化钾为原料，通过还原反应，探讨了其对羟基、超氧自由基的去除能力，研究显示灵芝多糖对人体的氧化具有显著的抑制作用，对自由基有明显的清除效果，其清除能力受多糖浓度的影响，且呈正相关关系。人体在新陈代谢的过程中会产生大量的自由基，从而加速身体的衰老，实验结果显示，菌丝体中的多糖、菌丝体提取物都能显著降低自由基的生成，并且清除巨噬细胞内叔丁基过氧化物所生成的自由基，促进HO的代谢能力，其抗氧化能力与BHA相当。灵芝多糖能够促进人体内白细胞的合成，促进其增殖、分化、活化及 NO的生成，从而抑制内皮细胞的老化，降低血浆、SOD含量、MDA含量，间接地清除氧自由基，提高GSHpx水平。

恶性肿瘤生长速度快，侵袭性强，早期的症状比较容易被忽视，由于治疗不及时，常会使患者的病情加重，甚至死亡。灵芝子实体、孢子粉、菌丝等都具有一定的抗癌作用，灵芝多糖会引起肿瘤细胞的毒性反应，致使细胞凋亡，并能够直接抑制肿瘤细胞，阻碍其增殖，从而提高人体的免疫功能，影响T细胞和B细胞等间接地达到抗癌作用。灵芝多糖对小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬作用有一定的影响，能够增强其对抗肿瘤细胞的作用。灵芝多糖对树突细胞增殖有明显的促进作用，对淋巴细胞有明显的激活作用，对肿瘤细胞有一定的抑制作用。当主链以β（1→3）的糖苷键、支链以β（1→6）时，相较于只有以β（1→6）作为主链的糖苷键其作用更为突出。由此可知，灵芝多糖的抗癌作用与其理化特性及生理特性密切相关。通过研究小球藻发酵液中的粗多糖并对其进行干预试验发现，小球藻发酵液中的粗多糖对大鼠的白细胞、脾脏、单核巨噬细胞具有明显的促进作用，灵芝多糖还能抑制癌细胞的生长、增殖，促使其转化为正常的细胞，这在肿瘤的治疗中具有重大的作用。肿瘤在医学领域一直是一个重要的课题，而灵芝中的不同组分对肿瘤的药理活性，可以作为一种有效的抗癌药物辅助治疗。

目前，对糖尿病及其并发症的治疗已经成为一个热门课题，其中，灵芝的降糖效果非常显著，靶点较多。灵芝多糖具有降低血糖、增强糖激酶活力的作用，能够调节血液中的葡萄糖含量，加速葡萄糖转化，修复胰岛B细胞，增加胰岛素分泌。研究发现，灵芝能在一定程度上抑制糖尿病大鼠的氧化压力和脂肪的抗氧化活性能力，具有一定的防治作用。灵芝多糖可以起到双向调节血糖的作用，从灵芝中提取的多糖能有效促进外周细胞对游离糖的吸收，从而减少高血糖，而且对PEPCK在肝组织中的表达具有明显的抑制作用，能够减少空腹血糖。通过分析灵芝多糖对高血糖大鼠和小鼠模型的影响，发现其血糖、血脂均有明显的下降，且与对照组比较有显著的相关性，表明其具有降血糖、降血脂的功效。

人体的免疫系统是一种复杂的调控网络，大量研究表明，灵芝具有提高机体的非特异、特异的免疫功能，灵芝多糖在人体免疫功能中起着重要的作用。灵芝多糖调节大鼠长期运动性巨噬细胞的吞噬效应的实验结果显示，灵芝多糖能进一步刺激巨噬细胞分泌更多的NO，对免疫抑制小鼠的胸腺指数、脾脏指数有明显的改善作用，并能明显促进大鼠脾淋巴细胞的转化。另外，灵芝多糖还具有促进 NK细胞活力，提高血浆IL-2、IFN-γ等含量的作用，表明其具有明显的调节免疫系统的作用。灵芝提取物对人体的免疫系统具有一定的影响，其调节身体状态、免疫系统功能、细胞激活程度取决于治疗的剂量和疗程。实验表明，灵芝酸性组分对大鼠的吞噬作用、大鼠脏器系数、血清溶菌酶、酸性磷酸酶等指标有明显的抑制作用，对人体免疫系统有明显的加强效果。杂多糖能够抑制下游炎性物质的表达，从而减少炎症的发生。姜定文等人发现，灵芝多糖具有保护血细胞、提高细胞免疫和体液免疫的作用，并能有效改善运动员的高强度运动训练效果和运动员自身的免疫能力。

肝脏损害是一种不能完全根治的传染病，并且有很高的概率会发展成肝癌，而目前在临床上应用的很多抗肝药物都有一些潜在的不良反应，天然无损伤的药物是长久以来的发展趋势，因此研究灵芝对肝脏的保护作用十分必要。由于肝脏的损伤不可逆转且不能根治，所以灵芝的护肝作用使其在临床应用方面前景广阔。大量实验证实，灵芝中含有不同种类的灵芝酸，绝大部分都对HL-7702肝细胞的生存率有着显著的提高，并能起到保护肝脏的作用。研究结果表明，灵芝多糖具有较强的抗氧化能力，能够降低肝组织中的脂质堆积，从而对酒精性脂肪肝的损害起到一定的抑制作用。实验结果还显示，灵芝可以直接调控动物的肝脏和脂肪细胞的能量代谢及脂质的累积，为预防和治疗非酒精性脂肪肝提供了很好的途径。

阿尔茨海默病是由于神经系统发生退化而产生的的一种疾病，其致病原因尚不清楚，促进神经生长被认为是一种有效的治疗方法。实现发现，口服灵芝多糖水提取物能够促进神经细胞的增殖，改善 AD小鼠的神经发育，对其认知功能也有一定的促进作用。灵芝多糖是一种调节GFR受体及细胞外信号的物质，其作用是通过抑制成纤维细胞的生长因子，从而抑制其对NPC的增殖及下游的级联活化。实验结果表明，灵芝多糖对小鼠脑梗塞有明显的治疗作用，能明显降低神经细胞的损伤，明显降低细胞的凋亡比例，减少细胞的形态损害，并能抑制细胞的过度表达。多个实验均证实，灵芝多糖具有较好的神经系统保护功能，可以作为神经再生疗法，用于对神经变性疾病引起的认知功能减退的治疗。

灵芝是一种广谱的药物，对肿瘤的治疗效果最为显著。目前，癌症的治疗手段以化学疗法和放射疗法为主，但对机体的不良反应比较大，使得病人难以完成整个疗程。灵芝是一种具有调节免疫功能的药物，能够提高人体的抗肿瘤免疫力，对放疗、化疗起到一定的作用。临床研究表明，灵芝辅助疗法能有效减少肿瘤病人的病死率和复发率，对胃癌、喉癌具有良好的治疗效果。在NSCLC病人中，服用复方灵芝孢子胶囊可以改善机体的免疫系统，降低副作用，改善临床效果，也可用于食管癌、肺癌、乳腺癌等疾病的辅助治疗。另外，临床上也有实验证明，灵芝对病毒性肝炎具有一定的治疗作用，可以减轻肝痛，促进肝功能的恢复，对神经衰弱、失眠等神经系统疾病都具有较好的临床效果。