黄精多糖对慢性炎症的营养干预研究

 jusui   2026-09-03 18:19   5 人阅读  0 条评论

慢性炎症是一类持续时间较长、进展缓慢的炎症反应,与多种重大疾病的发生发展密切相关,包括心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病、自身免疫性疾病及肿瘤等。传统抗炎药物(如非甾体抗炎药、皮质激素)虽疗效明确,但长期使用常伴随胃肠道损伤、免疫抑制等不良反应。因此,从天然产物中寻找安全有效的抗炎替代或辅助疗法,已成为现代药理学研究的重要方向。

黄精(Polygonatum sibiricum)为百合科黄精属多年生草本植物,其干燥根茎在中医药中被列为上品,具有"补气养阴、健脾润肺、益肾"之功效,常用于治疗脾胃虚弱、体倦乏力、肺虚燥咳等症。现代化学与药理学研究表明,黄精多糖(Polygonatum sibiricumPolysaccharides, PSP)是黄精中最重要的活性成分之一,具有免疫调节、抗氧化抗衰老降血糖抗肿瘤等多种生物学活性。近年来,越来越多的研究聚焦于黄精多糖在慢性炎症调控中的作用,揭示了其多靶点、多通路的抗炎机制,为慢性炎症相关疾病的防治提供了新的思路。

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一、黄精多糖的化学组成与结构特征

黄精多糖是一类由多种单糖通过糖苷键连接形成的高分子量复合物。不同产地、不同品种的黄精中多糖的组成存在一定差异,但其核心结构具有共性。

1.1 单糖组成

黄精多糖的单糖组成以葡萄糖(Glc)为主,同时含有果糖(Fru)、半乳糖(Gal)、甘露糖(Man)、阿拉伯糖(Ara)、鼠李糖(Rha)等。其中,葡萄糖和果糖是最主要的构成单元,部分多糖组分中还含有少量糖醛酸。不同提取方法(如水提、碱提、酶法提取)所得多糖的单糖比例和分子量分布有所不同,进而影响其生物活性。

1.2 结构特征

黄精多糖的结构复杂多样,主要包括:

均多糖:如以β-1,4-糖苷键连接的葡聚糖,具有类似纤维素的骨架结构,但分支程度不同。

杂多糖:由多种单糖组成的复杂结构,常含有阿拉伯半乳聚糖、半乳糖醛酸聚糖等,侧链上可能连接乙酰基、硫酸基等修饰基团。

蛋白复合多糖:部分黄精多糖与蛋白质以共价键结合形成多糖-蛋白质复合物(PSP-Protein complex),这类复合物的免疫调节活性往往优于纯多糖组分。

分子量方面,黄精多糖的分子量分布较广,从数千到数十万道尔顿不等。研究表明,中等分子量(约10–100 kDa)的多糖组分在免疫调节和抗炎方面表现出较好的活性。

二、黄精多糖改善慢性炎症的作用机制

慢性炎症的核心特征包括:促炎细胞因子持续过度表达、氧化应激水平升高、免疫细胞功能失调、组织微环境稳态失衡。黄精多糖通过多维度、多靶点的方式干预这些病理环节,其机制可归纳为以下几个主要方面。

2.1 调控NF-κB信号通路

NF-κB(核因子κB)通路是炎症反应中最核心的转录调控通路之一。在静息状态下,NF-κB二聚体(如p65/p50)与抑制蛋白IκBα结合,以无活性形式存在于细胞质中。当细胞受到LPS、TNF-α等促炎刺激时,IκB激酶(IKK)复合物被激活,酸化IκBα并促使其泛素化降解,释放出NF-κB,后者转位入核,启动下游促炎基因(如TNF-α、IL-6、IL-1β、COX-2、iNOS等)的转录。

大量体外和体内研究证实,黄精多糖能够显著抑制NF-κB通路的过度活化:

抑制IκBα磷酸化与降解:黄精多糖预处理可阻止LPS诱导的IκBα磷酸化,维持IκBα与NF-κB的结合状态,从而减少NF-κB的核转位。

抑制p65磷酸化:黄精多糖可降低p65亚基的磷酸化水平,削弱其转录活性。

下调促炎基因表达:通过上述作用,黄精多糖显著降低TNF-α、IL-6、IL-1β、COX-2、iNOS等炎症介质的表达和分泌。

例如,在LPS诱导的巨噬细胞炎症模型中,黄精多糖(50–200 μg/mL)呈剂量依赖性抑制NO、PGE₂的产生以及TNF-α、IL-6的释放,其机制与阻断NF-κB信号通路密切相关。

2.2 调节MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路包括ERK、JNK和p38三条主要分支,在炎症信号转导中发挥关键作用。LPS等刺激可激活MAPK级联反应,促进AP-1等转录因子的活化,协同NF-κB增强促炎因子的表达。

黄精多糖对MAPK通路具有显著的抑制作用:

抑制p38 MAPK磷酸化:p38通路在应激反应和炎症因子产生中起核心作用,黄精多糖可有效降低p38的磷酸化水平,减少下游炎症介质的合成。

调节ERK和JNK活性:部分研究表明,黄精多糖可抑制JNK的活化,而对ERK的调节作用则因细胞类型和刺激条件而异,总体趋向于恢复MAPK通路的稳态平衡。

2.3 激活Nrf2/ARE抗氧化通路

氧化应激与慢性炎症互为因果,形成恶性循环。Nrf2(核因子E2相关因子2)是细胞内最重要的抗氧化转录因子,在静息状态下与Keap1结合被锚定于细胞质中并持续降解。氧化应激时,Nrf2解离并入核,结合抗氧化反应元件(ARE),启动下游抗氧化酶(如HO-1、NQO1、SOD、CAT、GSH-Px等)的表达。

黄精多糖具有显著的抗氧化活性,其机制与激活Nrf2通路密切相关:

促进Nrf2核转位:黄精多糖可促使Nrf2从细胞质向细胞核转移,增强其转录活性。

上调抗氧化酶表达:通过Nrf2/ARE途径,黄精多糖上调HO-1、NQO1、SOD、GSH-Px等抗氧化酶的表达,增强细胞的抗氧化防御能力。

清除ROS:黄精多糖本身具有一定的自由基清除能力,可直接降低细胞内活性氧(ROS)水平,减轻氧化应激对组织的损伤。

通过抗氧化作用,黄精多糖间接抑制了ROS依赖的NF-κB和MAPK通路的活化,形成"抗氧化-抗炎"的双重保护效应。

2.4 调节NLRP3炎症小体

NLRP3炎症小体是近年来炎症研究领域的焦点。NLRP3炎症小体由NLRP3蛋白、ASC接头蛋白和Caspase-1前体组成,激活后促使Caspase-1自我剪切为活性形式,进而介导IL-1β和IL-18的成熟与分泌,并诱导细胞焦亡(pyroptosis)。NLRP3炎症小体的异常活化与痛风、动脉粥样硬化、阿尔茨海默病等多种慢性炎症疾病密切相关。

研究表明,黄精多糖能够有效抑制NLRP3炎症小体的过度活化:

下调NLRP3、ASC、Caspase-1的表达:黄精多糖可降低NLRP3炎症小体各组分的蛋白水平。

减少IL-1β和IL-18的成熟与释放:通过抑制Caspase-1的活化,黄精多糖显著降低成熟IL-1β和IL-18的分泌。

抑制细胞焦亡:黄精多糖可减少GSDMD的剪切,减轻炎症小体介导的细胞死亡,保护组织完整性。

2.5 调节巨噬细胞极化

巨噬细胞具有显著的可塑性,在不同微环境刺激下可分化为不同表型:

M1型(经典活化型):促炎表型,高表达iNOS、TNF-α、IL-6、IL-12等,参与病原体清除和组织损伤。

M2型(替代活化型):抗炎/修复表型,高表达Arg-1、CD206、IL-10、TGF-β等,参与组织修复和炎症消退。

在慢性炎症中,M1/M2平衡向M1型偏移,导致炎症持续存在。黄精多糖能够调节巨噬细胞极化,促进M1向M2表型的转化:

抑制M1标志物:降低iNOS、CD86、TNF-α的表达。

促进M2标志物:上调Arg-1、CD206、IL-10的表达。

恢复M1/M2平衡:通过调节巨噬细胞极化,黄精多糖有助于炎症的消退和组织修复。

2.6 调节肠道菌群

近年来,肠道菌群与慢性炎症的关系备受关注。肠道菌群失调(dysbiosis)可导致肠道屏障功能受损、内毒素入血、系统性低度炎症(meta-inflammation),这是肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝等代谢性炎症疾病的重要发病机制。

黄精多糖作为一种可溶性膳食纤维,在肠道中可被肠道菌群发酵利用:

促进有益菌增殖:黄精多糖可增加双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的丰度。

抑制有害菌:降低肠杆菌科等潜在致病菌的比例。

增加短链脂肪酸(SCFAs)产生:肠道菌群发酵黄精多糖产生乙酸、丙酸、丁酸等SCFAs,SCFAs可通过激活GPR43/109A受体、抑制HDAC等途径发挥抗炎作用。

修复肠道屏障:黄精多糖可促进肠黏膜紧密连接蛋白(如ZO-1、Occludin、Claudin-1)的表达,减少肠道通透性,降低内毒素血症。

通过调节肠道菌群结构和功能,黄精多糖从根源上减轻了系统性慢性炎症的驱动因素。

2.7 其他机制

除上述主要机制外,黄精多糖还可通过以下途径发挥抗炎作用:

调节JAK/STAT通路:抑制JAK2/STAT3的过度活化,减少STAT3介导的促炎基因表达。

调节PI3K/Akt通路:适度调节PI3K/Akt信号,影响细胞存活与炎症反应。

调节自噬:恢复受损细胞的自噬水平,促进受损细胞器的清除,减轻炎症。

调节miRNA表达:部分研究发现黄精多糖可调节炎症相关miRNA(如miR-155、miR-146a)的表达,在转录后水平调控炎症反应。

三、黄精多糖在慢性炎症相关疾病中的应用

基于上述多靶点抗炎机制,黄精多糖在多种慢性炎症相关疾病中展现出良好的应用前景。

3.1 代谢综合征与2型糖尿病

代谢综合征和2型糖尿病的核心病理特征之一是慢性低度炎症。脂肪组织中的巨噬细胞浸润、促炎因子持续分泌,导致胰岛素抵抗。黄精多糖在糖尿病及其并发症中的应用研究较为深入:

改善胰岛素抵抗:黄精多糖通过抑制脂肪组织和肝脏中的NF-κB和JNK通路,降低TNF-α、IL-6等炎症因子水平,改善胰岛素信号传导(IRS-1/PI3K/Akt通路),从而增强胰岛素敏感性。

保护胰岛β细胞:通过抗氧化和抗炎作用,黄精多糖减轻高糖高脂诱导的β细胞损伤,保护胰岛功能。

改善糖尿病并发症:在糖尿病肾病模型中,黄精多糖可降低肾脏组织中TGF-β1、FN、Col-IV等纤维化标志物,减轻肾小球硬化;在糖尿病视网膜病变模型中,黄精多糖抑制视网膜炎症反应和血管新生。

3.2 非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)

NAFLD的病理进展从单纯性脂肪肝到非酒精性脂肪性肝炎(NASH),再到肝纤维化和肝硬化,其中肝脏炎症是关键环节。黄精多糖在NAFLD中的保护作用包括:

减轻肝脏脂肪变性:通过调节脂质代谢相关基因(如SREBP-1c、PPAR-α、ACC等)的表达,减少肝脏脂质沉积。

抑制肝脏炎症:降低肝脏组织中TNF-α、IL-6、MCP-1等炎症因子的表达,减少Kupffer细胞(肝脏驻留巨噬细胞)的过度活化。

抗肝纤维化:抑制肝星状细胞(HSC)的活化,减少胶原沉积,延缓肝纤维化进程。

3.3 心血管疾病

动脉粥样硬化是一种典型的慢性炎症性疾病,涉及血管内皮损伤、单核细胞浸润、泡沫细胞形成、斑块不稳定等多个环节。黄精多糖在心血管保护方面的作用包括:

保护血管内皮:通过抗氧化作用,减少ox-LDL对内皮细胞的损伤,维持内皮屏障功能。

抑制血管炎症:降低VCAM-1、ICAM-1等黏附分子的表达,减少单核细胞与内皮细胞的黏附和向内皮下迁移。

稳定动脉粥样硬化斑块:抑制斑块内MMPs(基质金属蛋白酶)的活性,减少斑块破裂风险。

3.4 神经退行性疾病

阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等神经退行性疾病的共同特征之一是神经炎症。小胶质细胞(中枢神经系统的固有免疫细胞)的过度活化导致促炎因子持续释放,加速神经元损伤。黄精多糖在神经保护方面的研究显示:

抑制小胶质细胞活化:黄精多糖可抑制LPS或Aβ诱导的小胶质细胞M1极化,减少TNF-α、IL-6、NO的释放。

减轻神经炎症:在AD模型中,黄精多糖降低海马和皮层中的炎症因子水平,改善认知功能障碍。

抗氧化神经保护:通过Nrf2通路增强神经元的抗氧化能力,减轻Aβ诱导的氧化损伤。

3.5 炎症性肠病(IBD)

IBD(包括溃疡性结肠炎和克罗恩病)是一种反复发作的肠道慢性炎症性疾病。黄精多糖在IBD中的保护作用主要体现在:

修复肠道屏障:上调紧密连接蛋白表达,减少肠道通透性。

调节肠道免疫:抑制Th1/Th17过度反应,促进Treg细胞分化,恢复肠道免疫平衡

调节肠道菌群:改善IBD患者的菌群失调,增加有益菌丰度。

直接抑制肠道炎症:降低结肠组织中MPO(过氧化物酶)活性,减少TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子的表达。

3.6 自身免疫性疾病的辅助干预

类风湿性关节炎(RA)、系统性红斑狼疮(SLE)等自身免疫性疾病中,慢性炎症导致关节滑膜增生、自身抗体产生和组织损伤。黄精多糖的免疫调节作用(双向调节,既不过度抑制也不过度激活免疫)使其在自身免疫性疾病的辅助干预中具有潜在价值。研究表明,黄精多糖可抑制RA滑膜细胞的异常增殖和炎症因子分泌,减轻关节炎症和骨破坏。

3.7 肿瘤相关炎症

肿瘤微环境中存在显著的慢性炎症,炎症因子(如IL-6、TNF-α)可促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。黄精多糖在肿瘤防治中的作用不仅体现在直接抑制肿瘤细胞增殖和诱导凋亡,还体现在调节肿瘤微环境炎症:

抑制肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的促肿瘤表型:促使TAMs向M1型极化,增强抗肿瘤免疫。

减少肿瘤微环境中的促炎因子:降低IL-6、TNF-α等炎症因子的水平,抑制炎症驱动的肿瘤进展。

增强化疗敏感性:通过改善机体炎症状态和免疫功能,增强化疗药物的疗效,减轻化疗副作用。

四、黄精多糖的药代动力学特征与安全性

4.1 药代动力学

多糖类药物的药代动力学特征与化学合成小分子药物存在显著差异:

口服吸收:黄精多糖口服后,大部分在胃肠道不被消化吸收,而是作为底物被肠道菌群利用。仅有少量低分子量多糖片段可通过肠道上皮细胞吸收进入体循环。

组织分布:吸收后的多糖或其降解产物可分布至肝脏、脾脏、肾脏等器官,其中网状内皮系统(RES)是多糖发挥作用的重要靶组织。

代谢与排泄:黄精多糖在体内的代谢主要依赖肠道菌群的发酵降解,最终产物为SCFAs等小分子物质。未被吸收的多糖随粪便排出。

尽管口服生物利用度较低,但黄精多糖通过肠道菌群调节和局部免疫调节发挥系统性抗炎作用,这种"间接作用模式"正是其安全性较高的原因之一。

4.2 安全性评价

大量毒理学研究表明,黄精多糖具有良好的安全性:

急性毒性:黄精多糖的口服LD₅₀通常大于10 g/kg(小鼠),属于实际无毒级别。

长期毒性:大鼠和犬的长期毒性试验(90天)显示,黄精多糖在较高剂量下未引起明显的毒性反应,血液学、生化指标和脏器病理学检查均在正常范围内。

致突变性:Ames试验、微核试验和染色体畸变试验均为阴性,表明黄精多糖无致突变性。

需要注意的是,黄精生品含有一定量的黏液质和刺激性成分,直接食用可能引起咽喉不适。经过炮制(如九蒸九晒)后的黄精,其刺激性成分减少,多糖含量和活性可能发生变化,临床应用时应选择适宜的炮制品。

结语

慢性炎症是多种重大疾病的共同病理基础,其防治需要安全、有效、多靶点的干预策略。黄精多糖作为传统中药黄精的核心活性成分,通过调控NF-κB、MAPK、Nrf2、NLRP3炎症小体等多条信号通路,调节巨噬细胞极化、肠道菌群和免疫平衡,在代谢综合征、NAFLD、心血管疾病、神经退行性疾病、IBD等多种慢性炎症相关疾病中展现出显著的改善作用。其天然来源、低毒性和多靶点作用特点,使其成为一种极具开发潜力的抗炎天然产物。

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