从Fritillaria unibracteata中分离出的糖类的结构与生物活性

《International Journal of Biological Macromolecules》：Structure and bioactivities of a glycan isolated from Fritillaria unibracteata

本研究从F. unibracteata中分离出五种多糖，通过α-淀粉酶水解去除淀粉后，FUP-1表现出最强的抗氧化（DPPH、ABTS、羟基自由基清除）和抗炎（抑制NO、TNF-α、IL-6）活性，结构鉴定显示其主链为→4)-α-Glcp-(1→，侧链为→4,6)-α-Glcp-(1→和→3,6)-β-Glcp-(1→，分子量7.1kDa。动物模型验证其通过抑制ROS和氧化损伤发挥抗炎作用，且活性优于粗多糖FUP-C，为阐明F. unibracteata的药理基础提供新证据。

　　

姜先豪|夏家辉|顾天意|张淼淼|王玉金|韩洪平|李笃新

苏州大学药学院，中国江苏省苏州市215123

摘要

Fritillaria unibracteata（F. unibracteata）在传统中医中被用于治疗呼吸系统疾病。然而，由于多糖的功能尚未得到充分研究，这种疗法的治疗成分仍不明确。本研究旨在鉴定F. unibracteata（FUP）中的生物活性多糖。FUP的一个显著特点是其高淀粉含量。因此，首先通过热水提取和乙醇沉淀获得粗多糖FUP-C，然后使用淀粉酶进行水解。随后通过液相色谱纯化得到五种多糖组分（FUP-1至FUP-5）。利用体外抗氧化模型和巨噬细胞炎症模型筛选活性成分，发现FUP-1具有更强的抗氧化和抗炎作用。进一步分析表明，FUP-1主要由葡萄糖（90.69%）组成，分子量为7.1 kDa。其结构以→4)-α-Glcp-(1→作为主链，而→4,6)-α-Glcp-(1→和→3,6)-β-Glcp-(1→构成侧链。FUP-1的抗炎作用通过抑制NO、TNF-α和IL-6得到验证，斑马鱼实验也显示FUP-1能够剂量依赖性地抑制ROS生成，减轻氧化损伤并减弱炎症反应。此外，FUP-1的疗效优于FUP-C，表明它是F. unibracteata中的生物活性成分。本研究为F. unibracteata的传统疗效提供了分子层面的解释，为探索其潜在的生物活性和药用价值奠定了化学基础。

引言

Fritillaria（F.）属于百合科，生长在海拔2800至4400米的高山草甸和高山灌木草地生态系统中[1]。这种植物的干燥鳞茎被用作中药，具有清热、润肺、止咳化痰的功效[2]、[3]。在临床实践中，它也被用于缓解新冠病毒感染的症状。F. cirrhosae（FC）、F. ussuriensis（FU）、F. pallidiflorae（FP）、F. hupehensis（FH）和F. thunbergii（FT）被收录在《中国药典》（Ch. P 2020）中[4]。其中F. unibracteata的市场价格通常最高。然而，由于其多糖成分尚未得到充分研究，其药用价值仍不明确。

研究表明，Fritillaria含有多种活性成分，包括生物碱、多糖和酚类化合物。许多关于Fritillaria的研究主要集中在特定物种的生物学特性和药理活性上。目前，peimine和peiminine等生物碱被认为是Fritillaria的主要生物活性成分[5]、[6]。尽管有许多研究关注Fritillaria中的生物碱成分[7]、[8]，但对碳水化合物成分的系统研究仍然有限。这种研究不足导致我们对其治疗效果的物质基础理解存在显著空白。在传统中医中，Fritillaria通常以水煎剂的形式使用，主要利用其水提取物发挥治疗效果。研究表明，水提取物中的多糖含量（11.89%）高于生物碱（0.23%）[9]，因此多糖可能是Fritillaria的主要生物活性成分。

随着糖化学和糖生物学技术的快速发展，多糖因其独特的结构和广泛的生物功能而受到越来越多的关注[10]。多项研究表明，F.多糖具有抗氧化[8]、抗炎[9]和抗衰老[11]等生物活性。Fritillaria含有较高的淀粉比例，例如F. thunbergii的多糖成分中淀粉含量高达约80%[12]。较高的淀粉含量可能影响多糖的纯化和提取效率，从而影响其生物活性和药理效果。从不同Fritillaria物种中提取的多糖在结构特征和生物活性上存在差异。

Pan

等人[13]从FUW中分离出FWPS1–1，其分子量为7.44 kDa，单体成分包括Man、GalA、Gal、Xyl和Ara，主链主要由α-糖苷键构成。

Rozi

等人和

Fan

等人[15]发现，尽管Glc和Gal是不同方法提取的Fritillaria多糖中的主要单体成分，但它们的具体组成存在显著差异。在药用材料中，FU被认为是市场价值最高的物种。然而，关于FU中多糖的结构特征和药理活性的研究仍然有限。研究FU中碳水化合物成分的结构-生物活性关系对于全面阐明其药理基础具有重要的理论和实践意义。

本研究旨在通过分离、结构鉴定和生物活性测试来鉴定FU中的高效多糖，对于阐明FU的药理基础和促进药品开发具有重要意义。

试剂与材料

三氟乙酸购自天津大茂化工试剂有限公司。标准右旋糖酐、过氧化氢（H?O?）、葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）和岩藻糖（Fuc）购自德国达姆施塔特的Sigma-Aldrich公司。甘露糖（Man）、鼠李糖（Rha）、阿拉伯糖（Ara）和半乳糖醛酸（GalA）购自上海的Aladdin公司。α-淀粉酶的活性为2 × 10⁴ u/mL，购自上海源业生物科技有限公司。

F. Unibracteata多糖的分离

F. unibracteata

Fritillaria unibracteata多糖的分离

首先通过酒精脱脂处理提取粗多糖，然后进行水提取和乙醇沉淀（图1A）。鉴于Fritillaria中的高淀粉含量，根据我们之前发表的纯化方案[21]，采用酶解和膜过滤技术进行进一步处理。通过Sevag方法去除蛋白质后，使用DEAE离子交换色谱法得到五种组分FUP-1、FUP-2

讨论

F. unibracteata在传统中医中被用于治疗呼吸系统疾病。然而，由于多糖的功能尚未得到充分研究，这种疗法的治疗成分仍不明确。从含淀粉的植物中分离生物活性多糖的一个主要挑战是淀粉的共提取。本研究采用α-淀粉酶处理策略选择性地降解淀粉并富集非淀粉多糖。

结论

本研究探讨了F. unibracteata中多糖的结构和功效。在去除淀粉后，从FU中分离出五种多糖。FUP-1在体外实验中表现出更强的抗氧化（DPPH、ABTS和羟基自由基清除能力）和抗炎作用（抑制NO/TNF-α/IL-6）。FUP-1是一种分子量为7.1 kDa的葡聚糖，主链为→4)-α-Glcp-(1→，侧链为→4,6)-α-Glcp-(1→和→3,6)-β-Glcp-(1→）。其复杂的支链结构

作者贡献声明

姜先豪：撰写初稿、方法设计、数据整理。夏家辉：实验设计、数据整理。顾天意：实验设计。张淼淼：实验设计。王玉金：实验设计。韩洪平：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金筹集、概念构思。李笃新：撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究的结论。

致谢

本工作得到了青海省自然科学基金（2025-ZJ-991-M）和江苏省高等教育机构重点学术发展计划（PAPD）的支持。