铁皮石斛网 石斛头条 昆明植物所在铁皮石斛多糖的结构及活性研究中取得重要进展

昆明植物所在铁皮石斛多糖的结构及活性研究中取得重要进展

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植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室 胡江苗

兰科石斛属(Dendrobium)植物在我国具有悠久的药用历史,其能益胃生津、滋阴清热,用于热病津伤,口干烦渴,胃阴不足等症。铁皮石斛(D. officinale Kimura et Migo)等石斛品种富含多糖,其中的多糖被认为是铁皮石斛的主要活性功能成分。现代药理学研究也表明,铁皮石斛多糖在免疫调节、抗炎、降血糖等方面表现突出。但对铁皮石斛多糖的结构及其活性机制的研究仍然欠缺。

中国科学院昆明植物研究所天然药物新药研发团队周俊课题组一直关注兰科药用植物,前期工作丰富了石斛属茋类化合物、倍半萜(Tetrahedron Letters 2013, 54: 1928-1930; Natural Products and Bioprospecting 2013, 3, 89-92)及其生物碱(Journal of Natural Products, 2018, 81(2), 227-235)。为更好的理解石斛作用物质基础及机理机制,近年来开展了石斛尤其是铁皮石斛多糖的结构及其活性机制研究。前期,课题组与云南农业大学盛军教授团队合作,对普洱市采集的铁皮石斛干燥茎中的多糖进行分离,得到了均一分子量的含乙酰基取代的以β-D连接为主的吡喃葡甘聚糖,并发现铁皮石斛多糖表现出显著的免疫调节功能。实验表明,铁皮石斛多糖能促进IL-1β和TNF-α的分泌,其机制与ERK1/2和NF-κB通路有关,通过NF-κB介导的TLR4信号通路产生免疫应答,而CCL4和IP10可能是乙酰基取代的葡甘聚糖刺激免疫应答的新靶标( International Journal of Biological Macromolecules. 2016. 34-41; Molecules. 2018, 23, 2658 )。在与香港中文大学梁秉中教授团队的合作中发现,铁皮石斛多糖可以减轻酒精引起的SD大鼠胃黏膜损伤,并通过抑制氧化应激产生的细胞凋亡从而保护人胃黏膜上皮细胞。对其机制进行研究发现铁皮石斛多糖抑制了caspase 3的激活和PARP的裂解,下调Bax/Bcl 2的比例,同时抑制了p-NF-κBp65/NF-κBp65的水平。从而揭示铁皮石斛多糖可能是通过抑制NF-κB通路的激活来抑制H2O2引起的细胞凋亡 ( Journal of Ethnopharmacology. 2017, 214-224 )。

近期,周俊课题组利用红外、核磁、甲基化等手段对分离得到的均一分子量的铁皮石斛多糖的可能重复片段进行了推断,发现分离得到的铁皮石斛多糖为2/3位有乙酰基取代的以1,4-β-D连接为主的葡甘聚糖 (Fig.1)。同时发现分离得到的铁皮石斛多糖具有降低高糖高脂辅助STZ诱导产生的雄性SD糖尿病大鼠血糖的作用;并且灌胃铁皮石斛多糖还能恢复糖尿病大鼠血液中的胰岛素和GLP-1含量。进一步的细胞实验发现,铁皮石斛多糖能促进STC-1细胞分泌GLP-1。利用信号通路抑制剂推断出铁皮石斛多糖促STC-1细胞分泌GLP-1的作用与Ca2+/calmodulin/CaMKII 以及 MAPK信号通路相关。上述研究发表在该领域权威期刊Carbohydrate Polymers上(2020, 241, 116326;),博士研究生邝梦婷为论文第一作者,周俊研究员及胡江苗副研究员为通讯作者。该研究得到了云南省科技专项(2017ZF003-04)、云南省省后备人才计划(2015HB093)、院士自由探索项目( 2019HA001)和北京植物医生生物科技有限公司项目支持。感谢云南省长期对研究组石斛工作的支持。

Fig. 1. Possible repeated unit of DOP-1 and DOP-2

Fig. 2. Effects of DOP-1, DOP-2 (A) and signaling protein inhibitors (B) on GLP-1 secretion by STC-1 cells.

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作者: tiepishihu

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