多糖抗氧化研究进展
许兰仙++马文平
自由基损伤与防御
自由基理论。任何包含一个未成对电子的原子或原子团均称为自由基。自由基伤害是衰老的因素之一己被普遍接受。衰老的自由基理论是Denham Hamran（1955）系统地提出了，并与1956年发表了文章“衰老，根据自由基和放射化学提出的理论”。该学说认为老化的一个可能因素是自由基（细胞正常代谢产生）对细胞成分的有害攻击。
氧化应激与疾病。自由基包括活性氧自由基（ROS）、活性氮自由基（RNS）等。其中以氧自由基（OFR） 对机体危害最大。氧分子要经过若干步骤才能还原成水，在还原为水的过程中产生了3种氧自由基，其中包括超氧阴离子自由基和羟自由基。氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧自由基产生过多，超过内源性抗氧化防御系统对其消除能力时，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。除厭氧生物外，氧气几乎是一切生命活动的基本物质之一，人体内处处存在着活性氧代谢的动态平衡，从这一角度上来看，在一定程度上，人类所有疾病的发生或恶化直接或间接地与氧化应激损伤相关，研究表明心血管系统、呼吸系消化系统、肿瘤、神经系统、免疫性疾病、泌尿系统等系统疾病的产生都与氧化应激有关系。
机体内防御的氧化应激损伤体系。正常机体内自由基的代谢维持动态平衡，既有生成也有有效的清除机制。机体内防御氧化的体系主要有：
（1）酶系防御体系
酶系防御体系几个具有清除自由基或活性氧的酶组成，这些酶被称为抗氧化酶，主要有过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px，或为E-CysSe）超氧化物歧化酶（SOD）等]，几种抗氧化酶发挥机制如下：
（2）非生物酶系统
人体内一些非酶类物质也具有清除自由基的能力，称为抗氧化剂。此类抗氧化剂主要从食物中获得，主要有维生素 E、维生素 C、维生素 K、维生素 A 等维生素类和类胡萝素；以及多酚类、黄酮类、多糖类等；还有一些金属，作为一些抗氧化酶的成分能起间接作用，如锌、锰是超氧化物酶（SOD）的组成成分等。目前，已发现多种植物含有抗氧化成份。这些抗氧化剂成分抗氧化机理主要有：可抑制或直接清除活性氧；还可以通过刺激机体内抗氧化反应元件（ARE），使得内源性抗氧化物质的表达水平提高或抑制氧化酶的表达。此外，某些成分，如植酸等，具有相对强的螯合金属能力，起到阻碍或防止金属离子对氧化反应的催化作用。
多糖的抗氧化机理
多糖又称多聚糖，是由10个以上的单糖通过糖苷键聚合而成的极性很强、结构复杂天然高分子化合物。主要用于连接的糖苷键有有α-1，4糖苷键、β-1，4糖苷键以及α-1，6糖苷键，多糖的分子量范围很广，多糖具有抗氧化抗衰老活性、免疫调节活性、降血脂降血糖活性、抗肿瘤活性等；人类的多种疾病和氧化应激、免疫力息息相关；如，多糖的抗肿瘤功能是通过增强机体免疫功能间接发挥抗肿瘤作用；而几乎人体系统的疾病与氧化应激密切相关，多糖则可以发挥抗氧化作用降低氧化应激水平。
所谓构效关系是指物质的结构与其生理活性之间的关系；多糖的结构决定多糖的性质。研究表明，多糖一级结构中的糖单元的组成以及相邻单糖糖基的连接方式（糖苷键的类型）决定多糖的活性；而高级结构中支链的类型、聚合度及其在主链上的分布情况度等决定了多糖活性的强弱。而对于多糖的抗氧化活性，能是因为多糖结构具有半缩醛羟基，即还原性末端，使得自由基还原，从而清除自由基，但其明确的抗氧化机制仍待研究。目前人们认为的多糖的抗氧化机制包括以下四方面：其一：是多糖结构上的的氢原子能够与自由基反应生成水，且反应生成单电子可以进一步被还原；其二：多糖可以捕获脂质反应中生成的自由基，或者与金属离子螯合，而这些金属离子正是形成自由基必不可少的因子；其三，多糖可以增强机体内某些抗氧化酶如超氧化物歧化酶等的活性，从而更好发挥抗氧化能力；其四，多糖可以通过调节机体免疫，由此间接达到抗氧化效果。现在的研究认为植物多糖等具有抗氧化作用，从多糖的类型来看，具有抗氧化作用的多糖包括中性多糖、酸性多糖、糖蛋白、硫酸多糖。
多糖的抗氧化活性测定方法
目前，评价物质抗氧化活性的方法可分为体外抗氧化模型、细胞损伤模型和体内抗氧化模型三种模型。体外抗氧化能力测定方法使用仪器简单、操作快速、实验时间成本和试剂成本相对较低；体内抗氧化评价方法更可靠说明抗氧化剂在生物体内表现的抗氧化活性情况，但过程繁琐，不可控因素相对多，实验成本高。细胞损伤模型近年来常被用来研究物质的抗氧化能力，相比于体外抗氧化能力它更加接近机体生理环境，是更具有说服力的体外验证物质抗氧化活性的好方法；相比于体内模型，虽然它不能完全比拟与体内动物实验，但其实验周期短、成本相对体内模型低。而在抗氧化测方法的使用中，使用最频繁的是体外抗氧化方法，这类方法的机制主要有 HAT（以供氢的方式）、SET（转移电子方式）、活性氧的清除、对金属的螯合力等。彭钦分别用体外抗氧化模型和细胞损伤模型对多种天然多糖的抗氧化活性进行测定，结果表明这两种评价方法并没有得出一致的结论；但是，尽管如此，彭钦使用体外抗氧化模型进行测定天然多糖的抗氧化活性的时候，只选择了清除自由基测定这个抗氧化角度的方法，没有多选几个角度进行评价，而细胞作为是生物体基本的结构和功能单位，它对活性物质的反应，是一个综合的体现效果；因此，这使得其体外抗氧化实验和细胞损伤模型实验的结论不一致。由于不同的抗氧化方法的反应机理不同，测定获得的结果并不全部相同，所以人们为了更加客观、详细地对某一种试样进行评价其抗氧化活性，采取多种抗氧化方法来评价该试样地抗氧化能力，也就是从不同角度来评价其抗氧化能力。
展望
多年来，人们对多糖进行大量的研究，对其抗氧化研究更是其中热点。活性氧导致的氧化胁迫和氧化损伤成人体多种器官疾病和机体衰老的一个重要原因，随着地球环境的恶化，新的的疾病不断产生，人们纷纷希望以抗氧化作为切入点，有效地预防和治疗疾病。目前对多糖的作用机制研究不够充分，多糖的给药方式以及进入人体之后被人体的利用途径有待于进一步研究确认。
基金项目：北方民族大学2016年研究生创新项目（YCX1649）
自由基损伤与防御
自由基理论。任何包含一个未成对电子的原子或原子团均称为自由基。自由基伤害是衰老的因素之一己被普遍接受。衰老的自由基理论是Denham Hamran（1955）系统地提出了，并与1956年发表了文章“衰老，根据自由基和放射化学提出的理论”。该学说认为老化的一个可能因素是自由基（细胞正常代谢产生）对细胞成分的有害攻击。
氧化应激与疾病。自由基包括活性氧自由基（ROS）、活性氮自由基（RNS）等。其中以氧自由基（OFR） 对机体危害最大。氧分子要经过若干步骤才能还原成水，在还原为水的过程中产生了3种氧自由基，其中包括超氧阴离子自由基和羟自由基。氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧自由基产生过多，超过内源性抗氧化防御系统对其消除能力时，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。除厭氧生物外，氧气几乎是一切生命活动的基本物质之一，人体内处处存在着活性氧代谢的动态平衡，从这一角度上来看，在一定程度上，人类所有疾病的发生或恶化直接或间接地与氧化应激损伤相关，研究表明心血管系统、呼吸系消化系统、肿瘤、神经系统、免疫性疾病、泌尿系统等系统疾病的产生都与氧化应激有关系。
机体内防御的氧化应激损伤体系。正常机体内自由基的代谢维持动态平衡，既有生成也有有效的清除机制。机体内防御氧化的体系主要有：
（1）酶系防御体系
酶系防御体系几个具有清除自由基或活性氧的酶组成，这些酶被称为抗氧化酶，主要有过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px，或为E-CysSe）超氧化物歧化酶（SOD）等]，几种抗氧化酶发挥机制如下：
（2）非生物酶系统
人体内一些非酶类物质也具有清除自由基的能力，称为抗氧化剂。此类抗氧化剂主要从食物中获得，主要有维生素 E、维生素 C、维生素 K、维生素 A 等维生素类和类胡萝素；以及多酚类、黄酮类、多糖类等；还有一些金属，作为一些抗氧化酶的成分能起间接作用，如锌、锰是超氧化物酶（SOD）的组成成分等。目前，已发现多种植物含有抗氧化成份。这些抗氧化剂成分抗氧化机理主要有：可抑制或直接清除活性氧；还可以通过刺激机体内抗氧化反应元件（ARE），使得内源性抗氧化物质的表达水平提高或抑制氧化酶的表达。此外，某些成分，如植酸等，具有相对强的螯合金属能力，起到阻碍或防止金属离子对氧化反应的催化作用。
多糖的抗氧化机理
多糖又称多聚糖，是由10个以上的单糖通过糖苷键聚合而成的极性很强、结构复杂天然高分子化合物。主要用于连接的糖苷键有有α-1，4糖苷键、β-1，4糖苷键以及α-1，6糖苷键，多糖的分子量范围很广，多糖具有抗氧化抗衰老活性、免疫调节活性、降血脂降血糖活性、抗肿瘤活性等；人类的多种疾病和氧化应激、免疫力息息相关；如，多糖的抗肿瘤功能是通过增强机体免疫功能间接发挥抗肿瘤作用；而几乎人体系统的疾病与氧化应激密切相关，多糖则可以发挥抗氧化作用降低氧化应激水平。
所谓构效关系是指物质的结构与其生理活性之间的关系；多糖的结构决定多糖的性质。研究表明，多糖一级结构中的糖单元的组成以及相邻单糖糖基的连接方式（糖苷键的类型）决定多糖的活性；而高级结构中支链的类型、聚合度及其在主链上的分布情况度等决定了多糖活性的强弱。而对于多糖的抗氧化活性，能是因为多糖结构具有半缩醛羟基，即还原性末端，使得自由基还原，从而清除自由基，但其明确的抗氧化机制仍待研究。目前人们认为的多糖的抗氧化机制包括以下四方面：其一：是多糖结构上的的氢原子能够与自由基反应生成水，且反应生成单电子可以进一步被还原；其二：多糖可以捕获脂质反应中生成的自由基，或者与金属离子螯合，而这些金属离子正是形成自由基必不可少的因子；其三，多糖可以增强机体内某些抗氧化酶如超氧化物歧化酶等的活性，从而更好发挥抗氧化能力；其四，多糖可以通过调节机体免疫，由此间接达到抗氧化效果。现在的研究认为植物多糖等具有抗氧化作用，从多糖的类型来看，具有抗氧化作用的多糖包括中性多糖、酸性多糖、糖蛋白、硫酸多糖。
多糖的抗氧化活性测定方法
目前，评价物质抗氧化活性的方法可分为体外抗氧化模型、细胞损伤模型和体内抗氧化模型三种模型。体外抗氧化能力测定方法使用仪器简单、操作快速、实验时间成本和试剂成本相对较低；体内抗氧化评价方法更可靠说明抗氧化剂在生物体内表现的抗氧化活性情况，但过程繁琐，不可控因素相对多，实验成本高。细胞损伤模型近年来常被用来研究物质的抗氧化能力，相比于体外抗氧化能力它更加接近机体生理环境，是更具有说服力的体外验证物质抗氧化活性的好方法；相比于体内模型，虽然它不能完全比拟与体内动物实验，但其实验周期短、成本相对体内模型低。而在抗氧化测方法的使用中，使用最频繁的是体外抗氧化方法，这类方法的机制主要有 HAT（以供氢的方式）、SET（转移电子方式）、活性氧的清除、对金属的螯合力等。彭钦分别用体外抗氧化模型和细胞损伤模型对多种天然多糖的抗氧化活性进行测定，结果表明这两种评价方法并没有得出一致的结论；但是，尽管如此，彭钦使用体外抗氧化模型进行测定天然多糖的抗氧化活性的时候，只选择了清除自由基测定这个抗氧化角度的方法，没有多选几个角度进行评价，而细胞作为是生物体基本的结构和功能单位，它对活性物质的反应，是一个综合的体现效果；因此，这使得其体外抗氧化实验和细胞损伤模型实验的结论不一致。由于不同的抗氧化方法的反应机理不同，测定获得的结果并不全部相同，所以人们为了更加客观、详细地对某一种试样进行评价其抗氧化活性，采取多种抗氧化方法来评价该试样地抗氧化能力，也就是从不同角度来评价其抗氧化能力。
展望
多年来，人们对多糖进行大量的研究，对其抗氧化研究更是其中热点。活性氧导致的氧化胁迫和氧化损伤成人体多种器官疾病和机体衰老的一个重要原因，随着地球环境的恶化，新的的疾病不断产生，人们纷纷希望以抗氧化作为切入点，有效地预防和治疗疾病。目前对多糖的作用机制研究不够充分，多糖的给药方式以及进入人体之后被人体的利用途径有待于进一步研究确认。
基金项目：北方民族大学2016年研究生创新项目（YCX1649）
