柯益鑫 王子林 李卓远 陈雅茜 陶琳 井山林* 李俊松*
南京中医药大学药学院
近年来，空气污染依然是广受重视的环境问题。相关研究表明，雾霾天气中高浓度的PM2.5(particulate matters 2.5)吸入人体后，易于沉积在肺泡细胞中，被巨噬细胞吞噬并释放细胞因子趋化免疫细胞、炎症细胞，从而刺激上皮细胞等相关因子致使炎症发生，持续的炎症反应导致肺组织功能减退，促炎性因子的释放诱导炎症级联反应，从而引发肺组织损伤，严重影响着人们的身体健康。
卷丹(Lilii Lancifolii Bulbus)为百合科植物卷丹Lilium lancifolium Thunb.的干燥肉质鳞叶，是《中华人民共和国药典》中规定正品百合品种之一，其味甘、寒，归心、肺经，具有养阴润肺，清心安神之功效，临床广泛应用于慢性支气管炎、气胸、肺结核等多种呼吸道和肺部疾病。已有研究表明，百合甲醇提取物、百合水提液、百合复方(百合固金汤)、百合相关保健品(LBN糖浆)等可以通过抑制小鼠肺组织中的炎性因子的释放，减轻慢性炎症反应，改善小鼠机体的免疫失衡，促进肺组织的损伤修复等，对脂多糖、麻黄素以及香烟烟雾致小鼠急性肺损伤表现出治疗效果，其相关的作用机制可能同样体现在对PM2.5暴露致小鼠急性肺损伤的治疗中。此外，百合多糖是百合主要活性成分之一，具有抗炎、抗氧化以及免疫调节等众多药理活性，但并无文献证明百合多糖在百合发挥肺损伤疗效中的重要性，且未有研究证明卷丹是否与其他百合品种一样对于PM2.5暴露致急性肺损伤具有治疗效果。
本实验对卷丹中的多糖部位进行提取分离，鉴定其结构，并采用鼻腔滴注PM2.5混悬液的方式，建立PM2.5暴露致小鼠急性肺损伤模型，开展卷丹水提液及其多糖部位抗PM2.5暴露致小鼠急性肺损伤的药效学研究。为卷丹治疗急性肺损伤的疗效及其药效物质基础提供更多的实验理论基础。
百合多糖因具有多种生物活性而越来越受到天然产物研究者的关注，并逐渐在药物、食品、保健品、绿色产品等领域上扮演着重要角色。然而，药材基原的不同导致百合多糖在含量和化学结构特征上存在较大差异。不仅如此，不同品种百合多糖的相对分子量分布范围、单糖种类亦不同，这可能导致百合多糖的活性存在差异。基于此，本研究以卷丹为研究对象，对其水提液中的卷丹多糖结构特征进行了分析。利用水提醇沉法及进行多糖提取，卷丹多糖得率为18.49%，采用苯酚-硫酸法测得总糖含量为(70.98±2.36)%。随后，利用纤维素层析法对其进行分离纯化，卷丹多糖的主成分LP-1得率为87.24%。对已报道的测定百合多糖的分子量文献进行总结，发现百合多糖分子量在4790~8.52×106Da不等，本研究采用葡聚糖凝胶色谱法测定得到LP-1分子量为5906Da。此外，采用PMP柱前衍生化法测定得到卷丹多糖的单糖组成为甘露糖和葡萄糖，二者的摩尔比为1.00:2.01。但其单糖支链连接方式有待进一步深入研究。
为了探究卷丹在治疗急性肺损伤方面的药效物质基础，本研究以PM2.5暴露致急性肺损伤为疾病模型，开展了卷丹水提液及其多糖部位抗急性肺损伤的药效学研究。结果发现，与空白组相比较，模型组小鼠体重增势缓慢(P＜0.01)，肺组织损伤严重，肺指数以及肺组织中的炎症因子水平增加(P＜0.01)。与模型组相比较，卷丹水提液与多糖组小鼠体重显著增长(P＜0.01)，阳性药(地塞米松)组以及卷丹水提液与多糖组小鼠肺组织结构均相对完整，肺指数、肺组织病理评分显著降低(P＜0.05)。现有研究发现，巨噬细胞分泌的炎性细胞因子，特别是TNF-α，可诱导细胞的病理性内质网应激，而葡聚糖、甘露糖等可通过降低甘油醛3-磷酸水平直接抑制巨噬细胞TNF-α的产生，从而使细胞内异常的免疫代谢正常化。因此，为进一步验证PM2.5暴露造成的肺损伤情况以及卷丹多糖的干预作用，测定了小鼠肺组织匀浆中的炎症因子含量。结果发现卷丹水提液与多糖各剂量治疗组均能有效抑制小鼠肺部的炎症反应，显著降低TNF-α、IL-6以及IL-1β的含量，相比于模型组，差异有统计学意义(P＜0.05)，且卷丹水提液与多糖组小鼠肺组织中炎症因子的含量水平无显著性差异，表明多糖是卷丹水提液降低肺组织中的炎症反应，发挥抗炎活性，改善PM2.5暴露造成的肺损伤病情的重要药效物质基础。其详细的作用机制可能与卷丹中的甘露糖、葡萄糖含量有关。此外，实验还发现，卷丹水提液与多糖组小鼠的肺组织病理损伤程度及炎症因子含量随给药剂量的递增而减轻，表明二者在保护PM2.5 暴露致急性肺损伤方面的治疗效果呈剂量依赖型。
综上所述，卷丹多糖的单糖组成为甘露糖:葡萄糖(1∶2)，分子量为5906Da，并且卷丹多糖有利于恢复PM2.5暴露致急性肺损伤小鼠的肺部功能，抑制肺部炎症反应，表明卷丹多糖可能是卷丹发挥肺损伤治疗效果的重要药效物质基础。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2024年第8期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。
引用格式：柯益鑫,王子林,李卓远,等.卷丹多糖的结构表征及其对PM2.5暴露致小鼠急性肺损伤的影响[J].天然产物研究与开发,2024,36:1385-1392. Ke YX,Wang ZL,Li ZY.Structural characterization of polysaccharide from Lilii Lancifolii Bulbus and its effect on acute lung injury in mice induced by PM2.5 exposure[J].Nat Prod Res Dev,2024,36:1385-1392.
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