多糖类化合物是灵芝所含化学成分之一,现已证明,灵芝多糖类具有抗肿瘤作用、免疫调节作用、降血糖作用、降血脂作用、抗氧化作用和抗衰老作用,故灵芝多糖类是灵芝的主要有效成分。临床试验也证实,灵芝多糖可作为肿瘤化学治疗和放射治疗的有效辅助治疗药。有关灵芝多糖类的分离、纯化、结构确证的研究方兴未艾,迄今仍为国内外瞩目的重要课题。
一、灵芝多糖类的分离、纯化及鉴定
灵芝多糖类的分离、纯化及结构确证的方法及步骤可概括如下:多采用热水提取、分部沉淀的方式分离灵芝的多糖组分;进一步经各种层析如deae纤维素柱色谱、sephadexg75柱色谱,凝胶过滤如sepharosecl—4b凝胶过滤,高压电泳和聚丙酰胺凝胶电泳等处理可获纯化的多糖;后者经酸水解、纸色谱、气相色谱分析可确定其单糖组分,经酶水解可检测殊碳糖(anomeric)结构;经甲基化技术及smith降解、气相色谱、气质联用、紫外及红外光谱分析、核磁共振等可确定多糖的连接方式和基本化学结构。多糖的分子量可通过凝胶柱色谱如sephadeaxg—100柱色谱、超离心测沉降系数等方法测定,一般在测得分子量范围后,求出平均分子量。
二、灵芝多糖类的理化特性
由于灵芝的种类、产地、分离提取方法各异,所获灵芝多糖的理化特性、分子量、单糖组分和连接方式不同,生物活性亦有差异。如hiroshi等(1985)报道,赤芝子实体热水提取物经浓缩、透析及系列色谱后获得两种多糖ganoderana和b。ganoderana的分子量9300,旋光度[α]d+58.8°,ganoderanb分子量3600,旋光度[α]+33.3°,二者对小鼠均具降血糖作用。随后,他们又从赤芝子实体中分离出两个降血糖有效成分ganoderanb和c,均为糖肽,分子量分别为7400和5800。物理化学和化学研究证明,ganoderanb含吡喃葡萄糖酰基β-1→3主链和β-1→6侧链,ganoderanc则含d-吡喃葡萄糖酰基β-1→3和β-1→6连接和d-吡喃半乳糖酰基α-1→6连接。mizuno等(1986)报告,赤芝子实体经85%乙醇(80℃),热水(100℃),3%草酸铵(100℃)和5%氢氧化钠(30℃)提取后,残渣再用5%氢氧化钠(含0.1%硼氢化钠,80℃),20%氢氧化钠(含0.1%硼氢化钠,30℃)和5%氯化锂(溶于二甲醋酸铵中,70℃)提取,获多糖组分a、b、c。a和b经乙醇分离,醋酸沉淀,sepharosecl-4b凝胶过滤,得4个β-葡聚糖,其中i和ii来自a,iii和iv来自b。从c分离出脱乙酰壳多糖(chitosan)(v)。i—v经80%甲酸(85℃)处理可获相应的甲酰化多糖和低分子量多糖。i—iv主要由葡萄糖和少量的糖醛酸、木糖、甘露糖组成,并具β-(1→3)-d-葡聚糖主链和β-(1→6)葡萄糖基侧链,其分子量分别为330000、60000、160000和110000。不同之处是iv不含木糖,但含1.2%蛋白质。v经酸水解后,主要含葡萄糖胺,并含少量葡萄糖,经红外光谱和x射线分析证明为脱乙酰壳多糖。给小鼠腹腔注射ii、iii以及iii的甲酸酯和i~iv的低分子量多糖均具有宿主中介性的抗肿瘤活性,半数抑瘤量(id50)分别为42.5mg/kg、34.1mg/kg、70.2mg/kg、22.4mg/kg、17.0mg/kg、32.1mg/kg和25.8mg/kg。mizuno等(1985)报告,赤芝子实体经水提取后,其残渣经3%草酸铵溶液(100℃)和5%氢氧化钠溶液(30℃)提取后,得2个水不溶多糖a和b。a经真空浓缩、透析、冻干,shepharosecl-48凝胶过滤,获主要组分c。b用醋酸中和至ph5~6,得酸性异多糖d,加乙醇沉淀得糖蛋白e和另一种异多糖。c由酸性β-d-葡聚糖构成,含葡萄糖77%、葡萄糖醛酸10.3%以及少量的果糖、木糖、甘露糖和半乳糖,分子量10000~30000。d的分离程序同a,它含两个主要成分g和h,g和h均为酸性异多糖,分别含葡萄糖92%和95%,葡糖醛酸9.7%和13.0%以及少量果糖、木糖、甘露糖、乳糖,分子量70000~100000。给小鼠腹腔注射a—h对s180均具有抗肿瘤活性,50%抑瘤量为(6.3~26.3)mg/kg,但口服无效。1989~1994李荣芷、何云庆等先后报告,赤芝子实体经热水提取,乙醇分部沉淀、透析、除蛋白等步骤得灵芝多糖bn3a、bn3b、bn3c和gl-a、gl-b、gl-c。进一步经deae纤维素柱色谱分离,酶解,酸水解,过碘酸氧化,甲酸生成,smith降解、气相色谱、高压液相色谱分析和光谱分析等从bn3b、bn3c、gl-a、gl-b和gl-c中共分离鉴定了18个灵芝多糖均一体,其中5个肽多糖、4个葡聚糖,其余为杂多糖,其化学结构及分子量见表6-4。
表6-4灵芝多糖的化学结构和分子量
均一体
化学结构
分子量
bn3b
bn3b1
β(1→6)β(1→3)
葡聚糖
3.50×104
bn3b2
β(1→6)β(1→3)
阿拉伯半乳聚糖
4.00×104
bn3c
bn3c1
β(1→6)β(1→3)
葡聚糖
1.62×104
bn3c2
β(1→6)β(1→3)
肽多糖
2.45×104
gla
gla2
肽多糖
0.93×104
gla4
均以β(1→3)为主
杂多糖
1.33×104
gla6
含少量β(1→6)及β(1→4)
肽多糖
1.28×104
gla7
以半乳糖、葡萄糖为主
杂多糖
1.20×104
gla8
肽多糖
1.48×104
glb
glb2
β(1→4)为主,尚有β(1→6)
葡聚糖
0.71×104
glb3
β(1→4)为主,极少β(1→6)
甘露葡聚糖
0.77×104
glb4
β(1→4)
杂多糖
0.90×104
glb6
β(1→4)含乙酰基
杂多糖
0.88×104
glb7
β(1→4)为主,尚有β(1→6)
杂多糖
0.90×104
glb9
β(1→4)为主
半乳葡聚糖
0.93×104
glb10
β(1→4)β(1→6)含乙酰基
杂多糖
0.68×104
glc
glc1
β(1→4)少量β(1→6)
肽多糖
0.57×104
glc2
β(1→4)少量β(1→6)含乙酰基
葡聚糖
0.60×104
mizuno等(1982)经热水提取,乙醇分部沉淀,并经离子交换色谱,ph依赖的cetavlon处理、凝胶过滤以及cona-sepharosegl-4b亲和色谱等纯化,从人工培养的平盖灵芝菌丝体中得到一个多糖组分。进一步通过甲基化、核磁共振、过碘酸氧化、smith降解和β-d-葡聚糖酶(β-d-glucanase)分解等技术研究多糖的化学结构。α-葡聚糖组分具有α(1→4)葡萄糖苷主链,主链上每9~12个残基连接α(1→6)支链,该组分仅有微弱抗肿瘤活性。β-葡聚糖组分具有β(1→3)葡萄糖苷主链,主链上每12个残基通过β(1→6)连接一个单糖苷支链。其中之一显示显著的抗小鼠s180活性,50%抑瘤剂量为0.74mg/kg。
mizuno和miyasaki等分别从赤芝、平盖灵芝和紫芝加哥提取出具有抗肿瘤活性的多糖。并确证其基本化学结构。
就抗肿瘤活性而言,灵芝多糖并无种间差异,它们和从其他真菌中所获多糖一样,具有以下三个特性:
1.初级结构的分子量在3×105以上。
2.多聚物的连接方式均有β-1-3-d-残基的主链和β-1-6-d-葡萄糖侧链残基。但从不同真菌提取的多糖的β-1-6-d-葡萄糖的分支程度不等,灵芝多糖的主链残基与侧链残基的比例为5∶2,即每个主链残基环绕2个β-1-6-d-葡萄糖残基。无1-6β侧链的1-3-β葡聚糖未见抗肿瘤活性。
3.多糖的三维螺旋结构参与其抗肿瘤活性,此结构遭破坏则影响其活性。