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桔梗(Platycodon grandiflorum(Jacp.)A.DC.)为桔梗科桔梗属多年生草本植物,药用其根。作为一种药食同用的传统中药,桔梗具有宣肺、利咽、祛痰、排脓等功效,临床上多用于咳嗽痰多,胸闷不畅,咽痛,声哑等症。其化学成分主要有三萜类皂苷、甾体、多聚糖及糖苷、脂肪油、脂肪酸等。对于桔梗多糖结构的研究表明其中含有果聚糖,但对其它均一多糖组分的结构的研究未见报道。药理学研究表明桔梗多糖具有免疫激活、抗肿瘤等作用。研究表明桔梗水提物通过抑制脂多糖(LPS)诱导的人肺腺癌细胞(A549)中NF-κB p65的转位,从而导致A549细胞的生长抑制和凋亡,而桔梗果聚糖对艾氏腹水癌有抑制作用,这些抗肿瘤活性的研究结果提示在桔梗中可能还存在其它具有不同抗肿瘤活性的多糖化合物。为了进一步研究桔梗多糖的化学结构及其药理活性,我们首先对桔梗中的多糖进行提取、分离、纯化及结构鉴定,然后对多糖进行一系列的硫酸化、磷酸化和羧甲基衍生化,利用NF-κB的免疫激活和抑制模型、U87-人神经胶质瘤细胞系的抑制模型以及抗血管生成模型来筛选具有不同抗肿瘤药理活性的多糖或衍生物,并对构效关系进行探讨。
桔梗根茎生药材依次经热水和碱液提取,得到水提粗多糖PGA和碱提粗多糖PGB。粗多糖PGA和PGB分别用DEAE-纤维素阴离子交换柱层析和凝胶过滤柱层析等方法反复分离纯化,得到七种水溶性均一多糖:PGAW1、PGA-2a-1、PGA-4-1a、PGA-4-2b、PGA-4-3b、PGBW1和PGB-22。通过一定的物理化学方法,对它们的物理性质以及一级结构进行了研究。结果表明,桔梗中含有以阿拉伯半乳聚糖为特征的中性多糖和以果胶多糖为特征的多种酸性多糖。其中PGAW1属于新型结构的中性阿拉伯半乳聚糖,以1,4-和1,6-连接的半乳吡喃糖共同组成主链,并在1,6-Galp的C-3位存在支链连接。PGBW1为典型的果胶类Ⅰ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅰ),以1,4-Galp为主链,部分C-6位存在分支。PGA-2a-1、PGA-4-1a、PGA-4-2b、PGB-22属于果胶类Ⅰ型鼠李半乳糖醛酸聚糖(RG-Ⅰ),即均以4-α-GalAp-(1→2)-Rhap-1为主链,但在糖醛酸含量、支链分布、结构上分别具有不同之处:其中以PGA-4-2b的糖醛酸含量最高,为44.2％；PGB-22的糖醛酸含量最低,仅为15.12％；PGA-2a-1和PGA-4-1a的糖醛酸含量分别为41.54％和21.7％,两者均存在以1,4-Galp为主链的AG-Ⅰ和以1,3-或1,6-Galp为主链的Ⅱ型阿拉伯半乳聚糖(AG-Ⅱ)的支链结构。PGA-4-3b是一种均聚1,4-连接的半乳糖醛酸聚糖(HG),其糖醛酸均未见甲酯化和2-,3-位羟基的部分乙酰化现象。以上所述7种多糖均为首次从桔梗中分离得到。
基于NF-κB的免疫活性实验发现,除了PGAW1,提纯的6种均一多糖均表现出较强的免疫激活活性,并且水提桔梗多糖较碱提桔梗多糖表现出更强的免疫促进作用；衍生化后的多糖(Sul-wl,Carb-wl,Phos-wl,Sul-2a-1,Sul-B-22de)则表现出不同程度的免疫抑制活性,以羧甲基化的PGAW1(Carb-wl)活性最高,抑制率为46.41％。MTT实验表明桔梗多糖有较弱的抑制肿瘤细胞生长活性,硫酸化衍生物(Sul-wl,Sul-2a-1和Sul-B-22de)均较原多糖抑制活性增高(PGAW1,PGA-2a-1和PGB-22),其中以硫酸化的PGAW1(Sul-wl)活性最高,抑制率高于50％。对Sul-wl和PGA-4-3b的部分酸水解所得寡糖部分的抗血管生成活性试验表明:Sul-wl在100μg/ml时能够完全阻断管腔形成；聚合度为8～10的PGA-4-3b降解所得的寡糖分子较其它降解产物表现出更强的血管抑制活性,并在500 μg/ml时活性最高。
这些结果为今后进一步开发桔梗多糖提供了可靠的科学数据,为将来基于桔梗多糖构效关系而进行的抗肿瘤药物研究打下了良好的基础。