《食品科学》：裴世春教授、李大军教授等：叉分蓼多糖结构表征及其对脂多糖诱导RAW264.7细胞炎症的抑制作用

叉分蓼（Polygonum divaricatum L.）属于蓼科（Polygonaceae）蓼属（Polygonum）草本植物，别称酸不溜、酸（姜）浆、叉枝蓼、分枝蓼、泥阿劳、大骨节蓼吊等，遍布我国各地，资源极其丰富。其嫩茎味甘微酸，是民间喜食的一种野菜，干燥全草可入药，具有温肾、消积、清热止血、止泻等功效，常被用来治疗肠炎、痢疾、腹泻等疾病，是蒙古族常用药材。

炎症是免疫系统的一种适应性反应，可由病原体、受损细胞和外源性刺激等多种因素触发，在宿主防御系统中起核心作用，能够平衡体内稳态。然而，过度的炎症会对机体产生负面影响，甚至介导癌症、动脉粥样硬化、哮喘、糖尿病等众多疾病 的恶化。多糖作为构成生命的四大基本物质之一，参与众多重要的生命过程。近年来，多糖在抗炎作用方面发挥显著功效的相关研究时有报道。

通化师范学院食品科学与工程学的崔艳艳、裴世春*， 吉林农业大学食品科学与工程学院的李大军 *等人以叉分蓼为原料，提取纯化制得叉分蓼多糖（PSPDL），通过高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、高效液相色谱（HPLC）、X射线衍射（XRD）、核磁共振波谱（NMR）仪对其结构进行表征，利用LPS诱导RAW264.7细胞炎症模型探究其体外抗炎活性，并从基因和蛋白调控水平探讨其作用机制，以期为PSPDL功能食品及药物的开发与利用提供理论基础。

01

PSPDL提取与纯化

采用水提醇沉法从叉分蓼中提取得到粗多糖，总糖质量分数为（20.24±1.05）%。经脱色和除蛋白等杂质后，通过DEAE-52柱纯化获得3 个多糖级分，分别为P-1、P-2和P-3（图1A），其总糖质量分数分别为（56.71±2.18）%、（15.88±0.63）%和（13.47±0.62）%。将P-1组分再用Sephadex G-100柱纯化，洗脱曲线见图1 B，其总糖质量分数为（80.32±2.60）%，进一步透析冻干得到PSPDL。

02

一级标题PSPDL结构表征

2.1 分子质量

图2A显示了唯一的对称峰，表明PSPDL是一种均匀的多糖，重均分子质量为59.475 kDa，数均分子质量为124.649 kDa，峰值分子质量为102.006 kDa，多分散系数约为2.10。虎杖、何首乌与叉分蓼同属于廖科植物，具有重要的研究与应用价值，晏红从虎杖中提取酸性多糖，其重均分子质量为134.45 kDa；Fan Jing等从何首乌中分离出的多糖重均分子质量为245.30 kDa。分子质量作为多糖的一个重要特征指标与其生物活性紧密相关，分子质量较高的多糖水溶性较差，形成的溶液黏度较高，不利于体内吸收利用，限制其生物活性发挥；而多糖分子质量较低时分子内氢键作用较弱，会有更多的游离氨基和羟基，有利于发挥活性作用。Zheng Qiaoran等研究证实，分子质量较小的氧化魔芋葡甘露聚糖对LPS诱导的RAW264.7细胞表现出较强的抗炎作用。

2.2 单糖组成

如图2 B 所示，P S P D L 单糖组成包括甘露糖（Man）、鼠李糖（Rha）、葡萄糖醛酸（GlcA）、半乳糖醛酸（GalA）、葡萄糖（glucose，Glc）、半乳糖（Gal）、阿拉伯糖（Ara），物质的量比为1.69∶4.95∶1.04∶21.79∶19.01∶31.68∶19.84。单糖组成的种类及含量是表征多糖结构的重要参数，不同植物多糖的单糖组成、含量不同。叉分蓼同属植物辣蓼由Man、Rha、GlcA、Gal、Glc、Ara 6种单糖组成 ；Gou Yan等 的研究表明何首乌多糖单糖组成包括Man、Rha、GalA、Glc、Gal、Ara；虎杖多糖由Rha、GlcA、GalA、Glc、Gal、Ara多种单糖组成 。一般而言，GalA含量越高，多糖的生物活性越强 。

2.3 FT-IR和XRD分析

如图3A所示，PSPDL在3 200～3 400 cm-1 范围内出现一个强吸收峰，它是由分子间或分子内氢键—OH引起的吸收峰；2 900 cm-1 附近出现的吸收峰是由游离糖C—H伸缩振动引起 ，1 713 cm-1 处的峰为—COOH伸缩振动吸收峰，1 641 cm-1 是由C＝O反对称伸缩振动引起的吸收峰；1 300～1 400 cm-1 处为C—H弯曲振动吸收峰 ；1 000～1 200 cm-1 区域的吸收峰为多糖C—OH与C—O—C的特征峰 ；844 cm-1 处的吸收峰说明单糖分子间存在 α -糖苷键 。如图3B所示，在20°和30°（2 θ ）附近显示出不同的尖锐和窄峰，而在其他2 θ 范围内未观察到峰，这表明PSPDL结构中存在无定形和结晶区域（半结晶结构），其溶解度和吸水率较高，是可溶性支链聚合物 。

2.4 NMR分析

如图4A所示，

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PSPDL对RAW264.7细胞活力影响

如图5A所示，与对照组相比，PSPDL质量浓度低于400 μg/mL时，RAW264.7细胞活力较高，当PSPDL质量浓度为400、800 μg/mL时，RAW264.7细胞活力显著降低（

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PSPDL对RAW264.7细胞炎症因子的影响

4.1 炎症因子含量

如图6所示，与对照组相比，LPS组中的NO、IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著增加（

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4.2 细胞炎症相关mRNA表达水平

如图7 所示，与对照组相比，L P S 能显著提高RAW264.7细胞中

iNOS

COX-2

IL-1β

IL-6

TNF-α

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05

PSPDL对RAW264.7细胞氧化应激相关指标影响

炎症和氧化应激是互相影响的，炎症促进ROS的产生，细胞中ROS的异常产生进一步导致氧化应激，进而加剧炎症反应。上述结果表明LPS诱导RAW264.7细胞产生了炎症反应，相应的氧化应激结果如图8所示。图8A～E细胞内ROS荧光图像显示，PSPDL能有效清除细胞内ROS。如图8F所示，与对照组相比，LPS诱导细胞ROS水平显著升高（

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PSPDL对RAW264.7细胞丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/NF-κB信号通路相关蛋白表达影响

胞中MAPK/NF-κB信号通路相关蛋白（p38、p-p38、p-IκB-α、p65、p-p65）的表达水平测定结果如图9所示。与对照组相比，LPS处理可导致除p-p65外的蛋白表达水平显著升高（

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7

本研究旨在揭示PSPDL对LPS诱导的RAW264.7细胞炎症反应的抑制作用，测定了LPS刺激的RAW264.7细胞中炎症因子含量、炎症相关基因表达水平、氧化应激指标变化水平以及MAPK/NF-κB信号通路相关蛋白的表达水平。炎症是生物体抵抗有害刺激的防御反应，RAW264.7细胞被广泛用作抗炎功效的体外模型。据报道，LPS刺激的RAW264.7细胞分泌大量NO、细胞因子（例如IL-1β、IL-6和TNF-α）和其他介质，这些介质抵抗感染性病原体的入侵以抑制炎症。NO、IL-1β、IL-6和TNF-α广泛存在于生物体各种组织和器官中，可以在细胞内或细胞间传递信息，是一种新型的生物信使分子，在机体的各种生理、病理活动中发挥着不可替代的作用。LPS刺激RAW264.7细胞产生的IL-1β、IL-6和TNF-α被认为是促进炎症反应最重要的细胞因子，可导致急性炎症性疾病和组织损伤。因此，抑制促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表达可以减轻炎症反应，也是预防或治疗炎症相关疾病的重要策略。另一方面，细胞培养基中NO的产生被认为是评估细胞活化最可靠的方法之一，活化细胞中

iNOS

COX-2

COX-2

iNOS

COX-2

IL-1β

IL-6

TNF-α

此外，ROS是生物系统中氧代谢所产生的化学活性含氧分子，主要包括超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等，也可以通过调控促炎因子基因组表达刺激炎症反应。ROS的积累会导致氧化应激，从而使细胞主要成分（脂质、蛋白质和DNA）衰老，MDA是脂质过氧化的典型反映指标。抗氧化防御系统通过限制ROS的破坏作用为生物系统提供关键防御，例如抗氧化酶SOD。另外，酶促抗氧化剂GSH在维持正常ROS水平方面也起着重要作用。因此，过度的ROS产生可能是导致炎症反应的主要因素之一，而适当清除ROS则有利于缓解炎症反应。本研究结果表明，PSPDL降低了ROS、LDH及MDA的产生，提高了GSH与SOD的水平，抑制氧化应激，缓解炎症反应。

MAPK/NF-κB信号通路是炎症调节的重要控制中心，也是治疗各种炎症疾病的重要靶点。MAPKs（JNK1/2、ERK1/2和p38MAPK）在调节细胞对细胞因子的反应中发挥着关键作用。Chu Qiang等研究表明，LPS对MAPKs的磷酸化与iNOS和COX-2以及炎症介质、促炎细胞因子的激活有关，MAPK/NF-κB信号通路的抑制减轻了LPS诱导的RAW264.7细胞炎症。此外，氧化应激可介导IκB-α磷酸化和降解并导致NF-κB异二聚体（p65）的磷酸化，进而导致核易位活性增强。NF-κB易位到细胞核中触发促炎细胞因子（如TNF-α和IL-6）和酶（如iNOS和COX-2）的转录激活，从而诱导炎症。研究表明，PSPDL预处理能够下调p38、p-p38、p-IκB-α、p65、p-p65的蛋白表达水平。

多糖的复杂结构与生物活性联系密切，其单糖组成种类及物质的量比例、相对分子质量、糖苷键类型均对生物活性有不同程度的影响。研究表明，单糖组成中糖醛酸有利于多糖结构中的寡糖片段形成“活性中心”，能明显影响多糖的活性。糖醛酸含量较高的铁皮石斛多糖发挥出较强的抗氧化活性。Wang Xilai等从铁皮石斛中分离出的多糖组分含有(1→4)-

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结 论

本研究结果显示PSPDL重均分子质量为59.475 kDa，主要由Man、Rha、GlcA、GalA、Glc、Gal、Ara组成，是含有(1→4)-α-D-Glcp的α-吡喃型多糖，具有较好的吸水性；对LPS诱导的RAW264.7细胞的抗炎活性作用机制可能与阻碍p38 MAPK激活和NF-κB易位，抑制

iNOS

COX-2

IL-1β

IL-6

TNF-α

作者简介

通信作者：

裴世春，教授，通化师范学院食品科学与工程学院，多年来专注于食品卫生与安全、单克隆抗体开发、真菌毒素检测等教学科研工作，先后承担和完成了科技部、教育部、国家自然科学基金委、黑龙江省科技厅、黑龙江省教育厅的多项科研资助项目，发表研究论文40余篇，其中SCI收录论文8 篇，参编教材2 部，专利5 项，获黑龙江省教育厅、大庆市科技局的科技奖励等荣誉。

李大军，教授， 吉林农业大学食品科学与工程学院，2003年东北农业大学获动物营养与饲料科学农学博士学位，2000年利兹大学（英）、2008年岩手大学（日）访问学者，2006年作物栽培学博士后出站。吉林省食品安全专家，吉林省营养学会、食品学会、农产品安全学会理事。研究方向：多糖功能、中枢营养调控、林业资源开发。主持科研课题20余项，获得省部级科技奖3项，授权发明专利6 项，成果转化3 项，发表学术论文50多篇，出版《农产品及食品风险分析》等著作5 部。专报全国政协新冠病毒防治建议案2 项，直接贡献值1000亿 元以上。主讲《食用药残及质量控测技术+MOOC在线》、《营养生理学》、《检测新技术》等本硕博课程10 门。

第一作者：

崔艳艳 实验师

通化师范学院食品科学与工程学院实验室主任，研究方向为长白山植物资源开发与利用，发表学术论文10余篇。

本文《叉分蓼多糖结构表征及其对脂多糖诱导RAW264.7细胞炎症的抑制作用》来源于《食品科学》2025年45卷第24期128-138页，作者：崔艳艳，袁永旭，郭明坤，何文兵，李 明，裴世春*，李大军*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240417-166。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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