辐射(radiation)是广泛存在于宇宙间和人类生存环境中的自然现象。随着现代科学技术的进步, 核技术在医疗、工农业、能源、动力、武器等领域得到越来越多的应用, 从而使人们接触辐射的机会日益增多, 对于辐射损伤防治的研究也受到越来越多的重视。多糖(polysaccharide)作为一种天然活性物质, 具有多种生物学作用, 如增强机体免疫力、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗感染、抗疲劳、抗炎症、镇痛、降血脂、降血压、降血糖、抗氧化、抗突变、抗辐射、延缓衰老和防治心脑血管疾病等。多糖类药物是通过对机体多个系统及器官的保护来实现抗辐射作用的, 并以其低毒、疗效明显、药源广泛等特点而具有很好的开发利用前景, 笔者对近年来多糖在抗辐射损伤作用的研究作一综述。

1 植物多糖 1.1 当归多糖(Angelica sinensis polysaccharide, ASP)

孙元琳等^[1]用3.0 Gy⁶⁰Coγ射线对小鼠进行一次性全身照射后, 其骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核率上升, 同时外周血白细胞、淋巴细胞数量迅速减少。给予当归多糖(ASP)后, 小鼠骨髓细胞微核率(PCE)降低, 造血机能得到一定程度恢复, 白细胞和淋巴细胞数量增加, 表明ASP3可通过增强细胞DNA损伤修复能力来提高细胞的辐射耐受性, 加速淋巴细胞的增殖, 恢复造血功能, 有利于受损造血干细胞和外周血细胞的恢复和再生。通过这些机制, ASP 3对急性和亚慢性辐射损伤小鼠均有较好的保护作用^[2]。洪艳等证明当归多糖能够提高辐射损伤小鼠红细胞免疫粘附作用, 促进IL-2的产生, 减少辐射的毒酣作用并加强机体免疫监视的能力, 减少肿瘤的血路、淋巴结转移。为当归多糖作为辐射防治药物及免疫增强剂提供了依据^[3]。

1.2 枸杞多糖(lycium barbarum polysaccharide, LBP)

李德远等^[4]报道枸杞多糖具有良好的抗辐射作用, 能明显降低辐射小鼠的骨髓红细胞微核率、精子畸形率和睾丸染色体畸变率, 提高组织抗氧化能力、及时清除辐射产生的自由基。枸杞多糖能上调辐射小鼠细胞凋亡的抑制基因bcl-2的表达, 降低细胞凋亡相关蛋白酶caspase-3的合成, 提高细胞和机体的辐射耐受性。宋琦如等^[5]证明枸杞多糖对长波紫外线(UVA)照射的人皮肤成纤维细胞具有保护作用, 这可能是通过抗氧化和促进细胞增殖作用实现的。

1.3 柴胡多糖(Bupleurum chinense polysaccharide, BCPS)

杨立明等^[6]报道柴胡多糖(BCPS)对辐射损伤小鼠的存活天数和体重减轻均有提高作用, 对小鼠胸腺和脾脏均有保护作用, 提高外周血相中白细胞数量(WBC)、红细胞数量(RBC)和血小板数量(PIJ), 对造血系统起到明显的保护作用, 说明柴胡多糖具有较好的辐射防护作用, 但此保护作用存在性别差异。

1.4 南沙参多糖(Radix adeno phorae potaninikorsh polysaccharides, RAPS)

梁莉等^[7]通过灌胃给药南沙参多糖(RAPS)可减轻大鼠^6OCoγ射线辐射损伤, 提高50天存活率。减少辐射大鼠血清丙二醛(MDA)含量; 增加全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和红细胞中超氧化物歧化酶(SOD)含量, 说明南沙参多糖具有较好的辐射防护作用。南沙参多糖对亚慢性照射106d小鼠也具有较好的保护作用, 其机制可能与抗氧化活性有关^[8]。

1.5 红毛五加多糖(Acanthopanax giraldii Harms polysaccha- ride, AGP)

2.0和4.0 Gy剂量⁶⁰Coγ射线全身照射小鼠时, 可不同程度造成小鼠体液免疫、细胞免疫和非特异性免疫功能明显降低, 红毛五加多糖(AGP)能改善辐射损伤小鼠机体一般受损症状, 提高小鼠30d存活率, 增强辐射损伤小鼠腹腔巨噬细胞及网状内皮系统的吞噬功能, 促进辐射损伤小鼠血清溶血素(IgM)的形成, 提高辐射损伤小鼠外周血中T淋巴细胞百分率, 拮抗⁶⁰Co照射所致的迟发型超敏反应的抑制作用, 提示红毛五加多糖对辐射损伤小鼠的细胞免疫功能有显著增强作用^[9]。红毛五加多糖还能促进造血功能和肝功能的恢复, 红毛五加多糖对辐射损伤小鼠的保护作用可能与增强机体清除自由基、抑制自由基反应能力、防止过度的脂质过氧化及减轻DNA、RNA损伤, 促进核酸含量的恢复有关^[10]。

1.6 芦荟多糖(Aloe Polysaccharide, AP)

王宗伟等^[11]报道芦荟多糖(AP)对受⁶⁰Coγ射线辐射后小鼠胸腺细胞凋亡及细胞周期进程的影响。辐射前30 min腹腔注射50mg /kg AP能显著降低小鼠胸腺细胞凋亡率, 提高各时间点G₀/G₁期细胞所占比例, 降低G₂/M期细胞比例。能使DNA片段明显减少; 显著改善细胞超微结构, 明显减少凋亡小体数量。中华芦荟多糖(AP)应用于细胞试验表明, AP预处理能显著下调X射线辐射所致C.Liver细胞P53蛋白水平, 显著升高P21、CyclinB1、pRb蛋白的表达, 对P27、CDK4和CyclinD1蛋白表达水平无显著影响, 这表明芦荟多糖通过对多种蛋白表达的调控实现对细胞周期的调节作用^[12]。

此外, 多种植物多糖经过科研人员证实亦具有较好的抗辐射损伤作用, 如人参多糖、黄芪多糖、黄精多糖、刺五加、胡颓子多糖、龙牙楤木多糖、红景天多糖、何首乌等。

2 菌多糖 2.1 银耳多糖(remella polysaccharides, TPS)

徐文清等^[13]对照射前3d小鼠连续3次腹腔注射银耳多糖(TPS), 然后用¹³⁷Csγ射线一次全身照射, 与模型组相比, 银耳多糖剂量在6mg /kg时, 受照小鼠的股骨有核细胞数(BMNC)、脾结节(CFU-S)和脾指数增加明显, 差异有显著性。说明银耳多糖能减轻射线对小鼠脾脏的损伤, 保护受照小鼠的造血干细胞, 促进造血功能的恢复, 对小鼠的辐射损伤起到保护作用。

2.2 松茸多糖(polysaccharides of tricholoma matsutake, PTM)

王宏芳等^[14-15]证明松茸多糖(PTM)对X射线照射小鼠造血功能有保护作用, 预防性给予松茸多糖, 造血干细胞集落形成单位(CFU-S)数明显减少、骨髓基质细胞一成纤维祖细胞集落形成单位(CFU-F)数显著升高、骨髓微核数量明显降低。G₁期细胞数明显减少, S期细胞明显增加。松茸多糖有拮抗X射线辐射所致的免疫损伤作用。可使辐射损伤小鼠脾脏、胸腺重量有一定的回升, 提高辐射损伤小鼠肝组织中抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)活性, 及时清除辐射产生的自由基, 提高机体抗氧化能力。

2.3 黄蘑多糖(polysaccharides of Huangmo, PSH)

陈强等^[16]研究黄蘑多糖(PSH)对小鼠骨髓细胞染色体的辐射防护作用, 取两侧股骨骨髓制成染色体涂片, Giemsa染色, 采用双盲法于显微镜下计数染色体畸变类型和数量, 结果表明当黄蘑多糖浓度为200mg /kg时对≤ 2.0 Gy的X射线所诱发的骨髓细胞染色体畸变具有明显的防护作用。叶飞等^[17]证明预防给予黄蘑多糖后可明显增强受照小鼠脾脏淋巴细胞对ConA诱导的增殖反应, 促进T淋巴细胞产生IL-2和γIFN的能力, 激活脾脏NK细胞, 加快胸腺细胞从G₀/G₁期进入S期, 增强S期细胞DNA合成。黄蘑多糖能够显著提高8.0GyX射线照射后30d生存率, 降低小鼠肝脏中脂质过氧化物含量, 增强其超氧化物歧化醣(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-P_X)和过氧化氢酶(CAT)活性。其辐射防护作用机理与促进自由基清除, 抑制或阻断自由基引发的脂质过氧化反应, 提高机体抗氧化能力有关^[18]。

2.4 猴头菇多糖(hericium erinaceus polysaccharide)

刘曙晨等^[19]对猴头菇多糖的研究表明, 对小鼠8.5Gyγ射线照射前1小时腹腔注射猴头菇多糖, 可显著提高受照小鼠30天存活率, 提高小鼠骨髓DNA含量, 对小鼠造血组织有保护作用。猴头菇多糖对辐射损伤小鼠的的保护作用可能是与其提高机体免疫功能, 增强免疫调节和保护造血组织有关。

除此以外, 很多菌类多糖具有一定辐射损伤防护作用, 如猪苓多糖、灵芝多糖、梁金菇多糖、冬虫夏草、瓦茸多糖、石花多糖等。

3 藻类多糖 3.1 海藻多糖(seaweed polysaccharides, SP)

刘志辉等^[20]报道海藻多糖预处理2 Gy ⁶⁰Coγ照射小鼠, 可使胸腺细胞自发掺入3H-TdR值、脾细胞对ConA及LPS的增殖反应、脾混合淋巴细胞反应均明显强于单纯照射组, 说明海藻多糖对辐射所致的免疫功能损伤有明显的保护作用。海藻多糖可明显增强辐射损伤小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能、产生IL-1和NO能力^[21]。小鼠接受照射⁶⁰Co γ射线全身照射前给予海藻多糖可减少CFU-GM数量下降, 对辐射损伤小鼠脾集落数亦有提高。SP能使照射小鼠外周血淋巴细胞微核率、骨髓嗜多染红细胞微核率明显降低, 海藻多糖对射线照射引起的骨髓造血功能损伤有一定的保护作用^[22]。

3.2 琼枝麒麟菜多糖(Eucheuma gelatinae polysaccharide, EGP)

吴显劲^[23]等报道琼枝麒麟菜多糖(EGP)对2.0 Gyγ辐射损伤脾细胞的免疫功能具有一定的调节作用。预防性给予琼枝麒麟菜多糖可提高辐射损伤小鼠脾细胞对ConA、LPS刺激的小鼠脾细胞增殖值及ML R值, 提高脾细胞蛋白质和DN A合成。调节辐射损伤小鼠脾细胞、胸腺细胞周期紊乱。提高照射小鼠腹腔巨噬细胞吞饮功能和巨噬细胞产生白介素-1β (IL-1β)蛋白生物活性能力^{[24, 25]}。

3.3 海带多糖(1aminaria japonia polysaccharide, LJP)

吴晓旻等^[26]报道海带多糖(LJP)能显著调节辐射损伤大鼠的免疫功能, 增加辐射损伤大鼠T、B淋巴细胞和巨噬细胞数量及巨噬细胞吞噬能力。显著减少脾淋巴细胞凋亡率, 并呈现明显的剂量一效应关系。任世成等^[27]报道海带多糖对受损的睾丸组织形态有不同程度修复, 能增加睾丸和附睾的脏器系数, 提高精子数量及其活力, 增强大鼠睾丸组织SOD活性, 降低MDA含量, 海带多糖对生殖系统的辐射防护功效的机制, 可能与抗脂质过氧化作用有关。

另外, 大量实验表明半叶马尾藻多糖、紫球藻胞外多糖、螺旋藻多糖、羊硒菜等海生植物具有较好的辐射损伤防护作用。

4 动物多糖 4.1 鳖甲粗多糖(Trionyx Sinesis Wiegmann Crude Polysaccharides, TSWCP)

凌笑梅等^{[28, 29]}报道鳖甲粗多糖(TSWCP)可以提高X射线辐射损伤小鼠的平均存活率和30d存活率, 鳖甲粗多糖对受照小鼠外周血白细胞数、脾细胞数及胸腺细胞数的保护作用比较明显, 随着给药剂量的增大, 其数值均显著增多。

4.2 鲨鱼软骨粘多糖(shark cartilage mucopolysaccharide preparation, SCMP)

栾洁等^[30]研究了鲨鱼软骨粘多糖(SCMP)对γ射线损伤雄性小鼠免疫器官及生殖器官的保护作用。与模型组相比, 鲨鱼软骨粘多糖(1.0、2.0g /kg)可使辐照后3d小鼠外周血白细胞数明显升高, 提高辐照后14d小鼠的胸腺指数、骨髓有核细胞数及精子总数, 精子畸形率显著降低, 高剂量组(2.0 g /kg)小鼠的脾指数及睾丸重量指数显著升高。表明鲨鱼软骨粘多糖提取物对辐射损伤小鼠的免疫系统和生殖系统具有一定的保护作用。

另据报道海参、羊胎粉、壳聚糖等动物多糖也有一定的防辐射作用。

5 小结

目前, 应用活体动物模型和体外细胞试验等方法, 筛选出了一定数量的有辐射防护作用的多糖类药物, 它们多具有清除自由基、保护DNA的作用, 能够减少辐射所致的直接和间接损伤; 保护造血系统, 减少造血干细胞的损伤, 促进细胞因子分泌, 抑制凋亡, 促进造血细胞的增殖和分化, 改善造血微环境, 维持外周血象稳定; 保护中枢及外周免疫器官, 增加胸腺、脾脏重量, 减少淋巴细胞凋亡坏死; 调节受照细胞周期阻滞, 抑制凋亡和坏死, 提高细胞存活率。多糖类药物具有药源广泛、资源丰富、疗效明显、低毒无毒、应用方便等特点, 是开发成理想的辐射防护剂的潜在资源。近年来的研究也取得了较大进展, 除了传统中草药外, 海洋生物也成为一个研究热点, 但是其抗辐射作用机理尚无完整的定论, 基础研究较局限, 缺乏临床应用观察。今后加大多糖抗辐射作用机理的基础研究和临床观察势在必行, 相信随着研究的深入, 必定会有更多多糖类辐射防治药物成熟应用于临床, 造福于人类。