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Abstract

黃精是一種功能性食品和傳統(tǒng)中藥，在中國(guó)及多個(gè)東南亞國(guó)家廣泛使用，具有顯著的健康促進(jìn)作用。其原料源自黃精屬三種植物（滇黃精、黃精和多花黃精）。近年來(lái)，黃精因其卓越的免疫增強(qiáng)與代謝調(diào)節(jié)活性而日益受到關(guān)注。本綜述系統(tǒng)歸納了黃精化學(xué)成分與生物活性的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)聚焦其代謝調(diào)節(jié)、免疫調(diào)控及抗疲勞作用，旨在為全面認(rèn)識(shí)黃精、拓展其應(yīng)用范圍并推動(dòng)其作為功能性食品的深度開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

01

Introduction

黃精（拉丁學(xué)名：Polygonati Rhizoma，中文名：黃精）是中國(guó)及東南亞地區(qū)典型的功能性食品與草藥資源，具有確切的健康促進(jìn)作用，并被《中國(guó)植物志》（1978年版）和《中國(guó)藥典》（2015年版）等權(quán)威著作收錄。因其具有顯著的免疫增強(qiáng)、抗疲勞、降血糖、抗骨質(zhì)疏松、神經(jīng)保護(hù)及抗腫瘤等作用，黃精在中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中被廣泛應(yīng)用于治療乳腺炎、眩暈、疲勞、流感發(fā)熱、糖尿病、咳嗽、性功能障礙、腰痛、消化不良、厭食、關(guān)節(jié)疼痛、虛弱及肺部疾病等。憑借其甘甜風(fēng)味與保健功效，黃精常作為原料或補(bǔ)充劑應(yīng)用于功能性食品工業(yè)。

黃精來(lái)源于百合科黃精屬（主要分布于北溫帶）三種植物的根莖：黃精（Polygonatum sibiricum Redoute）、滇黃精（Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl）和多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua）。其中，多年生植物黃精能有效刺激免疫系統(tǒng)、降低血糖血脂水平，甚至延緩衰老進(jìn)程。其同屬植物滇黃精與多花黃精常作為黃精的替代品使用。成熟后，這三種植物的黃色分枝狀根莖常經(jīng)傳統(tǒng)"九蒸九曬"工藝炮制。與未炮制原料相比，炮制后的黃精色澤烏黑、質(zhì)地柔軟、味更甘甜，且可避免咽喉刺激性，更適用于醫(yī)藥和食品領(lǐng)域。目前市場(chǎng)上已有超過(guò)365種以黃精為原料的商業(yè)化食品產(chǎn)品。

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏加快和飲食習(xí)慣巨大變化，慢性病發(fā)病率持續(xù)攀升。黃精因具有"補(bǔ)中益氣、延年益壽、增強(qiáng)耐饑渴能力及滋養(yǎng)虛損"的功效被載入《中國(guó)藥典》。近年來(lái)，因其免疫調(diào)節(jié)與抗氧化等多重健康效應(yīng)，黃精日益受到營(yíng)養(yǎng)學(xué)家與健康意識(shí)消費(fèi)者的高度重視。本綜述系統(tǒng)梳理了黃精化學(xué)成分、生物活性及其分子機(jī)制的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡釋其抗氧化活性、免疫調(diào)節(jié)作用及代謝調(diào)控功能，旨在為拓展其作為功能性食品的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

02

黃精的生物活性成分

黃精中已鑒定出多種生物活性物質(zhì)，包括多糖、多酚類(lèi)化合物、甾體皂苷、生物堿、木脂素、氨基酸、肽類(lèi)、香豆素、蒽醌、強(qiáng)心苷、維生素及嘌呤核苷等。其中，多糖是黃精主要的功能性大分子成分，其含量可達(dá)26.6%，且多為非淀粉類(lèi)多糖。此外，黃精中的生物黃酮等次生代謝產(chǎn)物通常構(gòu)成植物的防御系統(tǒng)，以抵御物理、化學(xué)及生物因素的侵害。

碳水化合物

炮制后的黃精碳水化合物含量約達(dá)50%，其中果糖占比超過(guò)70%。多糖是賦予黃精甘甜風(fēng)味的重要物質(zhì)。黃精多糖的生物合成可分為三個(gè)階段，涉及多種關(guān)鍵酶（圖1）。首先以蔗糖為起始底物，經(jīng)β-呋喃果糖苷酶催化生成等摩爾的葡萄糖-6-磷酸與果糖。第二階段中，葡萄糖-6-磷酸與果糖分別轉(zhuǎn)化為UDP-葡萄糖和UDP-甘露糖。隨后，NDP-糖（糖類(lèi)及其衍生物與核苷二磷酸分子的結(jié)合體）互變酶將新合成的UDP-葡萄糖和UDP-甘露糖轉(zhuǎn)化為各類(lèi)NDP-糖。在第三階段，這些NDP-糖作為基本單元，通過(guò)糖基轉(zhuǎn)移酶作用整合形成黃精多糖、多花黃精多糖與滇黃精多糖的多糖鏈。

圖1 三種黃精屬植物多糖的生物合成途徑

由于單糖組成多樣且數(shù)量龐大，多糖結(jié)構(gòu)通常缺乏均一性，難以形成構(gòu)型明確的規(guī)則結(jié)構(gòu)。黃精包含三種不同物種，使得其多糖結(jié)構(gòu)的表征更為復(fù)雜。盡管同屬且具有相似結(jié)構(gòu)多糖，它們?nèi)源嬖诩?xì)微差異：黃精多糖分子量為2.2×10?～4.4×10? Da；多花黃精與滇黃精多糖分子量分別為4.35×103～4.24×10? Da和8.7×103 Da。然而它們的單糖組成相似，主要包含葡萄糖（Glu）、甘露糖（Man）、半乳糖（Gal）、阿拉伯糖（Ara）、果糖（Fru）、鼠李糖（Rha）、核糖（Rib）、木糖（Xyl）、葡萄糖醛酸（GlcA）、半乳糖醛酸（GalA），以及支鏈同型半乳聚糖和半乳甘露聚糖，但摩爾比例各不相同。這三種多糖均富含β-D-呋喃果糖基（Fruf）、α-D-吡喃半乳糖、α-D-吡喃葡萄糖（Glcp）和O-乙酰基，并具有三股螺旋結(jié)構(gòu)。除85.1%～88.3%的碳水化合物外，粗多糖還含有蛋白質(zhì)（4.51%～11.90%）和糖醛酸（1.79%～7.47%）。黃精多糖主要包括5種類(lèi)型：果膠、果聚糖、葡糖半乳甘露聚糖、阿拉伯半乳聚糖型多糖和葡甘露聚糖。

黃精多糖普遍含有β-1,4糖苷鍵。具有免疫刺激活性的黃精多糖組分具有典型的(1→4)-甘露吡喃糖和(1→4)-葡吡喃糖殘基主鏈結(jié)構(gòu)，其甘露吡喃糖的O-6位連接有半乳糖和葡萄糖。在堿提黃精多糖（141 kDa）中，糖苷鍵類(lèi)型包括Araf-(1→,→5)-Araf-(1→,→3,5)-Araf-(1→,Galp-(1→,→4)-Galp-(1→,→4,6)-Galp-(1→和→2,4)-Rhap-(1→殘基。具有抗癌活性的PSP-1（38.65 kDa）包含→4)-α-D-Glcp-(1→,→4,6)-α-D-Glcp-(1→和β-D-Glcp-(1→基團(tuán)，其主鏈為→4)-α-D-Glcp-(1→并在O-6位被β-D-Glcp-(1→殘基取代。多花黃精多糖具有支鏈果聚糖核心，每三個(gè)(2→1)-連接的-D-Fruf殘基間隔一個(gè)(2→6)-連接的-D-Fruf殘基；而滇黃精多糖主要由β-1,2-連接的葡萄糖和甘露糖組成。黃精葡果聚糖（一種由1個(gè)葡萄糖和10個(gè)果糖組成的小分子多糖）在發(fā)酵過(guò)程中能顯著增加短鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈脂肪酸含量。在蒸制加工過(guò)程中，黃精多糖和寡糖逐漸分解為單糖：多糖含量下降；葡萄糖、半乳糖、甘露糖、β-1,4-吡喃甘露糖和果糖等單糖含量上升；同時(shí)構(gòu)建β-1,4-吡喃半乳糖糖苷鍵。

黃精多糖的多樣品種與不同加工方法也導(dǎo)致其形態(tài)各異（圖1）。例如，不同黃精多糖的酯化度存在差異。在反復(fù)蒸制過(guò)程中，多糖發(fā)生顯著結(jié)構(gòu)變化，包括分子降解、聚集和構(gòu)型轉(zhuǎn)變等。經(jīng)過(guò)0～9次蒸制循環(huán)的黃精多糖（PSP0至PSP9）具有相似的主鏈結(jié)構(gòu)和化學(xué)基團(tuán)，但分子量分布不同。蒸制黃精多糖普遍具有較低pH值和更多負(fù)電荷，且共享相似的主鏈與側(cè)鏈結(jié)構(gòu)。此外，蒸制過(guò)程中單糖摩爾比發(fā)生變化，例如經(jīng)過(guò)4次蒸制循環(huán)后多糖分子量顯著增加。從經(jīng)過(guò)0～5次連續(xù)蒸制的根莖中提取的多花黃精多糖（PCP0–PCP5）在水溶液中呈現(xiàn)不規(guī)則球形構(gòu)象，其分子量在首次蒸制后增加，隨后在后續(xù)蒸制過(guò)程中逐漸降低。值得注意的是，黃精多糖的生物活性與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而制備方法會(huì)影響結(jié)構(gòu)特性。例如，具有不同分子量但相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的堿提黃精多糖，其抗氧化活性存在顯著差異。

皂苷類(lèi)成分

從黃精的乙醇與甲醇提取物中已分離鑒定出77種甾體皂苷（1–77，表1、圖2和圖3）。黃精甾體皂苷主要具有降血糖、抗炎、免疫調(diào)節(jié)及抗糖尿病等活性。其甾體皂苷中的單糖殘基主要為葡萄糖（Glu）、半乳糖（Gal）、鼠李糖（Rha）、阿拉伯糖（Ara）、木糖（Xyl）與果糖（Fru）（圖3）。黃精中絕大多數(shù)甾體皂苷為雙糖鏈皂苷，通常在C-3位連接糖鏈，并在C-26位連接D-葡萄糖殘基。此外，這些甾體皂苷多在C-5和C-6位間存在一個(gè)雙鍵，部分化合物在C-20與C-22位或C-22與C-23位還存在額外不飽和雙鍵。甾體皂苷1～11中C-25位為S構(gòu)型，其甲基與軸向鍵連接；而甾體皂苷12～48中C-25位為R構(gòu)型，乙基處于平伏鍵。這兩類(lèi)苷元是其余13種皂苷結(jié)構(gòu)的前體。

表1 黃精中的甾體皂苷成分

圖2 黃精中分離的皂苷糖骨架結(jié)構(gòu)（S1～S18）

圖3 黃精中分離的甾體皂苷化學(xué)結(jié)構(gòu)

此外，從黃精與滇黃精根莖的乙醇和甲醇提取物中已分離出12種三萜皂苷（78～89，表2，圖4），其中主要分離自黃精。具體而言，其糖基主要由葡萄糖（Glu）、鼠李糖（Rha）和阿拉伯糖（Ara）組成（圖2）。

表2 黃精中分離的三萜皂苷結(jié)構(gòu)

圖4 黃精中分離的三萜皂苷化學(xué)結(jié)構(gòu)

凝集素

凝集素作為一類(lèi)糖蛋白，具有顯著的抗腫瘤活性。多花黃精凝集素（PCL）是一種單域雪花蓮凝集素相關(guān)的二聚體甘露糖/唾液酸結(jié)合凝集素，對(duì)多種癌細(xì)胞（如小鼠纖維肉瘤L929細(xì)胞和人黑色素瘤A375細(xì)胞）表現(xiàn)出顯著的抗增殖和凋亡誘導(dǎo)活性。PCL在親水環(huán)境中擁有3個(gè)相似的碳水化合物結(jié)合位點(diǎn)（CBS Ⅰ、CBS Ⅱ和CBS Ⅲ）。其中CBS Ⅰ和CBS Ⅲ的二硫鍵可能在結(jié)合甘露糖過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而CBS Ⅱ則有助于維持抗癌活性和三維結(jié)構(gòu)骨架。PCL的晶體結(jié)構(gòu)已得到充分解析，包括未結(jié)合配體的PCL及其與單甘露糖苷或α1-3二甘露糖苷結(jié)合的復(fù)合物。該二聚體通過(guò)潛在的雙價(jià)模式與甘露糖結(jié)合：其亞基采用β-棱柱Ⅱ折疊結(jié)構(gòu)，其中CBS Ⅰ和CBS Ⅲ采用保守的甘露糖結(jié)合基序QXDXNXVXY（X代表任意氨基酸殘基），而CBS Ⅱ采用經(jīng)過(guò)修飾的基序（殘基Gln58→His58和Asp60→Asn60）。在甘露糖苷復(fù)合物中，CBS Ⅰ為α1-3二甘露糖苷提供特異性結(jié)合位點(diǎn)，而CBS Ⅱ和CBS Ⅲ則被有序硫酸根離子協(xié)同占據(jù)，通過(guò)這些硫酸根離子交聯(lián)形成獨(dú)特的3(2)螺旋晶格超分子結(jié)構(gòu)。然而由于多花黃精繁殖率極低，大規(guī)模分離純化PCL存在困難。通過(guò)大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)的重組PCL具有更優(yōu)的晶體質(zhì)量，可作為具有醫(yī)療應(yīng)用價(jià)值和大規(guī)模制藥潛力的抗腫瘤、抗病毒蛋白。

生物黃酮類(lèi)

從黃精中已分離出20余種生物活性黃酮類(lèi)化合物，分為6大類(lèi)：高異黃酮、異黃酮、查爾酮、二氫黃酮、羅桑烷類(lèi)和黃酮（表3及圖5）。目前已從黃精中分離得到8種高異黃酮，其中6種（90～95）源自黃精，另外兩種（96、97）分別從滇黃精和多花黃精根莖中提取。在滇黃精根莖中鑒定出3種異黃酮（98、100、101），另有1種（99）分離自黃精根莖。查爾酮（102～103）、二氫黃酮（104～105）和羅桑烷（106）均提取自滇黃精根莖。此外，還有3種黃酮類(lèi)化合物（107～109）也從黃精根莖中分離得到。

表3 三種黃精中分離的黃酮類(lèi)化合物

圖5 黃精中主要黃酮類(lèi)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

此外，從黃精根莖的70%乙醇水提取物中分離得到6種高異黃酮類(lèi)化合物（110～115，圖6），這些成分可作為潛在的胰島素增敏劑。具體而言，將18 kg黃精干燥根莖在室溫?zé)峄亓鳁l件下提取，經(jīng)減壓濃縮后，殘?jiān)盟畯?fù)溶，依次用石油醚和乙酸乙酯萃取，最終獲得110～115號(hào)高異黃酮類(lèi)化合物（得率4.7～22 mg）。分離得到的蘆?。?strong>116）、異鼠李素（117）和丁香亭-3-O-糖苷（118）均表現(xiàn)出乙酰膽堿酯酶抑制活性、抗炎活性及神經(jīng)保護(hù)作用。進(jìn)一步研究表明，這類(lèi)生物黃酮還能通過(guò)規(guī)避抗生素耐藥性發(fā)揮抗菌活性。其中蘆丁和兒茶素分別具有抗蛇毒和鎮(zhèn)痛特性；山柰酚可緩解神經(jīng)病理性疼痛；染料木素顯示抗癌特性；異鼠李素能夠緩解慢性阻塞性肺疾病；原花青素則能延緩糖尿病神經(jīng)病變。

圖6 黃精中分離的高異黃酮1-6、蘆丁、異鼠李素及丁香亭-3-O-糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)

其他功能成分

黃精中揮發(fā)性成分、生物堿、皂苷、植物甾醇及其他生物活性成分（如蒽酮類(lèi)）的含量相對(duì)較低。從黃精根莖中分離得到兩種生物堿：黃精堿A（119）與黃精堿B（120）（圖7），其化學(xué)結(jié)構(gòu)分別為3-羥甲基-5,6,7,8-四氫吲哚嗪-8-酮和3-乙氧甲基-5,6,7,8-四氫吲哚嗪-8-酮。如圖7所示，從經(jīng)"九蒸九曬"炮制的多花黃精干燥根莖中，通過(guò)70%乙醇提取成功獲得黃精堿N1-N7（121～127），另從黃精中分離得到腺苷。

圖7 黃精中分離的植物甾醇、生物堿及蒽酮類(lèi)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

金精酮（128）、3-乙氧甲基-5,6,7,8-四氫-8-吲哚嗪酮（129）及異木蘭醇（130，圖7）均分離自滇黃精根莖。從黃精根莖水提物中純化得到的油酰胺（131）和單亞油酸甘油酯（132）（圖7）被證實(shí)是具有助眠作用的物質(zhì)，在嚙齒類(lèi)動(dòng)物模型中能顯著縮短入睡潛伏期29%（2.7 min），延長(zhǎng)睡眠持續(xù)時(shí)間70%（68.4 min）。其助眠效應(yīng)可能與延長(zhǎng)非快速眼動(dòng)睡眠期及上調(diào)GABAA-R2和5-HT1A受體有關(guān)，這些作用通過(guò)結(jié)合GABAA受體介導(dǎo)。特別值得注意的是，咖啡醇（133，圖7）在阿爾茨海默病轉(zhuǎn)基因模型中表現(xiàn)出明顯的乙酰膽堿酯酶抑制活性、抗炎活性及神經(jīng)保護(hù)作用，其機(jī)制包括減少β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊數(shù)量、降低炎癥細(xì)胞因子水平并提高抗氧化水平。

經(jīng)植物乳桿菌（Lactiplantibacillus plantarum）發(fā)酵的黃精代謝物主要參與ABC轉(zhuǎn)運(yùn)及氨基酸生物合成途徑。在發(fā)酵過(guò)程中，黃精內(nèi)多種化合物如L-精氨酸、L-亮氨酸、L-賴(lài)氨酸、L-天冬氨酸、檸檬酸、肉堿、肌苷、甜菜堿和硫胺素含量顯著提升，這些代謝物能有效增強(qiáng)食品風(fēng)味。與厭氧發(fā)酵相比，好氧條件可顯著增強(qiáng)支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶、異檸檬酸脫氫酶和谷氨酸脫氫酶的活性，最終導(dǎo)致纈氨酸、異亮氨酸和谷氨酸水平顯著上升。

03

健康促進(jìn)作用

抗氧化與抗衰老作用

氧化應(yīng)激通常以活性氧（ROS）過(guò)度生成與機(jī)體抗氧化防御不足之間的失衡為特征，是慢性疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。然而，天然抗氧化劑在對(duì)抗氧化應(yīng)激方面貢獻(xiàn)顯著，并在維持健康、預(yù)防功能紊亂或疾病方面展現(xiàn)出巨大潛力。抗氧化酶系統(tǒng)（包括谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD））能夠防護(hù)過(guò)度或力竭運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的氧化損傷，在預(yù)防體內(nèi)氧化損傷中發(fā)揮重要作用。

采用綠色低共熔溶劑提取的黃精黃酮類(lèi)化合物展現(xiàn)出強(qiáng)抗氧化活性。黃精多糖（PRPs）能顯著增強(qiáng)SOD和GPx活性，降低自由基活性并提高金屬螯合活性。特別值得注意的是，滇黃精多糖（PKP）、多花黃精多糖（PCP）和黃精多糖（PSP）清除超氧陰離子自由基的IC50值分別為2.25、2.75和3.46 mg/mL。PSP0～PSP9呈現(xiàn)差異化的抗氧化活性，且隨蒸制次數(shù)增加逐漸增強(qiáng)。通過(guò)超聲波法提取的PSP表現(xiàn)出有效的抗氧化活性，其清除DPPH、ABTS和羥自由基的IC50值分別為20.79、20.97和118.16 mg/mL。在動(dòng)脈粥樣硬化雄性兔模型中，PSP（0.8～3.2 mL/kg?d）能顯著保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受H?O?誘導(dǎo)的損傷，顯示抗動(dòng)脈粥樣硬化效應(yīng)。在氧化損傷小鼠模型中，PCP處理可顯著抑制ROS積累、逆轉(zhuǎn)組織病理學(xué)改變、抵抗抗氧化酶活性降低，并通過(guò)降低Keap-1表達(dá)同時(shí)提高血紅素加氧酶-1（HO-1）表達(dá)來(lái)促進(jìn)核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）核轉(zhuǎn)運(yùn)。PCP通過(guò)減少氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的ROS積累展現(xiàn)抗氧化和抗鐵死亡作用，并通過(guò)激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路緩解非凋亡性鐵死亡，從而減輕小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞BV2中神經(jīng)元調(diào)控的細(xì)胞死亡。從蒸制多花黃精根莖中制備的PCP在體外和體內(nèi)均比原料根莖來(lái)源的PCP表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化活性。從未發(fā)酵、釀酒酵母發(fā)酵和枯草芽孢桿菌發(fā)酵原料中提取的3種PCP，在IPEC-J2細(xì)胞中均顯示有效的SOD1活性。然而，僅通過(guò)枯草芽孢桿菌發(fā)酵的多花黃精多糖在體內(nèi)衰老和免疫抑制小鼠模型中表現(xiàn)出調(diào)節(jié)腸道抗氧化防御的顯著作用。

黃精多糖通過(guò)以下機(jī)制發(fā)揮抗衰老作用：改善肝線粒體能量代謝，通過(guò)Ca2?超載提高Na?-K?-ATP和Ca2?-ATP活性，降低脂過(guò)氧化物水平，增強(qiáng)抗氧化能力，并改善血脂代謝。在D-半乳糖誘導(dǎo)的心臟衰老小鼠中，PSP（200～400 mg/kg?d）可通過(guò)降低8-羥基脫氧鳥(niǎo)苷和4-羥基-2-壬烯醛的表達(dá)水平來(lái)抑制DNA損傷和脂質(zhì)過(guò)氧化，同時(shí)降低ROS和丙二醛（MDA）含量，并提高SOD水平。在衰老大鼠模型中，PSP（100 mg/kg腹腔注射，持續(xù)35天）通過(guò)以下途徑展現(xiàn)抗衰老活性：緩解氧化應(yīng)激、上調(diào)腎皮質(zhì)抗衰老基因Klotho表達(dá)、抑制股骨中Klotho-成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子23（FGF23）蛋白表達(dá)、調(diào)節(jié)Klotho-FGF23內(nèi)分泌軸、改善學(xué)習(xí)記憶能力、逆轉(zhuǎn)腎臟病理變化、降低腎組織中FOXO3a基因表達(dá)，以及平衡鈣磷代謝。通過(guò)酒燉法提取的黃精多糖（2 mg/mL）能夠提高抗氧化應(yīng)激能力、減少ROS積累、改善抗氧化酶活性、延長(zhǎng)壽命、減少脂褐素積累，并增加秀麗隱桿線蟲(chóng)的咽泵頻率和運(yùn)動(dòng)頻率，而其延緩衰老效應(yīng)與daf-2、daf-16和sod-3基因密切相關(guān)。

免疫調(diào)節(jié)作用

黃精通過(guò)激活免疫系統(tǒng)、改善免疫細(xì)胞功能及促進(jìn)抗體合成發(fā)揮免疫增強(qiáng)活性（圖8）。在免疫抑制小鼠模型中，黃精多糖（PSP）可加速脾指數(shù)和胸腺指數(shù)的恢復(fù)，增強(qiáng)T細(xì)胞和B細(xì)胞增殖反應(yīng)，提高腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力，恢復(fù)體質(zhì)量，增加血液紅細(xì)胞計(jì)數(shù)，增強(qiáng)脾細(xì)胞增殖反應(yīng)，提高CD4?/CD8?比值，加速自然殺傷細(xì)胞活性恢復(fù)，并恢復(fù)血清及脾淋巴細(xì)胞中免疫因子水平。在免疫抑制雞模型中，PSP可提高日增重和血清蛋白產(chǎn)量，加速免疫器官指數(shù)恢復(fù)，改善外周血T淋巴細(xì)胞增殖，促進(jìn)免疫器官細(xì)胞進(jìn)入S期和G2/M期，刺激血清免疫球蛋白和抗氧化指標(biāo)，上調(diào)免疫因子表達(dá)，降低飼料轉(zhuǎn)化率，并抑制脾臟、胸腺和法氏囊的細(xì)胞凋亡。

圖8 黃精免疫調(diào)節(jié)機(jī)制示意圖

在炎癥小鼠模型中，黃精水提物（100～400 mg/kg，主要含多糖和多酚類(lèi)物質(zhì)）能顯著降低耳腫脹厚度和髓過(guò)氧化物酶活性，并顯著抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、環(huán)氧合酶-2（COX-2）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素（IL）-1β和IL-6的產(chǎn)生，展現(xiàn)出顯著抗炎作用。經(jīng)短乳桿菌YM 1301發(fā)酵的黃精（FPS）通過(guò)抑制糖尿病C57BL/6小鼠白色脂肪組織中IL-6、IL-1β、TNF-α和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）的合成，發(fā)揮顯著抗炎作用。PSP熱水提取物（50～250 μg/mL）可緩解炎癥因子（IL-1β、IL-6和TNF-α），并通過(guò)增強(qiáng)胰島素抵抗（IR）-3T3-L1脂肪細(xì)胞中Nrf2、HO-1和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（GLUT4）基因表達(dá)促進(jìn)葡萄糖攝取。蒸制PCP與天然PCP在促進(jìn)NO產(chǎn)生和吞噬作用方面均表現(xiàn)出免疫刺激效應(yīng)。從多花黃精中分離得到的1,4-二呋喃基-2,3-二羥基-1,4-丁二酮也對(duì)NO產(chǎn)生具有抑制作用。在腹膜炎模型小鼠中，多花黃精果寡糖（1.0 mg/mL）顯著降低血清促炎細(xì)胞因子水平，提高小鼠存活率，并減少肺組織中炎癥單核細(xì)胞聚集。

在巨噬細(xì)胞中，黃精多糖（PRPs）調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-12、IL-1β）和NO的分泌水平，同時(shí)降低精氨酸酶-1和TGF-β水平。此外，PRPs（25～800 μg/mL）通過(guò)劑量依賴(lài)性方式調(diào)控細(xì)胞極化：提升M1型特征表面分子CD86表達(dá)（介導(dǎo)宿主抵御微生物感染和腫瘤），降低M2型表面分子CD206表達(dá)（介導(dǎo)宿主免疫耐受和腫瘤進(jìn)展）。更重要的是，PRPs與甾體皂苷均能劑量依賴(lài)性地刺激巨噬細(xì)胞中性紅吞噬作用，誘導(dǎo)樹(shù)突狀形態(tài)變化，引起核因子κB抑制蛋白α（IκB-α）降解，促進(jìn)NF-κB p65核轉(zhuǎn)位，并增加免疫相關(guān)因子產(chǎn)生。CTAB修飾的PSP立方液晶納米粒（10～20 μg/mL）可顯著提高淋巴細(xì)胞存活率。

黏蛋白（黏液糖蛋白）在有效清除肺部炎癥細(xì)胞、病原微生物、細(xì)胞碎片和吸入顆粒物方面具有關(guān)鍵作用。黃精中的黃酮類(lèi)化合物山奈酚通過(guò)IκBα-NF-κB p65和p38-p44/42-Sp1信號(hào)通路調(diào)控人呼吸道上皮NCI-H292細(xì)胞中氣道MUC5AC黏蛋白基因表達(dá)。在佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯誘導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路中，山奈酚通過(guò)抑制IκBα降解和NF-κB p65核轉(zhuǎn)位來(lái)抑制MUC5AC黏蛋白表達(dá)。在表皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的MAPK信號(hào)通路中，山奈酚通過(guò)調(diào)節(jié)表皮生長(zhǎng)因子受體磷酸化、p38 MAPK、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）1/2（p44/42）及特異性蛋白-1的核表達(dá)來(lái)抑制MUC5AC黏蛋白表達(dá)。在免疫抑制小鼠中，PRPs能顯著提高脾指數(shù)和胸腺指數(shù)；增加IL-2、IFN-γ、免疫球蛋白A（IgA）和IgM表達(dá)；改善腸道菌群失衡；增加腸道短鏈脂肪酸含量；并提高CD4?/CD8?比值。

代謝調(diào)節(jié)作用

數(shù)個(gè)世紀(jì)以來(lái)，黃精一直被用于治療糖尿病、高脂血癥及相關(guān)代謝綜合征（表4）。

表4 黃精生物活性物質(zhì)的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制

抗肥胖作用

在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型中，黃精根莖乙醇提取物（250 mg/kg·d，持續(xù)10周）能顯著降低體質(zhì)量增長(zhǎng)（37.5%）、脂肪組織脂質(zhì)積累（52.8%）、血漿甘油三酯（26.4%）和游離脂肪酸（28.1%），并改善胰島素抵抗，其作用機(jī)制與激活去乙?；?（sirtuin-1）和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α（PPAR-γ coactivator-1α）通路相關(guān)，可作為改善肥胖狀態(tài)的潛在治療劑。黃精水提物（PSAE）（120 mg/kg·d，持續(xù)30 d）口服給藥能顯著降低空腹血糖，提高胰島素水平，使受損的抗氧化狀態(tài)恢復(fù)正常，并以劑量依賴(lài)性方式降低血清肌酐（（0.83±0.21）mg/dL）和血清尿素（（43.26±1.42）mg/dL）。

黃精多糖（25～100 μg/mL）在NCI-H716細(xì)胞中劑量依賴(lài)性地刺激胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的生成。在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，PSP（200～800 mg/kg，持續(xù)10周）可降低體質(zhì)量、血脂、血糖、胰島素、抵抗素、脂聯(lián)素水平，以及肝臟重量和腹部脂肪墊重量。此外，PSP還能逆轉(zhuǎn)炎癥因子（TNF-α、IL-6、IL-1β和iNOS）和脂代謝基因的異常表達(dá)。特別值得注意的是，PSP通過(guò)激活腺苷單磷酸活化蛋白激酶（AMPK）信號(hào)通路發(fā)揮降脂和抗炎作用。在動(dòng)脈粥樣硬化兔模型中，PSP（0.8～3.2 mL/kg·d，持續(xù)8周）具有降血脂活性，能改善主動(dòng)脈形態(tài)，有效減少泡沫細(xì)胞數(shù)量和內(nèi)皮細(xì)胞損傷。在大鼠實(shí)驗(yàn)中，粗多糖和水提物（含水溶性成分）通過(guò)有效改變與脂代謝和腸道菌群密切相關(guān)的腸道微生物豐度和差異表達(dá)miRNA，緩解脂代謝紊亂。其中miR-484-擬桿菌/羅氏菌軸可能作為連接miRNA-腸道菌群網(wǎng)絡(luò)的橋梁樞紐。此外，副擬桿菌（Parabacteroides）和芽孢桿菌（Bacillus）與miR-484、miR-122-5p、miR-184和miR-378b顯著相關(guān)。

抗糖尿病活性

在糖尿病小鼠模型中，黃精水提物（120 mg/kg·d，持續(xù)30 d）通過(guò)調(diào)節(jié)血清胰島素水平及血清和肝組織中一氧化氮含量，顯著改善葡萄糖耐量并降低高血糖；同時(shí)通過(guò)清除自由基、恢復(fù)胰島素功能并以劑量依賴(lài)性方式減少并發(fā)癥發(fā)生率，對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生保護(hù)作用。此外，發(fā)酵黃精（FPS）可通過(guò)提高磷酸化Akt/Akt比值、增強(qiáng)AMPK活化、抑制脂肪生成并促進(jìn)脂肪分解和脂肪酸氧化，改善肝臟和白色脂肪組織中的脂質(zhì)積累，從而預(yù)防葡萄糖耐受不良和胰島素抵抗。FPS在降低穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估的胰島素抵抗指數(shù)和糖化血紅蛋白方面比普通黃精（PS）更具潛力，作為糖尿病和肥胖的潛在治療劑前景更佳。FPS在增強(qiáng)脂肪甘油三酯脂肪酶、肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1和解偶聯(lián)蛋白1表達(dá)方面也優(yōu)于普通黃精。

在T2DM患者高葡萄糖/高胰島素誘導(dǎo)的3T3-L1脂肪細(xì)胞中，PSP（50～250 μg/mL）可減輕IL-1β、IL-6和TNF-α等炎癥因子，并通過(guò)促進(jìn)Nrf2和HO-1表達(dá)促進(jìn)葡萄糖攝取，緩解高血糖，減輕氧化應(yīng)激，進(jìn)而延緩糖尿病視網(wǎng)膜病變和白內(nèi)障的進(jìn)展。在糖尿病小鼠中，滇黃精多糖PKPs-1可通過(guò)激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/Akt信號(hào)通路改善胰島素耐受、影響血清脂質(zhì)代謝并調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，其中胰島素受體底物1、PI3K和蛋白激酶B的表達(dá)水平顯著提高?？诜狳S精多糖可顯著降低T2DM大鼠的空腹血糖水平，并提高空腹胰島素含量。

黃精皂苷可緩解多食多飲癥狀，降低胰島素分泌和空腹血糖水平，提高肌醇和綠原酸水平，影響碳水化合物代謝及L-丙氨酸和L-谷氨酸等氨基酸代謝，增加高密度脂蛋白膽固醇水平，通過(guò)增加益生菌和減少有害菌調(diào)節(jié)腸道菌群，并降低ICR雄性糖尿病小鼠血液中的甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平。在胰島素抵抗HepG2細(xì)胞中，黃精皂苷（3.07 mg/g）抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性，改善胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)，增加葡萄糖消耗和細(xì)胞內(nèi)糖原含量，并增強(qiáng)己糖激酶和丙酮酸激酶活性。在糖尿病大鼠中，滇黃精總皂苷（0.025 g/kg和0.1 mg/kg，持續(xù)8周）通過(guò)上調(diào)胰島素信號(hào)通路中GLUT4表達(dá)、下調(diào)葡萄糖-6-磷酸表達(dá)、增加肝臟中AMPK和葡萄糖激酶表達(dá)以及增強(qiáng)脂肪組織中PPAR-γ表達(dá)，有效緩解高血糖和高脂血癥。此外，滇黃精總皂苷可促進(jìn)外周組織糖原合成和葡萄糖利用。在T2DM小鼠中，黃精皂苷（0.025～0.100 g/kg，持續(xù)56 d）可改善肝細(xì)胞損傷，減輕肝臟胰島素抵抗，修復(fù)胰島β細(xì)胞，使胰島素正常發(fā)揮生物學(xué)作用，改善口服葡萄糖耐量，促進(jìn)肝糖原合成，增加高密度脂蛋白膽固醇含量，并降低血糖和血脂水平（總甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶）。

黃精酚類(lèi)化合物通過(guò)抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物形成改善糖尿病并發(fā)癥，表明其在預(yù)防糖尿病并發(fā)癥方面具有潛在藥用價(jià)值。從黃精中提取的酚類(lèi)化合物丁香樹(shù)脂酚-二-O-β-D-葡萄糖苷（SOG，25～75 mg/kg，持續(xù)2周）可顯著下調(diào)總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇、極低密度脂蛋白膽固醇、游離脂肪酸、丙二醛、超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶水平以及腎臟膽固醇和甘油三酯水平。此外，SOG治療還降低了糖尿病小鼠的硝基酪氨酸水平并下調(diào)TGF-β1表達(dá)，同時(shí)提高了腎臟總蛋白水平和總抗氧化能力。黃精中的高異黃酮類(lèi)化合物（50 μg/mL）通過(guò)顯著抑制α-葡萄糖苷酶活性抑制葡萄糖攝取，緩解糖尿病癥狀。

由黃精、地黃、丹參、葛根、五味子和甘草組成的新中藥復(fù)方（300 mg/kg?d，持續(xù)4周）可顯著降低糖尿病大鼠的血糖水平、減少食物和水分?jǐn)z入、提高血漿胰島素水平和胰腺中胰島素免疫反應(yīng)細(xì)胞數(shù)量、降低硫代巴比妥酸反應(yīng)物水平、提高比目魚(yú)肌中GLUT4的mRNA水平、增強(qiáng)肝臟中抗氧化酶活性，并顯著增加體質(zhì)量。在T2DM小鼠模型中，黃精和黨參水提物（PRCR，2.5～10.0 g/kg·d，持續(xù)4周）主要通過(guò)上調(diào)IRS1/PI3K/AKT信號(hào)通路和抑制IRS1磷酸化，改善脂質(zhì)代謝紊亂，修復(fù)受損的肝臟和胰腺組織，并減輕胰島素抵抗，其中總膽固醇、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、甘油三酯和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平顯著降低。

潛在抗癌活性

多花黃精凝集素（PCL）可通過(guò)激活caspase依賴(lài)性途徑和線粒體ROS-p38-p53通路，以及阻斷Ras-Raf和PI3K-Akt通路，顯著抑制多種癌細(xì)胞的生長(zhǎng)（包括HeLa、MCF-7、人黑色素瘤A375和L929細(xì)胞）（圖9）。PCL可能以甘露糖特異性方式結(jié)合細(xì)胞表面，隨后內(nèi)化并主要在線粒體上積累。特別值得注意的是，PCL處理（12～48 μg/mL）可調(diào)節(jié)Bax、Bcl-XL和Bcl-2的表達(dá)，進(jìn)而引起A375細(xì)胞線粒體去極化、細(xì)胞色素c釋放和caspase激活。同時(shí)，PCL處理破壞了谷胱甘肽抗氧化系統(tǒng)并誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生活性氧積累，導(dǎo)致A375細(xì)胞中p38–p53通路激活。在人肺腺癌A549細(xì)胞中，PCL（5～80 μg/mL）引起顯著的活性氧生成，并激活MAPK家族成員（ERK、JNK和p38）及NF-κB生存通路。PCL可作為靶向凋亡和自噬通路的潛在抗腫瘤藥物。在PCL誘導(dǎo)的癌細(xì)胞中，自噬與凋亡之間存在復(fù)雜的相互作用。在小鼠纖維肉瘤L929細(xì)胞中，PCL可觸發(fā)TNF-α誘導(dǎo)的凋亡。在MCF-7細(xì)胞中，PCL（12～48 μg/mL）表現(xiàn)出顯著的血凝活性、抗增殖性和甘露糖結(jié)合活性，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)抑制和Caspase介導(dǎo)的凋亡。

圖9 黃精治療癌細(xì)胞的分子機(jī)制

在肺腫瘤移植小鼠模型中，PSP（200 μg/mL）主要通過(guò)TLR4-MAPK/NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮抗癌作用，并提升一氧化氮和細(xì)胞因子水平。除抑制腫瘤生長(zhǎng)外，PSP還通過(guò)改善脾指數(shù)、胸腺指數(shù)、細(xì)胞因子分泌及CD4?/CD8?淋巴細(xì)胞比值發(fā)揮免疫增強(qiáng)效應(yīng)。對(duì)于肝癌細(xì)胞，PSP-1能有效降低線粒體膜電位、損傷細(xì)胞核、使細(xì)胞周期阻滯于G1期、提高內(nèi)源性凋亡通路中Caspase-9和Caspase-3活性，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

在攜帶三陰性乳腺癌（TNBC）的BALB/c雌鼠中，黃精富多糖提取物（PREPS）通過(guò)抑制脾臟造血細(xì)胞擴(kuò)增，同時(shí)顯著增加骨髓中造血干細(xì)胞與祖細(xì)胞及常見(jiàn)淋巴祖細(xì)胞，保護(hù)骨髓造血功能。PREPS（300 mg/kg·d，持續(xù)16 d）通過(guò)維持骨髓造血功能和淋巴再生，在輔助TNBC治療中展現(xiàn)持久抗腫瘤效應(yīng)。黃精根莖富苷組分（10–50 μg/mL）對(duì)A549、HepG2和Caco2癌細(xì)胞系表現(xiàn)出顯著抗增殖活性。其甾體苷類(lèi)可能通過(guò)降低Bcl-2和pro-Caspase-3表達(dá)，同時(shí)增加Bax產(chǎn)生產(chǎn)生作用。分子對(duì)接實(shí)驗(yàn)表明，甾體苷類(lèi)可通過(guò)氫鍵相互作用與Bcl-2蛋白的BH3結(jié)合溝穩(wěn)定結(jié)合。這為開(kāi)發(fā)促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡和自噬死亡通路的治療策略提供了理論基礎(chǔ)。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病改善作用

學(xué)習(xí)記憶過(guò)程主要與復(fù)雜的神經(jīng)病理學(xué)和生化改變相關(guān)。認(rèn)知功能障礙在老年人群中發(fā)生率較高，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。在自然衰老大鼠中，黃精能有效改善認(rèn)知功能，優(yōu)化大腦皮層和海馬區(qū)尼氏體狀態(tài)，改善突觸結(jié)構(gòu)，增加突觸數(shù)量，逆轉(zhuǎn)突觸后密度蛋白95（PSD-95）和突觸素的減少，并通過(guò)BDNF-TrkB信號(hào)通路上調(diào)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）表達(dá)。在雄性小鼠中，PSP（0.5～2.0 g/kg）可提升SOD和GPx活性，減輕腦缺血和氧化應(yīng)激損傷，改善學(xué)習(xí)記憶能力。PSP0、PSP5和PSP9均能顯著改善D-半乳糖損傷小鼠的記憶障礙并防止細(xì)胞死亡，其中PSP5效果最佳。特別值得注意的是，這些蒸制多糖（400 mg/kg·d，持續(xù)60 d）能增加抗氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白表達(dá)，降低炎癥相關(guān)蛋白表達(dá)。

黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的進(jìn)行性退化與帕金森病相關(guān)。在帕金森病小鼠模型中，黃精通過(guò)下調(diào)促凋亡因子（Caspase-3和Fas L）表達(dá)，提高黑質(zhì)和紋狀體中神經(jīng)生長(zhǎng)因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子水平，發(fā)揮強(qiáng)效神經(jīng)保護(hù)作用。含肉蓯蓉、淫羊藿和黃精的蓯蓉精方（CRJ）能顯著提高M(jìn)ES23.5多巴胺能細(xì)胞存活率，抑制細(xì)胞內(nèi)活性氧生成。此外，CRJ通過(guò)減少磷脂酰絲氨酸外化、提高Bcl-2/Bax蛋白表達(dá)比值，阻止MES23.5細(xì)胞凋亡。其他相關(guān)信號(hào)蛋白包括JAK2、STAT3和ERK1/2。在帕金森病小鼠中，PSP（50～200 μg/mL）通過(guò)抑制活性氧、提高還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比值，改善運(yùn)動(dòng)功能缺陷和多巴胺能神經(jīng)元丟失，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。這些效應(yīng)均與Akt/mTOR介導(dǎo)的p70S6K和4E-BP1信號(hào)通路，以及Nrf2介導(dǎo)的NAD(P)H醌氧化還原酶1、谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基、HO-1和調(diào)節(jié)亞基密切相關(guān)。

阿爾茨海默?。ˋD）以β-淀粉樣蛋白聚集導(dǎo)致腦神經(jīng)元變性和喪失為特征，是典型的年齡相關(guān)癡呆和進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病。在Aβ25-35誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞神經(jīng)毒性模型中，PSP能減輕細(xì)胞死亡，提高磷酸化Akt水平，增加Bax/Bcl-2比值，抑制線粒體功能障礙和細(xì)胞色素C向胞質(zhì)釋放，抑制Caspase-3激活，并增強(qiáng)促生存的PI3K/Akt信號(hào)通路。

抗疲勞活性

疲勞是壓力人群的常見(jiàn)癥狀，表現(xiàn)為無(wú)法維持所需或預(yù)期的力量或功率輸出。長(zhǎng)期肌肉疲勞將成為損傷的主要原因。目前臨床上治療疲勞的藥物非常有限，來(lái)自傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的潛在替代方案值得研究。在高強(qiáng)度或力竭運(yùn)動(dòng)中，活性氧的過(guò)量產(chǎn)生可引起氧化應(yīng)激，甚至對(duì)組織造成損害。同時(shí)，調(diào)節(jié)抗氧化酶活性可有效緩解運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和身體疲勞。通過(guò)草藥-成分-疾病-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析，已鑒定出黃精的12種活性成分和156個(gè)候選靶點(diǎn)，其中E2F轉(zhuǎn)錄因子1與PI3K-Akt之間的相互作用可能在抗疲勞效應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

黃精根莖甲醇提取物（1～7 mg/mL）通過(guò)抑制cAMP磷酸二酯酶、提高cAMP水平及增強(qiáng)左心房收縮力（不影響Na?, K?-ATP酶），呈現(xiàn)濃度依賴(lài)性地增加左心房發(fā)育張力。在應(yīng)激誘導(dǎo)的雄性C57BL/6小鼠中，PSP可降低ROS/HPA軸功能亢進(jìn)、延緩炎癥反應(yīng)、預(yù)防抑郁樣行為，并延緩?fù)挥|和神經(jīng)元損傷。由黃精和三七組成的處方PRNR，在負(fù)重力竭游泳制備的疲勞小鼠模型中，通過(guò)促進(jìn)能量代謝和抗氧化能力有效改善肌肉疲勞狀態(tài)。該處方可延長(zhǎng)小鼠力竭游泳時(shí)間，顯著降低血清中乳酸和血尿素氮含量，增加肝糖原和血清乳酸脫氫酶含量，顯著降低丙二醛水平，提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶水平，增加血清肌酸激酶，并提高后肢骨骼肌線粒體中ATP酶及復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ的活性。增強(qiáng)的抗氧化酶活性可顯著延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)耐力并減輕身體疲勞。通過(guò)口服抗氧化劑支持內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，能降低氧化應(yīng)激、減少肌肉損傷并改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

水解多花黃精多糖片段B3（含無(wú)支鏈的1-酮蔗糖和新酮蔗糖系列寡糖）在Vero細(xì)胞培養(yǎng)體系中對(duì)單純皰疹病毒（HSV）表現(xiàn)出抗皰疹活性。對(duì)于HSV，PCP的磷酸化衍生物和硫酸化衍生物比天然PCP及磺?；苌锞哂懈叩囊种苹钚?。在MT-4和CEM細(xì)胞中，PCL通過(guò)血凝活性、抗增殖活性和甘露糖結(jié)合活性展現(xiàn)出典型抗HIV活性。在中國(guó)近期冠狀病毒大流行期間，黃精被用于治療COVID-19患者，因其潛在活性成分可能作用于病毒和癌癥相關(guān)信號(hào)通路的多個(gè)靶點(diǎn)。蒸制PSP可降低有害微生物志賀氏菌（Shigella）的豐度。

對(duì)于益生菌糞乳桿菌（Lactobacillus faecis），滇黃精多糖（PKP）可通過(guò)增強(qiáng)oppA和oppD蛋白表達(dá)有效促進(jìn)群體感應(yīng)系統(tǒng)；增加生物量、生物膜和乙酸產(chǎn)量；并通過(guò)下調(diào)mvK基因表達(dá)、上調(diào)ldh、metE和adh2基因表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生與代謝。蒸制PSP主要通過(guò)增加短鏈脂肪酸（如乙酸、丙酸）和長(zhǎng)鏈脂肪酸（包括順-9,12,15-亞麻酸、順-6-十八碳烯酸和順-9-十八碳烯酸）促進(jìn)有益微生物副擬桿菌（Parabacteroides）和雙歧桿菌（Bifidobacterium）的增殖。此外，多花黃精果聚糖和半乳聚糖也對(duì)雙歧桿菌和乳桿菌菌株具有益生元活性。在T2DM小鼠中，黃精皂苷可降低厚壁菌門(mén)（Firmicutes）及某些菌屬（乳桿菌、腸單胞菌、腸球菌、腸桿菌和毛螺菌科_NK4A136_group）的生長(zhǎng)與豐度，增加腸道中擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes）、雙歧桿菌和乳桿菌的豐度與生長(zhǎng)。簡(jiǎn)言之，滇黃精皂苷和總PKP可改善腸道微生態(tài)，降低擬桿菌門(mén)和變形菌門(mén)的豐度，增加厚壁菌門(mén)的豐度。在免疫抑制小鼠中，經(jīng)過(guò)6次曬干的黃精多糖可顯著增加擬桿菌（Bacteroides）、另枝菌（Alistipes）和未分類(lèi)毛螺菌科（norank_f_Lachnospiraceae）的豐度。通過(guò)枯草芽孢桿菌發(fā)酵的多花黃精天然多糖也能在衰老和免疫抑制小鼠模型中調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)。

黃精的其他健康促進(jìn)作用

骨質(zhì)疏松癥可影響約40%的中國(guó)女性（尤其是50歲以上人群），且其發(fā)病率隨人口老齡化加劇而上升。在大鼠實(shí)驗(yàn)中，PSP可提高骨密度、改善骨小梁排列、增強(qiáng)堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子表達(dá)、下調(diào)骨鈣蛋白、抗酒石酸酸性磷酸酶、血清TNF-α及骨特異性堿性磷酸酶表達(dá)，從而預(yù)防骨質(zhì)疏松。在小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞中，PSP通過(guò)增加β-連環(huán)蛋白核聚集、提升成骨相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)成骨分化。PSP還對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的骨溶解具有預(yù)防保護(hù)作用，并通過(guò)Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路促進(jìn)小鼠成骨細(xì)胞形成、阻斷破骨細(xì)胞生成。在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中，PSP通過(guò)ERK/GSK-3β/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路上調(diào)核β-連環(huán)蛋白、降低糖原合成酶激酶3β水平，促進(jìn)成骨分化。在骨髓來(lái)源的小鼠巨噬細(xì)胞中，PSP通過(guò)調(diào)控27種microRNA表達(dá)、抑制Hippo信號(hào)通路中破骨細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)、提高Limd1（miR-1224靶基因）水平，抑制破骨細(xì)胞生成。

黃精根莖可通過(guò)激活交感神經(jīng)刺激β腎上腺素受體，展現(xiàn)強(qiáng)心作用。在急性心力衰竭大鼠中，PSP發(fā)揮抗氧化和抗炎活性，并抑制心肌細(xì)胞凋亡。補(bǔ)充PSP后，心率、Ca2?-Mg2?-ATP酶、心肌Na?-K?-ATP酶、琥珀酸脫氫酶水平、血清SOD水平、左心室收縮壓、心肌Bcl-2水平及Caspase-3蛋白水平均升高，而左心室舒張末期壓力、血清生化指標(biāo)水平、心肌Bax及cleaved Caspase-3蛋白表達(dá)水平均降低。

黃精還具有保肝作用。在乙醇誘導(dǎo)肝損傷小鼠中，黃精水提物顯著抑制乙醇引起的轉(zhuǎn)氨酶活性升高，減輕肝臟組織病理?yè)p傷，降低總膽紅素和甘油三酯水平，減少肝臟氧化應(yīng)激，增加Nrf2及其下游抗氧化基因表達(dá)水平，促進(jìn)肝臟Nrf2核轉(zhuǎn)位，并通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2/ARE通路抑制NOX1、p67phox、gp91phox和CYP2E1的mRNA水平。PSP通過(guò)抑制過(guò)度細(xì)胞焦亡和逆轉(zhuǎn)NLRP3/GSDMD信號(hào)通路基因表達(dá)上調(diào)，對(duì)膿毒癥急性肝損傷發(fā)揮保護(hù)作用。在膿毒癥小鼠中，PSP治療顯著降低48 h死亡率，減輕肝臟組織病理?yè)p傷，降低中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)標(biāo)志物活性，并降低天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）、轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、堿性磷酸酶（ALP）、總膽紅素（TBIL）、TNF-α、IL-6、IL-18和IL-1β等肝功能指標(biāo)水平。在非酒精性脂肪肝大鼠中，酒蒸滇黃精根莖水提物顯著抑制血清肝功能指標(biāo)（丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇）升高，降低肝臟總膽固醇和甘油三酯含量，上調(diào)肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1表達(dá)，下調(diào)解偶聯(lián)蛋白-2表達(dá)，降低高密度脂蛋白膽固醇，抑制肝臟腫大（不影響攝食），并抑制丙二醛升高及線粒體中SOD、GPx、ATP合酶和復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ的降低。作為線粒體調(diào)節(jié)劑/營(yíng)養(yǎng)素，酒蒸滇黃精水提物通過(guò)促進(jìn)線粒體功能、抑制肝細(xì)胞Caspase-9、Caspase-3和Bax表達(dá)升高，以及抵抗肝細(xì)胞Bcl-2和線粒體細(xì)胞色素c表達(dá)降低，改善線粒體功能障礙并緩解非酒精性脂肪肝。在雄性大鼠研究中，黃精-當(dāng)歸混合物通過(guò)保護(hù)線粒體超微結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)β-氧化基因表達(dá)、改善線粒體氧化應(yīng)激和能量代謝，顯著控制代謝功能障礙相關(guān)脂肪肝病。

在人腎（HK-2）細(xì)胞中，滇黃精多糖（PKP）和水提物通過(guò)增加代謝活性、緩解形態(tài)損傷、減輕線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及調(diào)節(jié)GSK-3β/Fyn/Nrf2通路，有效解毒并預(yù)防鈾誘導(dǎo)的腎毒性?；倍?枸杞-黃精混合物（2～4 g/kg）可改善阿霉素腎病大鼠的整體狀態(tài)、腎臟形態(tài)、蛋白尿和腎小球硬化，其主要通過(guò)增加nephrin表達(dá)、抑制NF-κB信號(hào)通路（下調(diào)磷酸化NF-κB p65、p-IκBα、Bax、cleaved Caspase-3和細(xì)胞色素c）改善腎功能損傷?？傮w而言，PKP和滇黃精水提物在鈾中毒防治方面具有應(yīng)用前景。

黃精水提物（PSAE）通過(guò)使睪丸重量恢復(fù)正常、修復(fù)受損睪丸組織、降低精子畸形率、提高精子存活率、提升睪酮水平、減少活性氧及抑制睪丸細(xì)胞凋亡，對(duì)氯化鎘誘導(dǎo)的小鼠睪丸損傷產(chǎn)生強(qiáng)大保護(hù)作用。此外，PSAE顯著降低睪丸細(xì)胞中Caspase-1、IL-1β、Caspase-3、Caspase-9、NLRP3和細(xì)胞色素c等相關(guān)基因表達(dá)水平，特別通過(guò)硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）-NLRP3-Caspase-1信號(hào)通路調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激，并通過(guò)CytC-Caspase-9-Caspase-3通路抑制線粒體途徑凋亡。

在糖尿病大鼠中，滇黃精提取物通過(guò)減少炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、降低傷口邊緣葡萄糖含量、減少皮膚和血漿中炎癥因子（TNF-α、IL-6、IL-2和IFN-γ）及促進(jìn)血管生成，提高皮膚傷口愈合率。經(jīng)滇黃精提取物治療后，新生血管數(shù)量增加，表皮和真皮增厚。該提取物還能通過(guò)Nrf2/HO-1信號(hào)通路有效緩解糖代謝紊亂引起的微環(huán)境污染并誘導(dǎo)抗氧化活性，從而抵消內(nèi)源性皮膚損傷和隱性損傷。PCP（64 mg/kg）顯著緩解身體肌肉和器官重量減輕，抑制血清免疫球蛋白水平下降和促炎因子IL-6升高，并通過(guò)調(diào)節(jié)自噬-溶酶體和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)對(duì)化療誘導(dǎo)的肌肉萎縮產(chǎn)生抗萎縮作用。

在血虛證小鼠中，蒸制PSP可增加外周血細(xì)胞、恢復(fù)脾小梁結(jié)構(gòu)，并將造血細(xì)胞因子促紅細(xì)胞生成素（EPO）、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）、TNF-α和IL-6逆轉(zhuǎn)至正常水平。RNA-seq顯示PSP調(diào)控的差異表達(dá)基因主要參與造血和免疫調(diào)節(jié)信號(hào)通路。研究表明PSP主要通過(guò)調(diào)節(jié)JAK1-STAT1通路發(fā)揮補(bǔ)血作用，并提升造血細(xì)胞因子水平。

在腹膜炎誘導(dǎo)的小鼠中，多花黃精果寡糖改善肺細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷。在急性肺損傷大鼠模型中，PSP減輕肺部病理變化，抑制髓過(guò)氧化物酶活性，降低中性粒細(xì)胞比率，減少支氣管肺泡灌洗液中炎癥因子水平，降低丙二醛水平，并改變肺組織中TLR4、髓樣分化蛋白88（Myd88）、p-IKB-α/IKB-α和p-p65/p65蛋白的表達(dá)。生品和蜜炙PCP對(duì)肺損傷小鼠均顯示保護(hù)作用，其機(jī)制可能與通過(guò)NF-κB和AMPK-Nrf2通路的抗氧化和抗炎活性密切相關(guān)，其中蜜炙PCP效果優(yōu)于生品。

抑郁癥發(fā)病機(jī)制與活性氧產(chǎn)生、鈣蛋白酶系統(tǒng)和NOD樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體激活密切相關(guān)。PSP通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激-鈣蛋白酶-1-NLRP3信號(hào)軸發(fā)揮抗抑郁作用，可預(yù)防慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激（CUMS）誘導(dǎo)的鈣蛋白酶系統(tǒng)變化，抵抗Nrf2和NLRP3信號(hào)通路，最終減少抑郁樣行為。PSP給藥顯著逆轉(zhuǎn)LPS誘導(dǎo)的鈣蛋白酶-1、NLRP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白、Caspase-1、cleaved-Caspase-1、離子鈣結(jié)合適配器分子1、ERK磷酸化、NF-κB和膠質(zhì)纖維酸性蛋白表達(dá)升高，同時(shí)提升鈣抑素、第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源物（PTEN）、視交叉上核晝夜振蕩蛋白和核因子E2相關(guān)因子2表達(dá)，并減少促炎細(xì)胞因子釋放。

Bioactive phytochemicals and associated multifunctional health-promoting effects of Polygonati Rhizoma

Shuzhen Wanga,b,1, Feng Hea,b,1, Yunli Xiaoa, Fu Xianga, Lan Luc, Wei Wua, Chi-Tang Hod, Shiming Lia,d,*

a College of Biology and Agricultural Resources and Li Shizhen College of Traditional Chinese Medicine, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China

b Hubei Key Laboratory of Germplasm Improvement and Utilization of Genuine Medicinal Materials in Dabie Mountains, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China

c School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

d Department of Food Science, Rutgers University, New Brunswick 08901, USA

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Polygonati Rhizoma, a functional food and a traditional Chinese medicine broadly used in China and several Southeast Asia countries, possesses effective health-promoting activities. Prepared from 3 plants in Polygonatum genus (Polygonatum kingianum, Polygonatum sibiricum, and Polygonatum cyrtonema), Polygonati Rhizoma has drawn increasing attention due to its remarkable immune-enhancing and metabolic regulatory activities in recent years. In this review, we summarized the updated research of chemical constituents and biological activities of Polygonati Rhizoma, especially the metabolic regulation, immunomodulatory effects, and anti-fatigue activities, aiming to provide a comprehensive understanding, broaden the usage and promote more in-depth exploration of Polygonati Rhizoma as a functional food.

Reference:

WANG S Z, HE F, XIAO Y L, et al. Bioactive phytochemicals and associated multifunctional health-promoting effects of Polygonati Rhizoma[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250126. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250126.

翻譯： 林安琪 （實(shí)習(xí)）

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：攝圖網(wǎng)

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