灵芝多聚糖在创面修复中的应用
摘要
关键词
灵芝;壳聚糖;葡聚糖;多聚糖;创面修复
正文
灵芝,中药名,为多孔菌科真菌赤芝的干燥子实体。灵芝在我国用药历史悠久,现在科学研究中也证实了,灵芝具有广泛的药理活性,包括灵芝多糖具有免疫调节、降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老及抗肿瘤作用;三萜类化合物能净化血液,保护肝功能;灵芝多种制剂分别具有镇静、抗惊厥、强心、抗心律失常、降压、镇咳平喘作用;此外,灵芝还有抗凝血、抑制血小板聚集及抗过敏作用。[1] 灵芝发育后期弹射释放出来的种子,生物学上称为担孢子。灵芝孢子是灵芝的精华部分,由于其功效是灵芝子实体的60-70倍,所以近年来人们对灵芝孢子的研究尤为重视,尤其从细胞壁中提取的灵芝甲壳素(几丁质)制得的壳聚糖以及灵芝葡聚糖极具药用价值。但是灵芝孢子的外部包裹了两层坚韧的外壁,一般的物理、化学方法很难将其打破,因此限制了对其化学组成和生物活性成分的认识。近年来,一些有效的破壁技术的成熟促进了对灵芝孢子中生物活性成分的提取和药用价值的研究。有研究证明经过破壁处理后,灵芝孢子中的化学成分更容易被提取出来。[2] 本文总结灵芝来源的多聚糖(β-葡聚糖、甲壳素、壳聚糖等多糖)在创面修复中的作用及其优点,以及灵芝多聚糖在创面修复中的临床应用案例。
1 壳聚糖应用及灵芝来源壳聚糖研究
1.1 壳聚糖医药方面的应用
壳聚糖是多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物,而甲壳素在自然界分布广泛,在虾蟹等海洋节肢动物的甲壳、昆虫的甲壳、菌类和藻类细胞膜、软体动物的壳和骨骼及高等植物的细胞壁中存在大量甲壳素。国家药典(四部)中规定,壳聚糖用于药用辅料,崩解剂,增稠剂等。[3] 壳聚糖生物相容性和生物可降解性良好,作为药物载体可以稳定药物中的成分,促进药物吸收,根据其分子量大小对成膜性影响较为突出。[4]除此之外,壳聚糖还具有抗菌性和止血凝血作用。
1.1.1壳聚糖抑菌性机理:
①膜外作用,大分子量的壳聚糖可吸附在细菌细胞表面,形成一层膜,阻止细胞内营养输送。其次壳聚糖自带胺基具有正电荷,与细菌细胞膜表面的负电荷相互作用,改变了细菌细胞的通透性,从而导致细菌死亡
②膜内作用,小分子量的壳聚糖穿透细菌膜,进入细胞内,与细胞内负电荷物质(蛋白质、核酸等)结合,影响细菌的如DNA复制和蛋白质合成等生理功能,导致其死亡。同时壳聚糖还能激活细菌本身的的几丁质酶活性,当壳聚糖浓度到达一定浓度,细菌的几丁质酶被过分表达,导致对其自身细胞壁几丁质的降解,从而损伤细胞壁直至死亡。
③螯合作用,壳聚糖作为一种螯合剂,选择性的螯合细菌生长关键的金属离子,从而抑制生长。[5]
壳聚糖抑菌机理分类
1.1.2 壳聚糖止血和凝血机理:
甲壳素与壳聚糖可引起血小板聚集以及加速生成凝血酶,加之壳聚糖自身的物理性能(负电荷)——非特异性膜黏粘附性对止血和凝血有帮助。[6]
1.2 灵芝壳聚糖应用研究
1.2.1 灵芝壳聚糖优势
国外文献作者Simona Savin等人发表的灵芝菌壳聚糖制剂的抗氧化、细胞毒性和抗菌活性研究中提到[7]:
①降低过敏反应概率。虾蟹壳来源的壳聚糖是从甲壳动物废弃物中提取甲壳素和壳聚糖,虽然大规模受控生产,即使它们具有无毒、极性化合物和生物活性聚合物的性质。尽管如此,虾蛋白肌球蛋白的存在削弱了生物医学的应用,可能会引起高度敏感的人过敏反应。因此,我们通过从灵芝中提取的壳聚糖来解决这个问题,作为替代来源。灵芝中含200多种生物活性,提取的多糖在人体和大鼠中均无不良反应。
②分量小。灵芝来源的壳聚糖分子量低于虾壳壳聚糖,从其他食用菌中提取的壳聚糖也有相同的结论,与甲壳动物壳聚糖相比,这个特性赋予了真菌类壳聚糖较好的理化和生物学特性,溶解性、机械性。也由于低分子量的壳聚糖增加了游离氨基的数量,同时也具有较好的抗菌能力。
1.2.2 灵芝壳聚糖制备难度
有别于一般植物的的细胞壁是纤维素,真菌类细胞壁主要是甲壳素(几丁质)组成,灵芝孢子是双壁结构,有两层细胞壁,其紧密又坚韧极难分解提取, 因此限制了人们对其开发利用。为了充分利用灵芝中的壳聚糖,我们将对灵芝孢子内有效物质进行破壁提取。可复佳灵芝壳聚糖采用低温破壁技术,利用高强度的振动,使物料在磨内受到高加速度撞击、切搓,可在极短时间内达到理想的粉碎效果从而使孢子粉的外壳(几丁质)破裂,确保破壁率>95%。孢子粉破壁后易氧化,因此低温破壁环境(-20℃)防止灵芝孢子粉中不饱和脂肪的氧化,使得产品过氧化值不超过0.08%。

洋葱表皮细胞(网络图) 菌类几丁质(网络图)
菌类几丁质(网络图)
灵芝壳聚糖具有壳聚糖生物相容性、成膜性、抑菌性以及止血凝血共性功效特点,同时还优于传统甲壳类壳聚糖分子量小、低敏性特点, 为创面修复、覆盖和护理,提供了良好的微环境基础。
2 灵芝β-葡聚糖及灵芝多糖的应用研究
灵芝多糖是由三股单糖链构成的、具有螺旋状立体构形(三级结构)的葡聚糖,其单糖间糖苷键连接有1,3、1,4和1,6数种。大多为β型结构,少数为α-型结构。α-型多糖没有药理活性(药效)。多糖的药理活性与单糖间糖苷键的结合形式有关。单糖间以β-1,3、1,6或β-1,4、1,6-糖苷键连接是有效的即具有药理活性,而纯 β-1,4-糖背键连接的则没有药理活性。此外,多糖的药理活性还与其立体构形有关,若螺旋形立体结构被破坏,其活性则大大下降。淀粉、纤维素、糊精也是多糖,但其构形与灵芝多糖(或其他真菌多糖)不同。淀粉、纤维素等多糖没有螺旋形立体结构,单糖间的连接全是β-1,4-连接。纤维素是β-型多糖,淀粉、糊精是α-型多糖。由于其构形不同,所以淀粉、糊精、纤维素都没有药理活性。以下对灵芝β-葡聚糖及灵芝多糖药理活性展开叙述。
2.1 灵芝多糖在人皮肤成纤维细胞中抗氧化能力[8]
张佳婵等做的实验,实验证明GLP(灵芝多糖)对人皮肤成纤维细胞有抗氧化能力,通过通过检测超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力与VC对照,可说明GLP对HSF细胞(人皮肤成纤维细胞)有一定积极保护作用,伤口愈合修复过程中,成纤维细胞起着十分重要的作用,成纤维细胞通过有丝分裂增殖合成和分泌大量的胶原纤维和基质成分,与新生毛细血管等共同形成肉芽组织,填补伤口组织缺损,为表皮细胞的覆盖创造条件。
数据图表引用文献[8]
实验操作:先加入H2O2刺激2h后,每孔加入100μL样品培养24h对比抗氧化因子的活力
结论:GLP I组GSH-Px活力为Model组的7.56 倍,且3 种灵芝多糖处理后的GSH-Px水平均高于阳性对照VC。
2.2灵芝提取物的镇痛抗炎作用[9]
杨文宝,黄秋菊等人做的实验,结论为灵芝实体提取物对炎症实验动物模型具有显著的镇痛抗炎作用。
2.2.1镇痛实验一,醋酸扭体法(化学刺激)
实验方法:对健康小鼠连续给药注射5天,然后注射醋酸溶液后各组表现出的扭体反应(腹部收缩内凹、伸展后肢、臀部抬高、蠕行)的时间及小鼠15分钟内的扭体次数,便于对药物的镇痛作用进行评价。
图表根据文献[9]数据制得
结论:实验表明,两种灵芝实体提取物对醋酸引起的疼痛均有显著作用,水提取物组的镇痛优于阿司匹林组。
2.2.2 镇痛实验二,热板法(物理刺激)
实验方法:将小鼠放在热板仪上,从把小鼠放人热板仪到出现舔足现象的时间(s)作为该鼠的痛阈值。连续灌胃5天,最后一次给药分别在2 h后测定各鼠痛阈值。
图表根据文献[9]数据制得
结论:实验表明,灵芝水提取物对提高小鼠的痛阈值有显著作用,与阿司匹林的镇痛作用相当。
2.2.3 抗炎实验,小鼠耳廓肿胀
实验方法:连续灌胃5 天,最后一次给药1 h后,涂二甲苯0.02 ml于小鼠右耳两面致肿,以左耳不涂为正常作为对照。沿耳廓基线剪下双耳,用9 mm打孔器在左、右耳廓相同部位打一圆片,分别置于电子天平上称重,记录数据。
图表根据文献[9]数据制得
结论:实验表明,灵芝提取物对二甲苯所致炎性水肿有显著性抑制作用,且其醇提取物优于阿司匹林。
疼痛和炎症是创面修复过程中最常见的症状,疼痛是痛觉感受器受到刺激而产生兴奋信号,经传人神经到达大脑皮层所引起的一种不舒适的感觉。上诉实验表明灵芝实体提取物对不同理化因素刺激引起的疼痛均有良好的镇痛效果,在临床上可用于消减炎症反应引起的疼痛。炎症是具有血管系统的活体组织对损伤因子所发生的防御反应,红、肿、热、痛和功能障碍是其局部临床表现的特征。在炎症初期,血管受到理化因素的刺激,血管内皮组织间隙扩大,血管壁通透性增高,白细胞和蛋白质等成分渗出到组织间隙,造成组织肿胀[10]。上诉实验表明灵芝实体提取物能显著抑制二甲苯致小鼠耳廓肿胀的炎症反应,体现了其较好的抗炎作用。
3 结论与展望
在追求绿色天然安全有效的今天,将历史悠扬、始于天然的灵芝应用在化妆品领域非常广泛,但其灵芝除此之外还极具有药用价值,因此具有高开发潜力和强功效性质。就目前来看,市场上对灵芝化妆品的功效性研究主要都集中在抗衰老方面,应该加大对灵芝其他功效上的研究。可复佳进一步扩展市场,针对灵芝的功效性,扩大研究范围和应用范围。在科研上系统化开展灵芝化妆品的研究,借鉴其在保健食品、药品应用中的研究背景、理论等,为灵芝化妆品的开发和应用提供理论基础和试验数据,然后将其研究进行跨学科结合,与生物工程、医药工程、皮肤科研等相结合,完成在医疗器械中的应用,开发出关于灵芝来源的用于创面覆盖和护理的生物敷料。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,灵芝来源多聚糖生物敷料将开展更多的研究,挖掘灵芝多聚糖的临床应用价值,进一步推动市场创新发展与转化。
[参考文献]
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[4] 关志宇主编,药物制剂辅料与包装材料,中国医药科技出版社,2017.01,143-145
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[6] 周舒毅,朱敏等,高分子止血材料研究进展[J] 中国塑料,2022(Vol. 36,No. 7)74-84
[7] Simona Savin, Oana Craciunescu, Antioxidant, Cytotoxic and Antimicrobial Activity of Chitosan Preparations Extracted from Ganoderma Lucidum Mushroom, Chemistry & Biodiversity
[8] 张佳婵,邵卿,王倩,王昌涛,等.灵芝菌丝体多糖对人皮肤成纤维细胞氧化应激损伤的防护机制[J],食品科学,2020(41):174-183
[9] 杨文宝,黄秋菊,梁彩梅,刘海燕,赵善民灵芝实体提取物对实验性炎症的镇痛抗炎作用的观察[J].右江民族医学院学报,2015,37(6):769-771。
[10] 李兰芳,李存满,张勤增,等.苜蓿提取物抗炎镇痛作用的实验研究[J].河北医药,20lO,32(7):789—791.
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