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本文所选用的芜菁(Brassica rapa L.)和玛咖(Lepidium meyenii Walp.)植物材料均来自西藏地区。玛咖最初于2003年从南美秘鲁引进至中国云南,并于2010年前后引种至西藏地区,而西藏芜菁(俗称芫根)则是青藏高原地区传统的药、食、饲三用作物,具有悠久的种植历史。目前,国内外关于玛咖生物学功能的研究较多,主要集中在提高性功能、促进生育能力、抗疲劳等方面,而对西藏芜菁的研究相对较少。多糖是这两种高原作物次生代谢产物的重要组成部分,目前被认为是其发挥生物学功效的主要物质基础之一。本文采用传统的水提醇沉法从芜菁和玛咖块茎中获得粗多糖,进一步分离纯化得到芜菁多糖和玛咖多糖样品。采用高分辨凝胶渗透色谱(HPGPC)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术手段对两种多糖的物理特性进行比较研究;采用糖基组成分析、甲基化分析、红外光谱、气质联用(GC-MS)和核磁共振(NMR)等手段对其化学结构进行比较研究。同时,采用小鼠负重游泳试验模型评价和比较其抗疲劳生物学功效。此外,构建H2O2诱导的PC12细胞体外抗氧化评价模型,比较两者的抗氧化能力;并采用蛋白免疫印迹和细胞免疫荧光技术,考察其对特异蛋白Bax和Bcl-2表达水平的影响。主要研究内容与结果如下:(1)采用常规技术、在相同条件下获得精制的芜菁多糖和玛咖多糖,试样纯度分别为94.61%和99.20%(以试样干基计),得率分别为0.94%和1.06%(以原料干基计)。芜菁多糖的重均分子量(Mw)为193.18 kDa,玛咖多糖的Mw为 793.5 kDa。(2)糖基组成分析结果表明,芜菁多糖和玛咖多糖均为富含半乳糖醛酸(D-GalA)的酸性多糖。芜菁多糖中检出7种糖基,其摩尔百分比(moL,%)为,半乳糖醛酸(D-GalA):甘露糖(D-Man):阿拉伯糖(L-Ara):半乳糖(D-Gal):葡萄糖(D-Glc):鼠李糖(L-Rha):葡萄糖醛酸(D-GlcA)=67.73:17.19:10.20:3.19:1.11:0.34:0.23;玛咖多糖中检出6种糖基,其摩尔百分比(moL,%)为,D-GalA:D-Glc:L-Ara:D-Man:D-Gal:L-Rha= 35.07:29.98:16.98:13.01:4.21:0.75。芜菁多糖中D-GalA含量(67.73%)几乎是玛咖多糖(35.07%)的两倍,但D-Glc含量很低(1.11%);而玛咖多糖中D-Glc含量高达29.98%,但未检出D-GlcA。甲基化分析、GC-MS以及NMR等研究结果表明,芜菁多糖主要通过β-1,3,6-GalpA和β-1,3-Galp(A)通过1,3糖苷键连接形成化学骨架,而玛咖多糖则主要通过β-1,3-Galp/GalpA、β-1,3-Glcp和α-1,3-Manp通过1,3糖苷键连接形成化学骨架。(3)芜菁多糖与玛咖多糖在所试剂量范围内均表现出良好的抗疲劳活性。小鼠负重游泳试验数据显示,与正常组(前5 min平均游泳速率为10.31 ±4.54 cm/s,游泳总时长为46.56±29.67min)相比,芜菁多糖中剂量(50mg/kg.bw/d)效果不显著(p>0.05),高剂量(100 mg/kg.bw/d)能显著提高平均游泳速率(15.15±3.25cm/s,p<0.05),并显著延长游泳总时长(106.10±42.00min,p<0.05)。玛咖多糖的抗疲劳活性强于芜菁多糖,中剂量即表现出显著效果(p<0.05),高剂量极显著地提高了平均游泳速率(17.21±5.21 cm/s,p<0.01)和游泳总时长(171.67±69.68 min,p<0.01)。小鼠血生化分析结果表明,与正常组小鼠相比,芜菁多糖高剂量能显著提高GSH-Px活力(p<0.05);玛咖多糖中、高剂量组能显著(p<0.05)和极显著(p<0.01)地提高GSH-Px活力。而两种多糖对SOD酶活力的影响未表现出统计学上的差异(p>0.05)。芜菁多糖和玛咖多糖均具有降低小鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)活力的作用,与正常组相比,芜菁多糖高剂量极显著地降低了小鼠血清LDH活力(p<0.01);玛咖多糖中剂量显著降低LDH活力(p<0.05),高剂量极显著降低LDH活力(p<0.01)。此外,两种多糖均能显著降低小鼠血清中乳酸(LA)、尿素氮(BUN)和丙二醛(MDA)等代谢废物的水平,其中,芜菁多糖表现出优于玛咖多糖的降LA效果,但降BUN的效果不如玛咖多糖,降MDA的作用相近。对能量物质的影响,与正常组相比,各给药组小鼠的肌糖原含量差异不明显,肝糖原含量随着多糖剂量增大呈下降趋势(p>0.05)。(4)在H2O2诱导的PC12氧化损伤细胞模型中,高浓度(10~80 μg/mL)的芜菁多糖和玛咖多糖对细胞均表现明显的增殖抑制作用,而低浓度(0.001~1.0μg/mL)时则表现出一定的保护作用。在相同浓度范围(0.001~1.0 μg/mL)内,玛咖多糖对PC12细胞的保护作用强于芜菁多糖。在此体外评价的细胞模型中,还观察到两种多糖均可上调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。综上研究表明,芜菁多糖和玛咖多糖在糖基组成和化学骨架上存在一定差异,均在整体动物试验中表现出良好的抗疲劳作用,并在细胞试验中表现出良好的抗氧化生物活性。总体而言,玛咖多糖的抗疲劳功效略优于芜菁多糖。