广东省人民医院/澳门科技大学揭示：冬虫夏草重要多糖研究进展-糖原含量及其精细结构测定

本项研究由广东省人民医院王亮教授团队和澳门科技大学张伟教授团队共同完成，首次明确了冬虫夏草中糖原颗粒的存在，并准确测定了糖原含量及其精细结构，为冬虫夏草后续深入的生理功能研究提供了重要的结构基础，也为冬虫夏草营养价值的深入挖掘提供了新的方向。研究成果发表在中科院一区Top期刊International Journal of Biological Macromolecules。

1、研究背景

冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）作为一种珍贵的药用真菌，它与人参、鹿茸并列为三大补品。野生冬虫夏草主要分布于中国西南的青藏高原，以及不丹和尼泊尔的喜马拉雅地区。由于野生冬虫夏草生长缓慢，生产能力有限，人工养育冬虫夏草则成为野生冬虫夏草很好的替代品。对于人工养育冬虫夏草有效活性成分的研究，可以更好的促进培养的冬虫夏草的商业化使用。根据古代中医典籍中记载，冬虫夏草性味甘平，补肾益肺、止血化痰，用于肾虚精亏，阳痿遗精，腰膝酸痛，久咳虚喘，劳嗽咯血。现代科学研究表明，冬虫夏草具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗糖尿病以及抗癌等药理作用。冬虫夏草的主要化学成分包括多糖、蛋白质以及小分子的核苷酸、氨基酸、脂肪酸和微量元素，其中细胞内多糖（IPS）和细胞外多糖（EPS）在冬虫夏草中含量丰富。在本研究中，我们成功提取冬虫夏草的糖原并首次详细测定了其含量及精细结构。糖原广泛分布于原核和真核生物，具有重要的生物学功能，与能量代谢、血糖稳态、衰老等多种重要功能相关。糖原是高度分支的葡聚多糖，其葡萄糖残基主要由α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接。在结构上，糖原分为三级结构：1）链长分布；2）直径范围在20-50 nm的β粒子；3）直径约为300 nm的α粒子。糖原β粒子聚集成为糖原α粒子，在透射电子显微镜下呈现花椰菜状的外观。

2、实验方法和结果

冬虫夏草中糖原的提取

在这项研究中，我们使用超高速离心和蔗糖梯度纯化方法对冬虫夏草多糖进行提取、分离和纯化，流程如图1所示。

图1 超高速蔗糖梯度离心法提取冬虫夏草中糖原的过程示意图。

冬虫夏草中糖原含量测定和结构表征

使用GOPOD试剂盒量化新鲜冬虫夏草中糖原含量为1.03±0.43%，通过SEC、FACE以及TEM表征冬虫夏草多糖的粒度分布、链长分布以及形貌特征，明确其为糖原。实验结果明，冬虫夏草糖原在透射电子显微镜下呈现经典的玫瑰花状（图2），这种结构与肝糖原非常类似。糖原粒径平均值为37.63±0.57 nm，平均链长为12.47±0.94 DP（图3）。除此之外，DMSO处理后的冬虫夏草糖原α粒子一定程度上分解为β粒子（图3）。另外，糖原平均链长分布从4-25 DP不等（图4），这与之前报道的糖原链长分布范围相比较窄。该项研究主要对人工繁育冬虫夏草中糖原的含量与结构进行描述，当然，不同的生命周期和培养条件下的虫草糖原为了满足特定功能需求可能具有结构差异性，需要进一步深入研究。

图2 透射电镜下冬虫夏草糖原颗粒的形态。（A） DMSO处理前糖原颗粒的TEM图像。（B） DMSO处理后糖原颗粒的TEM图像。典型的玫瑰花状α粒子和小球形β粒子用红色箭头标记。比例尺为100 nm。

图3 冬虫夏草提取的糖原分子大小的SEC重量分布。（A）糖原颗粒大小分布示意图。蓝色曲线表示DMSO处理前的样品，红色曲线表示DMO处理后的样品。W表示DMSO处理前的样品。D表示DMSO处理后的样品。（B）DMSO处理前后糖原颗粒平均半径大小的直方图。蓝色柱代表DMSO处理前的样品。红色柱表示DMSO处理后的样品。DMSO处理前后糖原的平均Rh有统计学差异（*，P值<0.05）。

图4冬虫夏草糖原颗粒的链长分布。（A） 链长分布的对数图。（B） 以摩尔百分比表示的链长分布。DP：聚合度。

图5 论文首页

论文信息

题目：Fractional extraction and structural characterization of glycogen particles from the whole cultivated caterpillar fungus Ophiocordyceps sinensis

译名：人工培育冬虫夏草糖原颗粒的提取和结构表征

期刊：International Journal of Biological Macromolecules

IF：8.02

发表时间：2023年

通讯作者：张伟、王亮

第一作者：刘清华、张玉东

通讯作者单位：广东省人民医院、澳门科技大学

转自：“如沐风科研”微信公众号

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