棗中環(huán)磷酸腺苷的研究進(jìn)展

楊芳媛　趙智慧　趙 錦　郭金堂　劉孟軍，4*

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)中國棗研究中心， 河北 保定 071000)(2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071000)(3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)山區(qū)研究所， 河北 保定 071000)(4 北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 昌平 102206)

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棗中環(huán)磷酸腺苷的研究進(jìn)展

楊芳媛1趙智慧1趙 錦2郭金堂3劉孟軍1，4*

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)中國棗研究中心， 河北 保定 071000)(2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071000)(3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)山區(qū)研究所， 河北 保定 071000)(4 北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 昌平 102206)

環(huán)磷酸腺苷是重要的生物活性物質(zhì)，對增強(qiáng)人體抵抗力以及抑制癌細(xì)胞生長等有重要作用。在目前已測動植物中，棗中環(huán)磷酸腺苷含量最高。對棗環(huán)磷酸腺苷檢測方法、提取方法以及合成代謝關(guān)鍵基因進(jìn)行了綜述，有助于棗產(chǎn)業(yè)開發(fā)以及將為果實(shí)分子育種提供科學(xué)依據(jù)。

棗； 環(huán)磷酸腺苷； 代謝

棗(Ziziphus jujuba Mill.)是藥食同源植物，鼠李科棗屬[1]，原產(chǎn)中國，種植歷史悠久。據(jù)報(bào)道，棗中環(huán)磷酸腺苷( cAMP )含量是所有已知動植物材料中最高的[2]。而且cAMP是棗果中最重要的生物活性物質(zhì)，并且具有調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝[3]、降血糖、抑制癌細(xì)胞生長等顯著作用[4-5]。因此棗cAMP功能性產(chǎn)品開發(fā)具有重要的市場價(jià)值。

1　棗中cAMP檢測方法

天然的cAMP無毒副作用，商業(yè)價(jià)值較高，因此，cAMP的檢測與分離現(xiàn)階段研究較為廣泛[6]。

1957年， Sutherland 從哺乳動物的組織中發(fā)現(xiàn)了cAMP[7-8]。Cyong J等人采用薄層色譜法檢測出棗果中cAMP。在化學(xué)反應(yīng)中，利用薄層色譜觀察原料斑點(diǎn)的逐步消失來判斷反應(yīng)是否完成[9]。此試驗(yàn)證明，棗果完熟期cAMP含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他時期。但是此操作繁瑣且時間長、靈敏度低。

在此之后，劉孟軍和王永蕙對棗和酸棗等14種植物的cAMP進(jìn)行了研究，采用競爭蛋白結(jié)合法和酶聯(lián)免疫吸附法，抗體與酶復(fù)合物相結(jié)合，并通過顯色來檢測，具有靈敏度高、用樣少等特點(diǎn)[10]。測定結(jié)果表明，棗和酸棗含量明顯高于其他植物，并且山西木棗成熟果肉中含量最高。但是此方法造價(jià)比較高，試劑要求也更嚴(yán)格。

隨著分析儀器的逐漸更新，高效液相色譜在產(chǎn)物分析中逐漸體現(xiàn)出優(yōu)勢，其優(yōu)點(diǎn)為微量、快速、高效。史紅梅等人利用高效液相色譜，創(chuàng)建了有效方法來測定棗汁中cAMP含量，其色譜條件是：應(yīng)用Shim-PackVP-ODS 色譜柱，檢測波長為260 nm，流動相是甲醇與0. 1mol/L磷酸二氫鉀緩沖液，體積比為30 ：70，流速為0.6 ml/min，回收率101. 5%[11]。目前，高效液相色譜法被廣泛應(yīng)用。

2　棗中cAMP提取方法

由于大棗中 cAMP含量豐富，近年來從棗中提取 cAMP 的相關(guān)的研究較多。JC Cyong 等率先從棗中分離出cAMP，利用離子交換柱法并優(yōu)化了該分離提取工藝[9]。李明等對離子交換樹脂提取法進(jìn)行改進(jìn)，將6步縮減到3步，并將樹脂轉(zhuǎn)型，將氯型轉(zhuǎn)變成羥基型樹脂，分離效果比較好。米東等采用硅膠柱層析法進(jìn)一步純化分離，首次使國產(chǎn)離子交換樹脂代替進(jìn)口，大大降低了成本[2]。

王向紅將棗果中cAMP的不同提取方法進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示，水浴法提取效果最好。此試驗(yàn)步驟為：用沸水將樣品溶解于500 ml容量瓶中，再冷卻，60 ℃水浴48 h后定容[12]。之后，又有人對超聲法進(jìn)行了優(yōu)化。蔣勱博建立一種基于超聲波輔助提取紅棗中cAMP的方法。結(jié)果測出cAMP 最佳提取參數(shù)：料液比為 1: 15. 5、處理時間為 11.7 min、超聲波功率為 314 W，提取率高達(dá) 96. 80%[13]。高喬軍等采用微波-超聲波輔助提取金絲小棗的cAMP，得到了提取最佳參數(shù)：料液比為1: 8，超聲處理溫度為20 ℃、超聲時間21 min、超聲功率300 W，微波功率440 W、微波時間64 s，極大提高了cAMP 提取率，提高了棗的利用價(jià)值[14]。

3　棗中cAMP含量多樣性

3.1棗不同品種cAMP含量多樣性

劉孟軍教授研究發(fā)現(xiàn)：棗和酸棗品種及類型的成熟果肉中cAMP 含量存在很大差異。在44個棗品種中，每克鮮果肉測得的cAMP 含量平均值為38. 05 nmol (SD=50. 09 nmol), 其中山西木棗最高且達(dá)到302. 5 nmol，測得最低值在3. 75 nmol以下，59 個酸棗品種和類型的平均值為23. 87 nmol(SD=3. 76 nmol)，54號酸棗最高且值為152. 0 nmol，最低的不足3. 75 nmol[10]。張倩等人對不同棗cAMP含量進(jìn)行了詳細(xì)的檢測和分析，得到cAMP含量比較高的是新疆大棗等等[2]。

3.2棗不同時期、器官cAMP含量多樣性

王向紅等發(fā)現(xiàn)在棗果的生長發(fā)育期間，隨著果實(shí)的不斷成熟，cAMP 含量急劇增加，到棗果完全成熟后達(dá)到最大值[12]。趙愛玲等[15]對不同發(fā)育時期的棗果cAMP含量進(jìn)行測定，結(jié)果顯示白熟期、脆熟期、完熟期含量依次升高，差異極顯著。在檢測26個品種不同器官的cAMP含量時，發(fā)現(xiàn)果皮的含量最高，果肉次之，葉片和吊梗的含量極低，差異也達(dá)到極顯著水平。cAMP與cGMP的含量變化規(guī)律以及在器官間的變化趨勢一致，因此，在棗的發(fā)育過程中cAMP與cGMP可能有一定的正相關(guān)性。

4　cAMP代謝相關(guān)基因

腺苷酸環(huán)化酶(AC)是 cAMP 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的重要組分，其主要作用是催化ATP生成 cAMP，是cAMP合成的關(guān)鍵酶[16-17]。目前在動物體內(nèi)已鑒定了10種不同的AC亞型，即AC1-AC10，其中AC1-AC9為膜結(jié)合蛋白，AC10 為可溶性蛋白[18]。Brygida S等在植物中分離獲得一個新的腺苷酸環(huán)化酶基因[19]。

Qin Yonghua 等在水稻的基因組中分離鑒定了新的環(huán)化酶家族，并對它們的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了分析[20]。

磷酸二脂酶(PDE)是在時間及空間上調(diào)節(jié) cGMP 和 cAMP 動力學(xué)平衡的重要分子。它催化水解環(huán)核苷酸，保持細(xì)胞內(nèi)cAMP 和cGMP 水平。PDE 的超家族包含 11 個基因家族，其中包括特異性水解cAMP的PDE(PDE4、PDE7 以及PDE8)，特異性水解cGMP 的PDE (PDE5、PDE6以及PDE9)，以及水解雙底物的PDE (PDE1、PDE2、PDE3、PDE10 以及PDE11)。并且各家族含有的磷酸二酯酶亞型不同[21]。

盡管有學(xué)者在植物中分離獲得了環(huán)核苷酸代謝的相關(guān)基因，但對棗這一環(huán)核苷酸含量最為豐富的資源未見相關(guān)報(bào)道。

5　cAMP生理功能

5.1cAMP 對心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用

cAMP作為某些激素的第二信使，通過活化心肌細(xì)胞蛋白激酶使底物進(jìn)行磷酸化[22]。同時，cAMP可以激活體內(nèi)參與物質(zhì)氧化過程的酶，進(jìn)而調(diào)控心肌中能量和物質(zhì)的代謝。cAMP含量降低會導(dǎo)致各種心臟疾病產(chǎn)生，如心肌梗死、心率失常、動脈硬化等等[23]。

5.2cAMP與變態(tài)反應(yīng)關(guān)系

根據(jù)臨床研究發(fā)現(xiàn)，牛皮癬患者上表皮AC活力下降，導(dǎo)致cAMP生成不足。此外，正常人比特異性皮炎、哮喘等病人白細(xì)胞中的cAMP水平要高[24]。這些發(fā)現(xiàn)對醫(yī)療研究具有重要意義。

5.3cAMP抗癌作用

據(jù)研究表明，向腫瘤細(xì)胞中加入cAMP或其衍生物進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞恢復(fù)到接觸抑制的狀態(tài)，甚至可能在形態(tài)上轉(zhuǎn)為正常型[25]。目前大量研究認(rèn)為，cAMP可以調(diào)控癌變細(xì)胞膜通透性。癌細(xì)胞cAMP水平下降，血清因子對細(xì)胞膜的作用失調(diào)，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)過度進(jìn)入細(xì)胞，致使細(xì)胞迅速增值，細(xì)胞膜發(fā)生生化改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞分裂、癌變[23]。

6　展望

cAMP在科研工作和醫(yī)學(xué)臨床試驗(yàn)中具有重要作用。簡便快速的對棗中天然的cAMP提取及檢測對進(jìn)一步開發(fā)棗產(chǎn)業(yè)，推動醫(yī)療保健發(fā)展具有重要意義。棗cAMP代謝關(guān)鍵基因的研究將為棗和其他果樹果實(shí)分子育種提供科學(xué)依據(jù)。

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Research Status of Cyclic Adenosine Phosphate in Ziziphus jujuba Mill.

Yang Fangyuan1Zhao Zhihui1Zhao Jin2Guo Jintang3Liu Mengjun1，4*

(1 Research Center of Chinese Jujube，Agricultural University of Hebei, Baoding, Hebei 071000) (2 College of Life Science, Agricultural University of Heber, Baoding, Hebei 071000) (3 Mountainous Areas Research Institute, Agricultural University of Heber, Baoding, Hebei 071000) (4 Beijing Collaborative Innovation Center for Eco-environmental Improvement with Forestry and Fruit Trees, Changping, Beijing 102206)

Cyclic adenosine phosphate(cAMP) is an important bioactive substances, which is do favor to enhance body's resistance and inhibit the growth of cancer cells. The contents of cAMP in Ziziphus jujuba is the highest among the tested plants and animals. The major emphasis of this review is the detection and extraction methods as well as anabolic key genes of cAMP in Ziziphus jujuba. It is helpful for the development of Chinese jujube industry and provide scientific basis for molecular breeding.

Ziziphus jujuba; cyclic adenosine phosphate; metabolism

2015-08-07

河北省青年拔尖人才計(jì)劃和河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(QN2015232)。

楊芳媛(1988-)，女，碩士，學(xué)生，研究方向?yàn)楦晒N質(zhì)資源與分子輔助育種。E-mail：yfy9769555@126.com

?E-mail：lmj1234567@aliyun.com

1009-0568(2016)03-0119-04

S665.1

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.03.020