天然藥物抗氧化活性物質(zhì)研究進(jìn)展

黃韻璇，李海峰，黃澤波（廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州510006）

天然藥物抗氧化活性物質(zhì)研究進(jìn)展

黃韻璇，李海峰，黃澤波
（廣東藥科大學(xué)生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院，廣東廣州510006）

氧化脅迫與衰老和多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，許多抗氧化劑具有延緩衰老和防治氧化脅迫相關(guān)疾病的活性。其中，植物來源的天然抗氧化劑還具有來源可靠、安全性高、副作用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前藥品、保健品、化妝品等行業(yè)的重要開發(fā)對(duì)象。本文重點(diǎn)介紹了天然藥物抗氧化活性物質(zhì)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了目前開發(fā)抗氧化劑常用的體內(nèi)外活性評(píng)價(jià)方法，并對(duì)這些天然抗氧化物質(zhì)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

抗氧化；多酚；多糖；多肽

體內(nèi)外多種因素誘導(dǎo)產(chǎn)生的過量自由基可引發(fā)氧化脅迫反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能缺失，促使機(jī)體衰老并加劇阿爾茨海默病、心血管疾病、惡性腫瘤等相關(guān)疾病的發(fā)展。氧化反應(yīng)還可能引起藥品、保健品、化妝品等產(chǎn)品中有效成分的破壞，甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)。采用抗氧化劑清除體內(nèi)外過量的自由基，一方面可以減輕機(jī)體的氧化脅迫損傷從而有助于延緩衰老和防治衰老相關(guān)疾病，另一方面能夠有效保護(hù)藥品等產(chǎn)品品質(zhì)并延長(zhǎng)其保存期限，因此抗氧化產(chǎn)物在醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的需求和應(yīng)用［1］。其中，中草藥等植物來源的天然抗氧化劑不僅具有良好的抗氧化活性，還符合人們對(duì)綠色健康的要求，具有巨大的市場(chǎng)潛力［2］。本文簡(jiǎn)要綜述天然藥物抗氧化活性物質(zhì)以及常用的抗氧化活性評(píng)價(jià)方法。

1　天然藥物中的抗氧化活性物質(zhì)

近年來，大量研究表明天然藥物中存在多種具有抗氧化活性的物質(zhì)，包括多酚類、維生素類、皂苷類、生物堿類等小分子化合物以及多糖、多肽等大分子產(chǎn)物。這些天然產(chǎn)物的抗氧化作用與其抑制過氧化反應(yīng)、清除自由基、增強(qiáng)機(jī)體抗氧化功能等有關(guān)。

1.1多酚類

多酚是一類含有多個(gè)酚羥基結(jié)構(gòu)的化合物，可分為類黃酮、酚酸、芪類等多個(gè)種類，在植物根、葉、皮中含量較為豐富。多酚結(jié)構(gòu)中的酚羥基可作為氫供體清除自由基，而且其反應(yīng)活性與酚羥基的數(shù)量和位置密切相關(guān)，如鄰位酚羥基結(jié)構(gòu)易與自由基反應(yīng)形成醌，因此大多數(shù)多酚類化合物都具有良好的體內(nèi)外抗氧化作用。我們?cè)鴱淖喜颂?、白菜苔和廣東菜心中制備了乙醇提取物，發(fā)現(xiàn)這些提取物含有大量的多酚類化合物并具有一定的體外還原性和DPPH清除能力。利用秀麗線蟲（Caenorhabditis elegans）模型進(jìn)一步研究表明，這些醇提物均能降低秀麗線蟲體內(nèi)的活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）水平，增強(qiáng)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的酶活力，并延長(zhǎng)秀麗線蟲在百草枯氧化脅迫下的存活時(shí)間，其中總多酚含量最高的紫菜苔提取物還能夠延長(zhǎng)秀麗線蟲的平均壽命［3］。這些結(jié)果說明多酚類化合物的抗氧化作用有助于延緩生物體衰老。

1.1.1類黃酮 類黃酮是多酚中種類最多的一類化合物，又可分為黃酮、異黃酮、黃烷醇、黃酮醇等種類。大多數(shù)植物的組織中都含有類黃酮，如槲皮素、兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）等，而大部分類黃酮都有一定的抗氧化活性。例如，槲皮素是一種常見的黃酮醇類化合物，能夠降低H2O2處理的胃黏膜上皮細(xì)胞GES-1內(nèi)的ROS水平，恢復(fù)線粒體內(nèi)膜電位，提高細(xì)胞活力并減少細(xì)胞凋亡，還能抑制乙醇誘導(dǎo)胃黏膜急性損傷模型小鼠體內(nèi)的ROS積累和炎癥反應(yīng)，有助于緩解胃功能失常［4］。茶多酚中的主要成分EGCG可以清除β-淀粉樣蛋白（amyloidβ protein，Aβ）誘導(dǎo)小鼠小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞CRL-2468產(chǎn)生的過量ROS，并可提高核因子Nrf2和血紅素氧合酶HO-1的表達(dá)，抑制核因子NF-κB通路，從而抵抗Aβ誘導(dǎo)的氧化和炎癥脅迫［5］。

1.1.2酚酸 酚酸類化合物主要包括以沒食子酸為代表的羥基苯甲酸類、以3-羥基苯乙酸為代表的鞣花酸類和以綠原酸為代表的羥基肉桂酸類，它們廣泛存在于金銀花、杜仲、茼蒿等植物中。研究表明，沒食子酸不僅能降低H2O2誘導(dǎo)人晶狀體上皮細(xì)胞產(chǎn)生的過量ROS，還能增強(qiáng)由毛果蕓香堿誘導(dǎo)的青光眼模型家兔中眼房水的總抗氧化能力，從而緩解眼內(nèi)高壓［6］。在CCl4誘導(dǎo)的肝損傷模型小鼠中，綠原酸能夠增強(qiáng)肝臟組織的 SOD和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）酶活力，減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的含量，表現(xiàn)出良好的護(hù)肝作用［7］。與其他多酚類化合物相似，酚酸的抗氧化能力與酚羥基的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如具有鄰苯三酚結(jié)構(gòu)的沒食子酸的體外抗氧化能力較鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的綠原酸和迷迭香酸的更強(qiáng)。

1.1.3其他多酚類 從虎杖等植物中分離出來的芪類化合物白藜蘆醇不僅能夠清除自由基，還可以上調(diào)氧化脅迫條件下多種抗氧化酶的表達(dá)，調(diào)控與線粒體呼吸、脂肪酸氧化、糖異生等功能相關(guān)的信號(hào)通路，從而緩解體內(nèi)氧化脅迫損傷［8］，對(duì)阿爾茨海默病、動(dòng)脈粥樣硬化等衰老相關(guān)疾病有一定的防治潛力［9］。另外，從姜黃中分離得到的二酮類化合物姜黃素能夠增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞SH-SY5Y在PINK1基因敲除后的線粒體功能，抑制細(xì)胞凋亡，對(duì)帕金森樣神經(jīng)細(xì)胞具有良好的保護(hù)作用［10］。

1.2多糖類

許多中藥多糖具有抗氧化活性，可以增強(qiáng)免疫功能和延緩機(jī)體衰老，對(duì)心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、癌癥等也有一定的治療作用。我們利用細(xì)胞、秀麗線蟲和小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸、黃芪、茜草、地木耳、淫羊藿、竹蓀等中草藥來源的多糖具有清除體外自由基和調(diào)節(jié)體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)功能的作用。其中，當(dāng)歸是一種傳統(tǒng)的補(bǔ)血類中藥，其多糖不僅能緩解H2O2對(duì)神經(jīng)細(xì)胞PC12的氧化損傷，包括提高細(xì)胞活力、減少凋亡細(xì)胞數(shù)量和ROS水平以及改善線粒體功能，還能增強(qiáng)大腦中動(dòng)脈閉塞小鼠皮層組織中的SOD和GSH-Px酶活力，抑制脂質(zhì)過氧化，增加大腦微脈管數(shù)量和血流量，從而有助于提高小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力［11］。黃芪是我國(guó)傳統(tǒng)的補(bǔ)益類中藥，具有增強(qiáng)免疫的功效，其多糖已作為抗腫瘤藥等使用。近年來的研究表明，黃芪多糖可以提高D-半乳糖致衰小鼠血清中SOD、過氧化氫酶（catalase，CAT）和GSH-Px的酶活力［12］，表明黃芪多糖具有通過抗氧化作用延緩衰老的潛力。亨廷頓舞蹈癥的主要致病蛋白是多聚谷氨酰胺（polyglutamine，polyQ），我們利用轉(zhuǎn)基因polyQ秀麗線蟲模型對(duì)黃芪多糖的活性進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃芪多糖不僅能延長(zhǎng)野生型和polyQ秀麗線蟲的壽命，而且還能抑制polyQ聚集及其誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡，這種神經(jīng)保護(hù)活性與調(diào)節(jié)氧化脅迫抗性相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子 DAF-16/FOXO有關(guān)［13］。此外，我們還發(fā)現(xiàn)來源于止血中藥茜草的多糖在人細(xì)胞和秀麗線蟲模型中都表現(xiàn)出一定的抗氧化活性，并且可以通過調(diào)節(jié)蛋白酶體降解途徑抑制Aβ在人胚胎腎細(xì)胞T-REx293內(nèi)的聚集和聚集毒性［14］。這些研究表明抗氧化活性多糖具有延緩衰老和防治衰老相關(guān)神經(jīng)退行性疾病的潛在功能。

1.3多肽類

一般而言，多肽具有生物活性較好、免疫原性較低、不易在體內(nèi)蓄積等優(yōu)點(diǎn)。從多種植物中制備的多肽類物質(zhì)，如大豆肽、當(dāng)歸肽、銀杏肽等，被證實(shí)具有不同程度的抗氧化作用。例如，一些大豆多肽已廣泛應(yīng)用于抗疲勞、增強(qiáng)免疫力等保健食品中。研究表明，大豆多肽對(duì)自由基的清除作用較未降解的大豆蛋白更強(qiáng)，能有效抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，并螯合過量金屬離子［15］。同時(shí)，大豆多肽還能增強(qiáng)負(fù)重游泳小鼠體內(nèi)SOD酶活力并延長(zhǎng)小鼠力竭游泳時(shí)間，說明大豆肽的抗氧化活性與抗疲勞功能有相關(guān)性［16］。我們利用胰酶和木瓜酶從多種中藥材制備了多肽，發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸多肽能夠有效延長(zhǎng)秀麗線蟲在百草枯氧化脅迫下的存活時(shí)間。其中，相對(duì)分子質(zhì)量小于3 000的當(dāng)歸多肽組分AsiPeps可以提高SOD和CAT的酶活力，降低秀麗線蟲體內(nèi)由氧化脅迫和衰老誘導(dǎo)的過量ROS水平，減少衰老早期的脂褐素積累，并能延長(zhǎng)秀麗線蟲的壽命［17］。這些結(jié)果說明當(dāng)歸多肽可以通過增強(qiáng)體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的功能來發(fā)揮抗衰老作用。

1.4維生素類

1.4.1維生素C與維生素E 維生素是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中維生素C是一種水溶性抗氧化劑，維生素E則是一類脂溶性的抗氧化劑，均具有很強(qiáng)的還原性。研究表明，將維生素C飼喂17β-雌二醇誘導(dǎo)的乳腺癌模型大鼠，動(dòng)物乳腺和肝臟組織中的氧化脅迫程度得到改善，如脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物8-異前列腺素F2α的含量減少，而且腫瘤組織的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制［18］。維生素E可以提高大氣顆粒物PM2.5處理人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中的SOD酶活力，并能降低ROS、丙二醛以及白介素-6和腫瘤壞死因子-α等炎癥因子的水平，從而緩解PM 2.5的細(xì)胞毒性［19］。長(zhǎng)期服用維生素E也能降低吸煙男性尿液中8-異前列腺素F2α的含量，減輕吸煙對(duì)人體的損傷［20］，說明維生素E具有治療慢性呼吸系統(tǒng)疾病的潛力。

1.4.2類胡蘿卜素 類胡蘿卜素是以維生素A前體β-胡蘿卜素為代表的具有類異戊二烯結(jié)構(gòu)的一類化合物。從植物中獲得的葉黃素、番茄紅素等類胡蘿卜素具有較好的抗氧化活性。其中，葉黃素可以淬滅單線態(tài)氧，捕獲ABTS和DPPH自由基，還能減少腹腔注射順鉑的小鼠總血中還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）消耗，抑制DNA交聯(lián)，穩(wěn)定染色體結(jié)構(gòu)。由于GSH水平與微核率成負(fù)相關(guān)，這些結(jié)果表明葉黃素的抗氧化作用可以緩解順鉑對(duì)DNA的損傷［21］。番茄紅素是一種脂溶性的深紅色色素，有研究顯示番茄紅素能降低缺血再灌注損傷小鼠模型心肌細(xì)胞中的線粒體ROS水平，從而緩解線粒體的DNA損傷和功能障礙［22］。

1.5其他產(chǎn)物

皂苷和生物堿類化合物作為中草藥的重要有效成分，也具有良好的體內(nèi)外抗氧化活性。例如，從景天科植物紅景天中制備的紅景天苷能夠延長(zhǎng)轉(zhuǎn)基因polyQ秀麗線蟲在百草枯氧化脅迫下的存活時(shí)間，增強(qiáng)秀麗線蟲體內(nèi)SOD和CAT的酶活力，減少脂質(zhì)氧化產(chǎn)物丙二醛的含量，從而緩解polyQ引起的神經(jīng)毒性［23］。從黃連中提取的小檗堿可以調(diào)節(jié)高糖脅迫下腎小管上皮細(xì)胞NRK-52E和HK-2中的磷脂酰肌醇三激酶信號(hào)通路，從而促進(jìn)Nrf2轉(zhuǎn)錄因子的核定位，提高抗氧化酶HO-1和SOD的酶活力，減少GSH消耗、ROS水平和caspase-3等凋亡蛋白含量，進(jìn)而緩解高糖引起的氧化損傷，表明小檗堿具有防治糖尿病腎病的作用潛力［24］。

2　抗氧化活性的評(píng)價(jià)方法

抗氧化活性的評(píng)價(jià)主要在體外、細(xì)胞和整體動(dòng)物3個(gè)層次進(jìn)行。其中，體外評(píng)價(jià)方法是利用氧化還原反應(yīng)來檢測(cè)對(duì)自由基的清除作用，基于細(xì)胞水平的評(píng)價(jià)方法主要是檢測(cè)抗氧化酶活力、過氧化產(chǎn)物含量以及ROS水平等指標(biāo)。在整體動(dòng)物水平上的抗氧化活性評(píng)價(jià)除了上述指標(biāo)外，還可以通過觀察造模動(dòng)物的存活和表型來判斷化合物的抗氧化功效。

2.1體外抗氧化活性評(píng)價(jià)

通常采用Fe3+還原能力法和普魯士藍(lán)法檢測(cè)活性產(chǎn)物的總還原性，采用氧自由基吸收能力法檢測(cè)活性產(chǎn)物對(duì)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的抑制作用［25］。此外，分光光度法可檢測(cè)活性產(chǎn)物對(duì)DPPH和ABTS自由基的清除率，水楊酸比色法和鄰二氮菲-Fe2+氧化法可檢測(cè)對(duì)·OH的清除率，鄰苯三酚自氧化法和核黃素-NBT法可檢測(cè)對(duì)·O2-的清除率，硫氰酸鐵法可檢測(cè)對(duì)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的抑制作用［26-28］。其中，氧自由基吸收能力法是被美國(guó)官方分析化學(xué)師協(xié)會(huì)（AOAC）認(rèn)可的評(píng)價(jià)方法，可用于檢測(cè)通過氫轉(zhuǎn)移機(jī)制阻止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的抗氧化活性，具有準(zhǔn)確性好、靈敏度高和應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。DPPH清除率檢測(cè)法是一種用于評(píng)價(jià)單電子自由基清除活性的方法，操作簡(jiǎn)單快速且成本低廉，廣泛用于各類物質(zhì)的體外抗氧化能力評(píng)價(jià)。

2.2細(xì)胞模型抗氧化活性評(píng)價(jià)

細(xì)胞中的ROS是參與代謝反應(yīng)的重要物質(zhì)，也是產(chǎn)生氧化損傷的主要誘因。通?？衫梅肿犹结槪ㄈ鏒CFH-DA熒光探針）來檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)ROS水平，從而評(píng)價(jià)活性產(chǎn)物在細(xì)胞水平上的抗氧化活性［29］。此外，細(xì)胞含有一套主要由抗氧化酶等組成的氧化防御系統(tǒng)，可以清除過量積累的ROS。例如，SOD可催化·O2-發(fā)生歧化反應(yīng)而生成H2O2和O2，SOD酶活力檢測(cè)可采用細(xì)胞色素C法、NBT顯色法和WST-1法等方法進(jìn)行。CAT可催化H2O2分解生成H2O和O2，因此通過高錳酸鉀滴定法、碘量法和紫外分光光度法檢測(cè)H2O2，或者通過電流測(cè)定法和簡(jiǎn)易氣量測(cè)定法檢測(cè)O2，從而測(cè)定CAT的酶活力。谷胱甘肽還原酶可將氧化型谷胱甘肽還原成GSH，而GSH-Px可利用GSH清除細(xì)胞內(nèi)的過氧化物，GSH-Px酶活力可采用DTNB法來檢測(cè)。細(xì)胞內(nèi)ROS水平的急劇升高可能誘發(fā)凋亡，采用噻唑藍(lán)法和熒光素雙醋酸酯染色法可以檢測(cè)活性產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞活力的影響［30-31］，也可以采用流式細(xì)胞術(shù)和TUNEL法等直接分析細(xì)胞的凋亡程度［32］。

2.3動(dòng)物模型抗氧化活性評(píng)價(jià)

在整體動(dòng)物水平進(jìn)行氧化脅迫造模，常用的誘導(dǎo)劑有H2O2、百草枯、1-甲基-4-苯基吡啶離子、魚藤酮、次氯酸、多巴胺、脂多糖、偶氮二異丁基二鹽酸鹽和環(huán)磷酰胺等，這些誘導(dǎo)劑在動(dòng)物體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生過量的ROS并加速個(gè)體衰亡。因此，通過檢測(cè)動(dòng)物模型的生存時(shí)間可以評(píng)價(jià)活性產(chǎn)物對(duì)氧化脅迫的緩解作用，在這方面應(yīng)用較多的主要有秀麗線蟲、果蠅等低等模式動(dòng)物［33］。對(duì)小鼠、大鼠、家兔等壽命較長(zhǎng)的哺乳動(dòng)物，大多數(shù)采用D-半乳糖致衰、急性缺氧、擠壓傷、局部組織缺血再灌注損傷等方式進(jìn)行氧化損傷造模，然后可通過檢測(cè)血液和組織勻漿中的ROS水平、抗氧化酶活性和脂質(zhì)過氧化物含量來評(píng)價(jià)活性產(chǎn)物的體內(nèi)抗氧化活性［26］。

3　小結(jié)和展望

綜上所述，植物含有多種抗氧化活性產(chǎn)物，而且這些產(chǎn)物表現(xiàn)出不同的抗氧化活性，不僅能夠保護(hù)機(jī)體組織免受氧化損傷，還可以延緩衰老和防治衰老相關(guān)疾病，這些研究結(jié)果為植物天然抗氧化劑的開發(fā)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。然而，植物抗氧化產(chǎn)物的活性評(píng)價(jià)迄今大多集中在體外和細(xì)胞模型層面，在動(dòng)物體水平上的活性和機(jī)制研究并不深入。同時(shí)，天然抗氧化劑目前在醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用主要集中在維生素C、茶多酚等小分子物質(zhì)，其他抗氧化產(chǎn)物的應(yīng)用相對(duì)較少。因此，加強(qiáng)多糖、多肽等天然抗氧化產(chǎn)物的研究，在分子、細(xì)胞和整體動(dòng)物水平探索其作用機(jī)制，完善高效分離與規(guī)模化制備技術(shù)，將有利于推動(dòng)這類抗氧化活性產(chǎn)物在藥品、保健品等行業(yè)的應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：王昌棟）

Recent progress on antioxidant products from natural sources

HUANG Yunxuan，LI Haifeng，HUANG Zebo
（School of Biosciences and Biopharmaceutics，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China）

Oxidative stress is closely associated with ageing and ageing-related diseases.Recent studies suggest that antioxidants can delay ageing process and prevent oxidative stress-related diseases.Natural antioxidants from plants and other sources have a variety of advantages such as source authenticity，high safety and low side effect，and thus have great potentials in pharmaceutical，health and cosmetic products. This paper provides an overview of recent progress on natural antioxidant products.Commonly used evaluation methods on antioxidant activities，including both in vitro and in vivo assays，as well as application prospects of natural antioxidant products in biomedical field，are also briefly introduced.

antioxidant；polyphenol；polysaccharide；peptide

R284

A

1006-8783（2016）04-0532-05

10.16809/j.cnki.1006-8783.2016041803

2016-04-18

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81274048）；國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（81403081）

黃韻璇（1992—），女，2013級(jí)碩士研究生，Email:hyx612@163.com；通信作者:黃澤波（1965—），男，教授，主要從事衰老及相關(guān)疾病研究，Email:zebohuang@gdpu.edu.cn。

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-05-06 10:51 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.R.20160506.1051.001.html