小分子抗氧化劑對(duì)免疫衰老的影響

俞宛君 馬 騁 阮清偉 俞卓偉 何 薇

(復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院，上海 200010)

小分子抗氧化劑對(duì)免疫衰老的影響

俞宛君 馬 騁 阮清偉 俞卓偉 何 薇

(復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院，上海 200010)

小分子抗氧化劑;免疫衰老;氧化應(yīng)激-炎癥-衰老;衰老干預(yù)

衰老的自由基假說〔1〕是衰老機(jī)制的經(jīng)典假說之一，其認(rèn)為當(dāng)自由基的量超過體內(nèi)酶和非酶抗氧化系統(tǒng)的還原能力時(shí)，機(jī)體將處于應(yīng)激狀態(tài)，DNA、生物膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)發(fā)生損傷，并且隨著年齡的增長，自由基清除機(jī)制呈退化的趨勢，導(dǎo)致機(jī)體衰老。支持和質(zhì)疑這一假說的論文和綜述頗多〔2～5〕。近期在Cell雜志發(fā)表的一篇關(guān)于衰老標(biāo)志物的綜述中〔6〕，作者列舉了九大方面的衰老標(biāo)志，其中基因組不穩(wěn)定、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)丟失及線粒體功能紊亂與活性氧有直接的關(guān)系,即DNA損傷和端粒損耗通過53抑癌基因(p53)和過氧化物酶體增殖活化受體γ共激活因子(PGC)1α調(diào)節(jié)線粒體生物合成，活性氧(ROS)增加,導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂質(zhì)氧化和DNA損傷加重的惡性循環(huán)，由此可見，機(jī)體氧化還原調(diào)控是衰老的重要機(jī)制之一。研究衰老機(jī)制的主要目的是為了延緩衰老，隨著自由基理論的發(fā)展，進(jìn)一步引起了以抗氧化劑作為衰老干預(yù)手段的廣泛研究〔7～10〕。

1 免疫衰老

免疫衰老這個(gè)概念是由Walford〔11〕博士提出的，免疫系統(tǒng)隨著年齡增長，全方位多系統(tǒng)的由基因嚴(yán)格調(diào)控的自然漸進(jìn)的逐步惡化過程，主要涉及機(jī)體對(duì)感染的應(yīng)答能力和持久免疫記憶的發(fā)展(特別是疫苗接種)兩個(gè)方面，表現(xiàn)為T細(xì)胞受體的基因多態(tài)性減少、胸腺退化、記憶/效應(yīng)T 細(xì)胞蓄積和初始T 細(xì)胞的耗竭、體液免疫應(yīng)答與抗體介導(dǎo)的免疫防御功能減退及衰老的慢性炎性狀態(tài)等。免疫系統(tǒng)在細(xì)胞和分子水平上與感染、細(xì)胞惡變和自身免疫性疾病等發(fā)病過程密切相關(guān)，從根本上參與機(jī)體老化的整個(gè)過程，是增齡相關(guān)疾病發(fā)病率和死亡率增加的一個(gè)主要的因素〔12〕。Dela Fuente等〔13〕提出的氧化應(yīng)激-炎癥-衰老學(xué)說是對(duì)免疫衰老學(xué)說在分子層面的補(bǔ)充和深入探討。免疫細(xì)胞比其他細(xì)胞更容易遭受氧化應(yīng)激損傷并且出現(xiàn)免疫炎性衰老是由于其細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的脆弱性〔14〕。作為機(jī)體生理功能的三大調(diào)節(jié)系統(tǒng)之一，氧化應(yīng)激-炎癥-衰老導(dǎo)致免疫系統(tǒng)細(xì)胞的衰老最為明顯，表現(xiàn)為自身反應(yīng)性克隆增加，抗感染能力下降及接種疫苗有效性降低。隨著年齡的增長，過量生成的自由基在體內(nèi)的累積不僅促進(jìn)了機(jī)體的氧化損傷，也大大損害了機(jī)體的免疫系統(tǒng)，可見運(yùn)用抗氧化劑延緩衰老是從一個(gè)切入點(diǎn)對(duì)氧化應(yīng)激-炎癥-衰老的干預(yù)，以期望能延緩衰老相關(guān)疾病的進(jìn)展。

2 抗氧化劑分類

生物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)是與細(xì)胞層次的免疫系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的在分子層次上的機(jī)體防御系統(tǒng)，它與細(xì)胞免疫防御系統(tǒng)互補(bǔ)，可用于維持體內(nèi)自由基平衡〔15〕。人體細(xì)胞內(nèi)有一套較完善的氧化還原系統(tǒng)，氧化系統(tǒng)主要包括ROS/活性氮(RNS)兩大家族，而還原系統(tǒng)，也就是廣義的抗氧化劑主要包括大分子抗氧化酶類，如：過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)等；抗氧化蛋白，如：硫氧還蛋白系統(tǒng)、谷氧還蛋白系統(tǒng)、熱休克蛋白(HSPs)等；小分子抗氧化劑，如：谷胱甘肽(GSH)、L-抗壞血酸(Vitamin C)、生育酚(Vitamin E)等。

3 抗氧化劑作用機(jī)制

在正常情況下，機(jī)體氧化系統(tǒng)與還原系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡，一旦氧化還原系統(tǒng)失去平衡(多以氧化損傷占主導(dǎo))，機(jī)體可表現(xiàn)出應(yīng)激狀態(tài)和功能異常，而持續(xù)失衡將導(dǎo)致機(jī)體衰老及相關(guān)疾病，如：動(dòng)脈硬化、糖尿病、癌癥、神經(jīng)退行性疾病等。大量的研究〔15〕表明抗氧化物質(zhì)作用的主要機(jī)制為:抗氧化劑提供活性基團(tuán),作為供氫體與自由基反應(yīng),隨之形成相應(yīng)的離子或分子,自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)被終止，減少免疫細(xì)胞的凋亡；同時(shí)部分抗氧化劑可提高某些抗氧化酶活性,使細(xì)胞膜流動(dòng)性下降,抑制脂質(zhì)過氧；另外有些抗氧化劑還有增加抗氧化蛋白和螯合金屬等作用。不同的抗氧化劑清除自由基的方式稍有差異,如丹參酮、過氧化氫酶、硒分別通過直接清除自由基,將有害自由基轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),與其他物質(zhì)協(xié)同方式而起作用，但他們最終目的都是為了維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。

4 小分子抗氧化劑對(duì)免疫衰老的影響

由于免疫衰老是多層次的(免疫分子，免疫細(xì)胞及免疫器官，其中以免疫細(xì)胞研究最為廣泛)，分子或細(xì)胞層面機(jī)制的改善可通過多層次網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出整體抗衰老的作用。同時(shí)鑒于大部分天然抗氧化劑為小分子抗氧化劑，小分子抗氧化劑主要通過其官能團(tuán)發(fā)揮清除自由基作用，近年來人們對(duì)其分子機(jī)制、長期效果與副作用尤為關(guān)注，在延緩免疫系統(tǒng)衰老方面的研究取得了一定進(jìn)展。下面簡要介紹幾種小分子抗氧化劑對(duì)免疫系統(tǒng)衰老的影響及其機(jī)制。

4.1 褪黑素(MT)與免疫衰老 MT屬于小分子抗氧化劑，它不僅能調(diào)節(jié)免疫、內(nèi)分泌、生殖及人體多種生理節(jié)律功能，更有研究表明其自由基清除能力是親脂性抗氧化劑生育酚的兩倍、還原型谷胱甘肽的四倍〔16〕。MT作為一種強(qiáng)抗氧化劑主要清除羥自由基OH-,一分子MT可以清除二分子羥自由基和過氧化氫,在體外實(shí)驗(yàn)中，還能清除多聚不飽和脂肪酸氧化時(shí)產(chǎn)生的過氧化自由基；同時(shí)由于MT存在膜受體，其能與細(xì)胞核接近，清除DNA周圍的各種ROS、RNS家族分子，激活DNA修復(fù)機(jī)制,減少損傷〔17～20〕。Tocharus等〔21〕研究發(fā)現(xiàn)MT還可以通過抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)基因的啟動(dòng)子的激活和表達(dá)來抑制 iNOS 的產(chǎn)生而減少一氧化氮的生成，保護(hù)細(xì)胞膜脂質(zhì)。此外，MT的抗氧化效應(yīng)還可以通過激活體內(nèi)各種抗氧化酶的活性來間接發(fā)揮，如GSH-PX、SOD、CAT〔22，23〕。

MT與免疫衰老的關(guān)系可以從多方面理解。首先，MT抗氧化能力可以解釋為對(duì)免疫細(xì)胞的抗凋亡作用。MT能使由酒精導(dǎo)致的大鼠中性粒細(xì)胞減少得到逆轉(zhuǎn)，其機(jī)制可能是夜間MT 分泌高峰通過中性粒細(xì)胞上的膜受體或核受體進(jìn)行的免疫調(diào)節(jié)。MT還可增強(qiáng)機(jī)體的體液免疫，給予正常和免疫缺陷的小鼠 MT 后，無論在體內(nèi)或體外都發(fā)現(xiàn)抗體反應(yīng)增強(qiáng)〔24〕。MT也可促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖，增加CD3+細(xì)胞的百分含量,改變CD4+/CD8+的比值，調(diào)整Th/Ts比例而發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用〔25,26〕。MT能夠延緩老年人中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，可能在細(xì)胞水平上延緩與年齡相關(guān)的退行性病變或老年性疾病〔27〕。其次，大部分學(xué)者〔28，29〕認(rèn)為MT 可能通過免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子的相互作用及調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)免疫衰老。Srinivasan等〔28〕報(bào)道，MT能促使祖細(xì)胞向粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分化，并且能促進(jìn)自然殺傷(NK)細(xì)胞產(chǎn)生和釋放多種細(xì)胞因子。如給脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的膿毒敗血癥休克小鼠腹腔注射MT，可以降低局部的前炎癥因子水平，如中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生的腫瘤壞死因子(TNF)-α等，卻能增加抗炎因子白細(xì)胞介素(IL)-10的表達(dá)，同時(shí)T輔助細(xì)胞的MT受體激活后，也刺激T輔助細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子，如IL-2，干擾素(IFN)-γ等，通過影響細(xì)胞因子的分泌又進(jìn)一步影響免疫細(xì)胞的功能〔29〕。再者，有研究稱MT還可能通過調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)基因核因子(NF)-кB、HSP70和轉(zhuǎn)錄激活因子(AP)-1等的表達(dá)來發(fā)揮抗氧化與免疫調(diào)節(jié)的作用〔30〕。最后，MT對(duì)免疫系統(tǒng)的作用因劑量、用藥方式、免疫系統(tǒng)的成熟程度而異，并與生物晝夜節(jié)律及應(yīng)激等狀態(tài)有關(guān)。有研究〔17〕表明MT具有抗氧化效應(yīng)而無促氧化副作用，其機(jī)制可能其只與高ROS自由基反應(yīng)，而不將還原當(dāng)量傳遞給低活性自由基有關(guān)，但關(guān)于MT對(duì)于免疫衰老具體的調(diào)節(jié)機(jī)制目前還沒有一個(gè)十分確切和統(tǒng)一的說法。

事實(shí)上，以MT為主要成分的膳食補(bǔ)充劑已充分顯示出改善免疫系統(tǒng)相關(guān)衰老的跡象〔31〕。MT的富集食品在大鼠模型中已被證明可以減少炎癥標(biāo)志物和免疫重組，在環(huán)鴿動(dòng)物模型中也同樣得到證實(shí)〔32,33〕。MT對(duì)阿爾茨海默病主要致病原淀粉樣β肽段及亨廷頓發(fā)病有關(guān)中間產(chǎn)物喹啉酸所造成的神經(jīng)元凋亡有保護(hù)作用，這可能與MT易穿過血腦屏障并能上調(diào)腦抗氧化酶系有關(guān)〔34,35〕。

4.2 白藜蘆醇與免疫衰老 白藜蘆醇是1940年首次從毛葉黎蘆的根部分離獲得的一種小分子抗氧化劑，屬于非黃酮類多酚化合物〔36〕，有報(bào)道稱其具有限制卡值的作用并能有效抗衰老。由于科技的進(jìn)展，目前白藜蘆醇多通過化學(xué)方式合成，而天然白藜蘆醇也已經(jīng)在21科31屬72種植物中被發(fā)現(xiàn)，其在葡萄皮中含量較高。

由于Science雜志2011年底發(fā)表的文章〔37〕揭示激活Sirt基因家族可以有效延長酵母菌的壽命(約40%)，而白藜蘆醇能增加該基因家族的表達(dá)，從此其作為保健和抗衰老食品受到追捧〔38〕,但是白藜蘆醇調(diào)節(jié)免疫衰老的內(nèi)在機(jī)制不甚明確。Park等〔39〕研究結(jié)果，揭示了白藜蘆醇可能通過競爭抑制環(huán)碳酸腺苷(cAMP)依賴性磷酸二酯酶或者徹底抑制磷酸二酯酶(PDEs)來升高cAMP的水平，由于其靶標(biāo)的多樣性，可以cAMP-Epac1-AMPK-Sirt1通路來發(fā)揮抗衰老的功效。對(duì)于免疫衰老的細(xì)胞層次而言，白藜蘆醇能影響外周淋巴器官中不同T細(xì)胞亞群所占比例，提高老齡大鼠脾臟中CD4+T細(xì)胞數(shù)量,升高血清中CD8+T細(xì)胞數(shù)量，使CD4+T細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞比值降低〔37〕，這與Jang等〔40〕從葡萄皮中提取白藜蘆醇被證明能增強(qiáng)免疫功能低下或缺陷小鼠T輔助細(xì)胞活性的結(jié)論相類似，但對(duì)于遲發(fā)型超敏反應(yīng)免疫應(yīng)答的影響仍存在爭議〔41〕。同時(shí)近期有研究表明白藜蘆醇能提高老齡大鼠載體蛋白(KLH)抗原特異性IgG、IgG1、IgG2α數(shù)量〔41〕,這與以往的免疫抑制小鼠模型體液免疫功能增強(qiáng)的研究結(jié)果相一致。對(duì)于免疫衰老的分子層次而言，許多細(xì)胞能產(chǎn)生細(xì)胞因子，但主要集中在輔助型T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。血漿中的IL-6、IL-8分別是反映組織損傷的程度和炎性反應(yīng)中導(dǎo)致組織損傷的特異性細(xì)胞因子，白黎蘆醇能夠明顯降低這兩種細(xì)胞因子的含量，可能與它能抑制多種蛋白酶的活性，減少細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)釋放及減少中性粒細(xì)胞募集有關(guān)，但其具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。白藜蘆醇對(duì)生物體內(nèi)的許多細(xì)胞因子的水平都具有調(diào)節(jié)作用，如TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-9、IL-12、IL-17、巨噬細(xì)胞炎性蛋白(MIP)-1α、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1、趨化因子和嗜酸細(xì)胞趨化因子等〔42〕，與4-氨基-1，8-萘二胺(4-ANI)聯(lián)用可部分逆轉(zhuǎn)糖尿病性神經(jīng)病變〔43〕。此外，在小鼠模型中，白藜蘆醇還能夠增強(qiáng)線粒體的數(shù)量和功能〔44〕，模擬熱量限制的抗衰老作用，如降低氧化損傷、增加胰島素敏感性、調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌、提高氧化應(yīng)激免疫應(yīng)答和調(diào)節(jié)基因表達(dá)等多方面，但只能延長高能量攝入小鼠的最長壽命〔45,46〕。

盡管白藜蘆醇在延緩模型生物免疫系統(tǒng)衰老的內(nèi)在機(jī)制還不十分清晰，但是在飲食中補(bǔ)充白藜蘆醇能夠延長脊椎動(dòng)物的生命周期并且延遲年齡相關(guān)性的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)能力的下降，在日本和美國已將植物中提取的白藜蘆醇作為功能食品添加劑，可以作為預(yù)防和治療人類衰老相關(guān)疾病的重要參考。

4.3 蘋果多酚與免疫衰老 蘋果多酚可由優(yōu)質(zhì)蘋果的皮渣和蔬果提取而成多元酚類物質(zhì)的總稱，包括黃烷-3-醇類、羥基苯甲酸類、二氫查爾酮類、花色素類、黃酮醇等〔47,48〕,是一大類小分子抗氧化劑，其有很強(qiáng)的生物活性，酚羥基是很好的氫供體〔49〕，對(duì)ROS有清除作用。另外，多酚類還能和多種金屬離子螯合或與其他抗氧化劑協(xié)同，抑制某些氧化酶的活性，對(duì)自由基進(jìn)行間接的清除。

目前對(duì)蘋果多酚功能活性的研究主要集中在抗氧化〔50，51〕、抑菌〔52〕、抗癌〔53〕等方面，但對(duì)衰老相關(guān)免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制的研究報(bào)道不多。Nakamura等〔54〕和Gelderman等〔55〕研究發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞和T細(xì)胞等淋巴細(xì)胞對(duì)自由基敏感，自由基可以使它們失活從而影響機(jī)體免疫功能，有研究稱蘋果多酚干預(yù)可以明顯提高應(yīng)激小鼠脾臟T淋巴細(xì)胞中的Th/Ts比值，使應(yīng)激小鼠的細(xì)胞免疫細(xì)胞亞群比值趨向正常狀態(tài)。國內(nèi)一項(xiàng)研究證實(shí)〔56〕連續(xù)給拘束小鼠灌胃蘋果多酚5 d,可以緩解拘束應(yīng)激所導(dǎo)致的脾臟淋巴細(xì)胞總數(shù)和NK活性的降低，另外蘋果多酚也同時(shí)提高含銅鋅SOD和GSH-Px mRNA的表達(dá)。蘋果多酚能調(diào)節(jié)哪些衰老相關(guān)細(xì)胞因子的分泌及有賴于哪些信號(hào)傳導(dǎo)通路還有待深入研究。在臨床應(yīng)用中，對(duì)于蘋果多酚的安全性，尚未發(fā)現(xiàn)任何毒副作用的報(bào)道〔57〕。目前，蘋果多酚已在預(yù)防齲齒，預(yù)防過敏等保健功能領(lǐng)域有所應(yīng)用，在日本蘋果多酚已可作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑應(yīng)用在食品中。綜上，近年來在小分子抗氧化劑在用于延緩免疫系統(tǒng)和機(jī)體衰老的生物學(xué)機(jī)制及潛在臨床應(yīng)用方面均取得了可喜的研究進(jìn)展，然而小分子抗氧化劑用于延緩免疫系統(tǒng)和機(jī)體衰老的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，抗氧化防御中的具體機(jī)制等問題有待進(jìn)一步研究。適當(dāng)補(bǔ)充抗氧化劑或含抗氧化劑的健康飲食對(duì)于延緩免疫系統(tǒng)和機(jī)體衰老具有益處。具有抗衰老效應(yīng)的藥物或化合物應(yīng)符合三條標(biāo)準(zhǔn)：①具有促進(jìn)健康或壽命延長作用；②至少經(jīng)過三種模式生物證實(shí)；③至少三家獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室證實(shí)該作用〔58〕。在闡明抗氧化劑機(jī)制和控制其在人體中副作用的前提下,開發(fā)出廣泛應(yīng)用或者針對(duì)特定人群、特定疾病的免疫衰老干預(yù)手段并非遙不可及。

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〔2015-12-21修回〕

(編輯 苑云杰/杜 娟)

何 薇(1967-)，女，主任醫(yī)師，博士，主要從事臨床核醫(yī)學(xué)研究。

俞宛君(1991-)，女，核醫(yī)學(xué)科技師，主要從事核醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究。

R592

A

1005-9202(2017)06-1547-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.06.107