藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激相關(guān)疾病防治作用的研究進(jìn)展

劉 琪, 李文軍, 唐志紅, 秦 松, 杜振寧

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藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激相關(guān)疾病防治作用的研究進(jìn)展

劉 琪1, 李文軍2, 唐志紅3, 秦 松2, 杜振寧1

(1. 煙臺(tái)大學(xué) 藥學(xué)院, 山東 煙臺(tái) 264005; 2. 中國(guó)科學(xué)院 煙臺(tái)海岸帶研究所, 山東 煙臺(tái) 264003; 煙臺(tái)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 山東 煙臺(tái) 264005)

過(guò)去的40年, 氧化應(yīng)激在多種疾病的發(fā)生及惡化進(jìn)程中的重要作用受到廣泛關(guān)注。機(jī)體受到有害刺激后產(chǎn)生的氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化、肝炎、肺炎、阿爾茲海默病、白內(nèi)障等多種疾病的發(fā)生有關(guān), 減輕氧化應(yīng)激來(lái)防治以上疾病成為一種新思路。藻藍(lán)蛋白作為從藻類中提取的天然產(chǎn)物, 常被用作保健品及食品添加物, 研究發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白可通過(guò)消除自由基、減輕氧化應(yīng)激防治多種疾病。本文將藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的治療或預(yù)防作用進(jìn)行了綜述, 對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望, 為該活性蛋白的應(yīng)用提供參考。

氧化應(yīng)激; 藻藍(lán)蛋白; 作用機(jī)制

越來(lái)越多的研究表明, 氧化應(yīng)激與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展有關(guān)。生活節(jié)奏加快、人們壓力增加、環(huán)境污染嚴(yán)重、居住環(huán)境中有害物質(zhì)增多、接受紫外照射, 及身體的炎癥等, 這些與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮嘘P(guān)聯(lián)的因素都可以導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的活性氧, 產(chǎn)生氧化應(yīng)激誘發(fā)疾病。氧化應(yīng)激(oxidative stress, OS)是指機(jī)體在遭受有害刺激后, 體內(nèi)高活性的物質(zhì)活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)產(chǎn)生過(guò)多, 體內(nèi)的氧化與抗氧化失去平衡, 并傾向于氧化, 可引起DNA氧化損傷、中性粒細(xì)胞炎性浸潤(rùn)、蛋白質(zhì)異常表達(dá), 從而引發(fā)多種疾病[1]。尋找一種可以減輕氧化應(yīng)激達(dá)到防治疾病效果的藥品或功能性食品成為亟待解決的問(wèn)題。藻藍(lán)蛋白(Phycocyanin, PC)是一種多功能的天然產(chǎn)物, 具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用[2], 許多研究表明, 藻藍(lán)蛋白可通過(guò)減輕氧化應(yīng)激, 在一定程度上減少疾病的發(fā)生, 減緩疾病的惡化進(jìn)程[3]。相對(duì)于很多化學(xué)藥物, 藻藍(lán)蛋白是一種無(wú)毒無(wú)害的天然產(chǎn)品[4], 是防治氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的一種較好的選擇。本文整理了氧化應(yīng)激可能引起的疾病及藻藍(lán)蛋白對(duì)其防治作用及機(jī)理, 為藻藍(lán)蛋白作為功能性食品或藥品在與氧化應(yīng)激相關(guān)疾病中的合理應(yīng)用提供了參考。

1 氧化應(yīng)激與疾病

機(jī)體在正常的生理?xiàng)l件時(shí), 細(xì)胞正常的氧化還原過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定量的活性氧, 同時(shí)也存在一系列的抗氧化物質(zhì)來(lái)保持氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)的平衡, 機(jī)體的抗氧化酶和抗氧化物質(zhì)包括酶性抗氧化物, 如能消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶; 非酶抗氧化劑如過(guò)度金屬蛋白、泛醌還原物及維生素等, 都可清除ROS,從而達(dá)到機(jī)體氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)的平衡。氧化應(yīng)激則是機(jī)體的氧化和抗氧化能力失衡, 使得機(jī)體組織或細(xì)胞內(nèi)的氧自由基增多或因清除能力降低而導(dǎo)致ROS在組織內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)大量蓄積, ROS的過(guò)量累積會(huì)引起一系列的氧化損傷導(dǎo)致多種疾病發(fā)生(圖1)。機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激后, 會(huì)產(chǎn)生多種毒性代謝產(chǎn)物, 如脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物丙二醛(MDA)是一種毒性終產(chǎn)物, 可以引起生命大分子如蛋白質(zhì)、核酸等發(fā)生交聯(lián)聚合從而產(chǎn)生細(xì)胞毒性, 其含量直接反映體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的強(qiáng)度和速率, 間接反映了機(jī)體清除自由基的能力。

大量研究表明, 在腫瘤、心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病、白內(nèi)障、老年癡呆等大量疾病的發(fā)病過(guò)程有明顯的ROS反應(yīng)增強(qiáng), 同時(shí)氧化應(yīng)激損傷指標(biāo)(如血清中MDA)水平顯著升高[5], 因此, 使用高活性、多功能抗氧化劑, 清除ROS、減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)成為治療多種疾病的新思路[1]。

圖1 氧化應(yīng)激與多種疾病的關(guān)系

2 藻藍(lán)蛋白概述及減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)系

藻藍(lán)蛋白是一種捕光色素蛋白——廣泛存在于藍(lán)藻和紅藻中, 能高效的捕獲光能。螺旋藻藻藍(lán)蛋白通常由兩個(gè)亞基組成, 亞基的分子質(zhì)量均在15?kD左右。藻藍(lán)蛋白發(fā)色團(tuán)的四吡咯結(jié)構(gòu)類似于動(dòng)物紅細(xì)胞血紅素結(jié)構(gòu), 肽鏈上共價(jià)結(jié)合一個(gè)開(kāi)鏈的四吡咯環(huán)輔基, 開(kāi)鏈的四吡咯化合物和脫輔蛋白通過(guò)硫鍵結(jié)合。螺旋藻藻藍(lán)蛋白水溶性強(qiáng), 在溶液中呈藍(lán)色, 在620 nm處有特殊吸收峰, 可以用620280表示其純度[6]。藻藍(lán)蛋白除有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等特性, 宋璐非等[7]對(duì)天然藻藍(lán)蛋白對(duì)大鼠的長(zhǎng)期毒性進(jìn)行試驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明, 藻藍(lán)蛋白無(wú)毒性。王雪青等[4]實(shí)驗(yàn)證明, 藻藍(lán)蛋白酶解肽對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒性。

1998年Romay等[8]第一次對(duì)藻藍(lán)蛋白在體內(nèi)外作為抗氧化劑的潛力做了較為全面的評(píng)價(jià), 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白能夠有效的清除羥自由基和烷氧自由基。1999年Romay等[9]報(bào)道, 藻藍(lán)蛋白可作用于吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)時(shí), 通過(guò)減少自由基(·OH, H2O2, RO·)和過(guò)多的過(guò)氧化物抑制魯米諾在堿性條件下的氧化發(fā)光反應(yīng)。隨后對(duì)于藻藍(lán)蛋白生理活性近20年的研究中, 也多圍繞其抗氧化活性進(jìn)行研究, 藻藍(lán)蛋白可清除體內(nèi)過(guò)多ROS, 增加抗氧化相關(guān)酶活性等特性[10], 這些機(jī)制均與氧化應(yīng)激導(dǎo)致機(jī)體氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡有關(guān), 所以, 藻藍(lán)蛋白有治療由氧化應(yīng)激引起的多種疾病的潛能(圖2)。

圖2 藻藍(lán)蛋白減輕氧化應(yīng)激相關(guān)疾病

3 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的作用研究

3.1 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的動(dòng)脈粥樣硬化的作用及機(jī)制

氧化應(yīng)激參與的動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis, As)的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程, 作為動(dòng)脈粥樣硬化的病因之一, ROS與其他致病因素通過(guò)協(xié)同作用, 造成血管的微損傷, 同時(shí)也對(duì)血管壁細(xì)胞有毒性作用, 經(jīng)測(cè)定表明, 當(dāng)模型動(dòng)物或患者的血液中自由基和脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物增加時(shí), 血液中的LDL等容易被ROS攻擊和修飾, 而修飾后的成分有更強(qiáng)的致動(dòng)脈硬化作用, 研究者在患者和模型動(dòng)物的血液和病灶處檢測(cè)到修飾后的成分, 證明ROS可能是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的原因之一[11]。

與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的ROS有多種來(lái)源, 如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶、內(nèi)皮型一氧化氮合成酶、黃嘌呤氧化酶、髓過(guò)氧化物酶, 其中血管內(nèi)生成ROS的主要酶體是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶[12]。藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)減弱氧化應(yīng)激對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化有一定的治療作用, 據(jù)Riss等[13]報(bào)道, 口服螺旋藻藻藍(lán)蛋白可通過(guò)提高體內(nèi)抗氧化酶的水平、抑制活性氧自由基, 從而增加血漿的抗氧化能力, 同時(shí)也降低了尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶的表達(dá), 減少了ROS的產(chǎn)生, 減輕了由氧化應(yīng)激引起的動(dòng)脈粥樣硬化。血紅素加氧酶-1可以分解代謝血紅素, 產(chǎn)生強(qiáng)效抗氧化膽紅素, Strasky等[14]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 小鼠口服藻藍(lán)蛋白可以激活血紅素加氧酶-1, 增加載脂蛋白E基因缺失小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變中血紅素加氧酶-1的表達(dá), 減輕病變, 同時(shí)藻藍(lán)蛋白也可以調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂的標(biāo)記蛋白, 如內(nèi)皮型一氧化氮合酶和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶等, 為藻藍(lán)蛋白減輕動(dòng)脈粥樣硬化病變提供了新思路。

3.2 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的肝病的作用及機(jī)制

氧化應(yīng)激可導(dǎo)致膜脂質(zhì)過(guò)氧化從而改變生物膜活性, 破壞酶活性, 并在細(xì)胞因子TNF-α和NF-κB等共同作用下, 對(duì)肝臟造成損傷。所以, 氧化應(yīng)激在脂肪肝、病毒性肝炎、肝纖維化等肝臟疾病的發(fā)病和發(fā)展機(jī)制中起到不可忽視的作用[15]。目前, 對(duì)于脂肪肝復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制中, 得到普遍接受的理論是Day等[16]提出的二次打擊學(xué)說(shuō): 第一次打擊是由胰島素抵抗和脂肪代謝失衡引起的肝細(xì)胞中脂肪的堆積; 第二次打擊是環(huán)境應(yīng)激物和代謝應(yīng)激物損傷肝細(xì)胞線粒體產(chǎn)生氧化應(yīng)激, 并在多種細(xì)胞因子的作用下引起脂肪性肝炎, 并可能引發(fā)進(jìn)一步的脂肪性肝纖維化和脂肪性肝硬化。雖然肝病的發(fā)病機(jī)制比較復(fù)雜, 并未完全解釋清楚, 但氧化應(yīng)激在其中起到重要作用, 研究證明, 過(guò)多的ROS可以破壞肝內(nèi)的氧化系統(tǒng), ROS能啟動(dòng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子β(tansforming growth factorβ、TGFβ)、NK-κB、白細(xì)胞介素-8(inter-leu-kin-8, IL-8), ROS的增加也會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)ATP衰竭, 線粒體氧化容量受損, 這將影響乙醛的氧化, 使乙醛在肝臟內(nèi)不斷累積, 對(duì)肝臟造成損傷[14]。所以, 氧化應(yīng)激與多種肝病息息相關(guān), 減輕氧化應(yīng)激, 可以減輕肝損傷。

Pak等[17]對(duì)口服藻藍(lán)蛋白減輕大鼠非酒精性脂肪肝的研究結(jié)果表明, 藻藍(lán)蛋白可以發(fā)揮抗氧化、抗炎的共同作用有效阻止非酒精性脂肪肝的發(fā)病進(jìn)程。非酒精性脂肪肝模型組的大鼠肝線粒體產(chǎn)生的ROS、炎癥因子等明顯增高, 而藻藍(lán)蛋白治療組的ROS等較空白對(duì)照組并無(wú)明顯變化, 這表明, 藻藍(lán)蛋白可通過(guò)減輕氧化應(yīng)激和炎癥來(lái)抑制非酒精性脂肪性肝病的發(fā)展進(jìn)程。Xia等[18]對(duì)藻藍(lán)蛋白對(duì)酒精性脂肪肝的保護(hù)作用研究結(jié)果表明, 給小鼠灌胃藻藍(lán)蛋白可以抑制血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase, ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(asparate ainotransferase, AST)活性, 降低甘油三酯(triglyceride, TG)、總膽固醇(total cholesterol, CHOL)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL), 并可增加肝臟中SOD, 減少丙二醛(malondialdehyde, MDA), 從而減輕氧化應(yīng)激。Ou等[19]經(jīng)過(guò)體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)證明, 藻藍(lán)蛋白(灌胃)也可通過(guò)清除ROS, 增強(qiáng)SOD和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)的活性來(lái)減輕CCl4造成的肝損傷。

3.3 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的白內(nèi)障的作用及機(jī)制

白內(nèi)障(Cataract)是最常見(jiàn)的眼部疾病之一, 患者由于晶狀體蛋白質(zhì)變性渾濁, 導(dǎo)致視物模糊視力下降, 嚴(yán)重的可能導(dǎo)致失明[20]。白內(nèi)障的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜, 與高齡、家族遺傳、理化損傷及免疫炎癥反應(yīng)等密切相關(guān)[21], 其中, 白內(nèi)障患者氧化指標(biāo)的變化引起學(xué)者注意, 患者局部的氧化和抗氧化系統(tǒng)的失衡產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng), 可能是晶狀體蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致白內(nèi)障的原因之一, 所以減輕氧化應(yīng)激水平也是治療白內(nèi)障的一種有效途徑[22]。

藻藍(lán)蛋白作為一種抗氧化物質(zhì)也對(duì)白內(nèi)障起到了一定的改善作用, Kothadia等[23]發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)增加GSH的表達(dá)、消除自由基來(lái)減輕半乳糖引起的白內(nèi)障。Kumari等[24]用亞硒酸鈉誘導(dǎo)大鼠發(fā)生白內(nèi)障, 隨后對(duì)大鼠口服藻藍(lán)蛋白進(jìn)行治療, 研究結(jié)果表明, 藻藍(lán)蛋白可以調(diào)節(jié)抗氧化酶表達(dá), 增加抗氧化酶活性, 減少氧化應(yīng)激反應(yīng), 降低了亞硒酸鈉誘導(dǎo)的白內(nèi)障惡化程度。

3.4 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的神經(jīng)疾病的作用及機(jī)制

發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí), 過(guò)多的ROS使神經(jīng)元細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng), 同時(shí)增加細(xì)胞膜的通透性, 神經(jīng)元細(xì)胞發(fā)生毒性水腫的可能性增加, 對(duì)神經(jīng)元產(chǎn)生損傷[25]。研究表明, 在衰老、帕金森、抑郁動(dòng)物模型中, 氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD含量下降、MDA含量上升, 動(dòng)物體內(nèi)氧化應(yīng)激加劇, 這說(shuō)明, 氧化應(yīng)激可能是三種疾病的共同基礎(chǔ)。另外, 也有研究表明氧化應(yīng)激在腦缺血再灌注損傷、阿茲海默病[26]及癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中扮演重要角色[27-28]。所以, 對(duì)神經(jīng)疾病患者進(jìn)行抗氧化干預(yù)治療也可達(dá)到比較好的治療效果。

Min等[29]實(shí)驗(yàn)表明, 通過(guò)鼻腔給予小鼠藻藍(lán)蛋白可以保護(hù)受到氧化損傷的大腦。Rimbau等[30]研究表明, 口服藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)消除自由基減輕癲癇癥狀。紅藻氨酸可產(chǎn)生大量活性氧自由基, 導(dǎo)致大鼠癲癇, Rimbau等[30]用紅藻氨酸致大鼠癲癇, 并用藻藍(lán)蛋白進(jìn)行干預(yù), 發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白可以消除自由基, 保護(hù)神經(jīng)元, 減輕癲癇。Bermejo-Bescós等[31]報(bào)道藻藍(lán)蛋白可以保護(hù)處于氧化應(yīng)激狀態(tài)下的SH-SY5Y神經(jīng)細(xì)胞, 鐵可以導(dǎo)致SH-SY5Y神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng), 而藻藍(lán)蛋白的加入可以激活抗氧化相關(guān)酶, 如SOD、CAT、GSH-Px等減輕氧化應(yīng)激反應(yīng), 從而保護(hù)SH-SY5Y細(xì)胞。Bermejo-Bescós的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也預(yù)示著, 藻藍(lán)蛋白可能對(duì)由自由基引起的神經(jīng)損傷起到保護(hù)作用, 在阿爾茲海默病和帕金森病中起到良好作用。

3.5 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的腎臟疾病的作用及機(jī)制

氧化應(yīng)激也可引發(fā)腎臟疾病的發(fā)生, ROS的增多, 氧化應(yīng)激水平提高, 可以使腎小球通透性增加, 使得血漿蛋白更易沉淀于基底膜, 使腎臟血管硬化; 另外, ROS也可在細(xì)胞外基質(zhì)沉積, 導(dǎo)致系膜區(qū)擴(kuò)張, 對(duì)腎臟造成損傷。糖尿病腎病是糖尿病的并發(fā)癥之一, 氧化應(yīng)激反應(yīng)也在糖尿病腎病中起到了一定的作用, 在高血糖環(huán)境下, 高血糖可抑制腎臟中抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的表達(dá), 導(dǎo)致腎臟組織中氧化應(yīng)激水平提高, ROS積累過(guò)多, 對(duì)腎臟造成損傷[32]。

Zheng等[33]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, Ⅱ型糖尿病小鼠口服10周藻藍(lán)蛋白后腎臟中NADPH氧化酶(氧化應(yīng)激標(biāo)記物)表達(dá)降低, 同時(shí)減少蛋白尿和減輕腎系膜擴(kuò)張的情況, 這說(shuō)明藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)預(yù)防糖尿病腎病的發(fā)生。Shukkur[34]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 藻藍(lán)蛋白對(duì)線粒體通透性有保護(hù)作用, 在犬腎細(xì)胞中, 藻藍(lán)蛋白降低草酸誘導(dǎo)的活性氧(ROS)和脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)反應(yīng), 從而預(yù)防因草酸引發(fā)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)而造成的細(xì)胞損傷。

3.6 藻藍(lán)蛋白對(duì)氧化應(yīng)激引起的肺部疾病的作用及機(jī)制

引起肺部疾病的氧化應(yīng)激反應(yīng)主要有兩個(gè)因素, 一是外源性因素, 如煙霧、環(huán)境污染物、化學(xué)物質(zhì)等, 他們自身含有大量自由基, 可直接刺激呼吸道及肺, 引起細(xì)胞及器官損傷; 另一個(gè)因素為內(nèi)源性因素, 主要是肺微循環(huán)中的中性粒細(xì)胞被激活, 釋放大量ROS, 造成細(xì)胞和組織損傷, ROS還可以上調(diào)或者激活NK-κB, 加重炎癥反應(yīng), 并同TNF-α、ET-1等因子直接刺激成纖維細(xì)胞的增殖, 嚴(yán)重者造成肺纖維化[35]。據(jù)Sun等[36-37]文獻(xiàn)報(bào)道腹腔注射藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)提高肺組織和血漿中的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)降低組織中羥脯氨酸(HYP)和丙二醛(MDA), 來(lái)減輕百草枯造成的大鼠肺損傷, 病理切片及免疫組化結(jié)果顯示, 藻藍(lán)蛋白可以通過(guò)降低氧化反應(yīng)水平減緩百草枯誘導(dǎo)的肺纖維化進(jìn)展[37]。另外, 周定耕等[38]給模型小鼠腹腔注射藻藍(lán)蛋白, 發(fā)現(xiàn)藻藍(lán)蛋白對(duì)膿毒性肺損傷有保護(hù)作用, 膿毒急性肺損傷模型大鼠的肺組織中的過(guò)氧化物明顯增高, 而藻藍(lán)蛋白可以明顯減少過(guò)氧化物的量, 促進(jìn)蛋白激酶B(Akt)磷酸化, 誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)并上調(diào)血紅素氧合酶(HO-1), 而HO-1可以通過(guò)多種途徑降低肺組織中超氧化物的含量, 發(fā)揮對(duì)膿毒癥急性肺損傷的大鼠的保護(hù)作用。

3.7 藻藍(lán)蛋白對(duì)輻射引起的氧化應(yīng)激損傷的作用及機(jī)制

藻藍(lán)蛋白除與上述氧化應(yīng)激相關(guān)疾病有關(guān)外, 也可能運(yùn)用到輻射保護(hù)方面, 當(dāng)細(xì)胞或者組織受到射線輻照時(shí), 細(xì)胞或組織因產(chǎn)生大量自由基而發(fā)生氧化應(yīng)激現(xiàn)象, 對(duì)細(xì)胞或組織造成損傷[39-40], Zhang等[41]發(fā)現(xiàn)可通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激水平減少輻射造成的肺損傷。張成武等[42]在小鼠接受致死量60Coγ射線照射前5天連續(xù)給小鼠腹腔注射藻藍(lán)蛋白, 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 與單純輻射組相比, 藻藍(lán)蛋白干預(yù)組的小鼠30 d的存活率顯著提高, 并能促進(jìn)輻射后小鼠造血功能的恢復(fù)。Ivanova等[43]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 相對(duì)于只受輻照的淋巴細(xì)胞, 輻照并且用藻藍(lán)蛋白孵育過(guò)的細(xì)胞過(guò)氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶和谷氨酸轉(zhuǎn)移酶均上升, 這表明, 藻藍(lán)蛋白通過(guò)降低由于輻射造成的氧化應(yīng)激, 來(lái)控制細(xì)胞早期的輻射反應(yīng)?，F(xiàn)在有許多研究證明, 通過(guò)調(diào)節(jié)減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)可以減輕放射造成的組織損傷, 目前對(duì)于藻藍(lán)蛋白對(duì)輻照后組織損傷保護(hù)及保護(hù)機(jī)制的研究還較少, 本課題組也正在此方面進(jìn)行研究。

4 總結(jié)與展望

綜上所述, 氧化應(yīng)激與多種疾病有關(guān), 可能是心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病的共同發(fā)病機(jī)制[44], 而藻藍(lán)蛋白可以作為一種抗氧化劑調(diào)節(jié)體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)與氧化系統(tǒng)的失衡, 下調(diào)氧化應(yīng)激水平, 達(dá)到治療疾病的效果。另外, 本課題組也對(duì)重組藻藍(lán)蛋白的抗氧化活性進(jìn)行研究, 研究表明, 不同的重組蛋白對(duì)不同類型的自由基清除能力不同[45], 而重組藻藍(lán)蛋白在氧化應(yīng)激相關(guān)性疾病的應(yīng)用研究偏少, 相對(duì)于天然藻藍(lán)蛋白, 科研工作者賦予重組藻藍(lán)蛋白更多的特性(如穩(wěn)定性更高), 重組藻藍(lán)蛋白在疾病中運(yùn)用值得進(jìn)一步研究。

現(xiàn)今對(duì)藻藍(lán)蛋白的藥理作用研究較多, 但是對(duì)其藥代動(dòng)力學(xué)的研究較少, 藻藍(lán)蛋白通過(guò)不同方式給藥后如何在體內(nèi)分布及代謝途徑等都有待研究。另外, 藻藍(lán)蛋白作為大分子物質(zhì), 通過(guò)灌胃方式給藥, 進(jìn)入體內(nèi)后可能會(huì)被不同的消化酶水解, 究竟藻藍(lán)蛋白的多種藥理學(xué)作用是蛋白本身還是分解后產(chǎn)物起效也將是未來(lái)藻藍(lán)蛋白研究的一個(gè)新方向。隨著分離純化的技術(shù)日漸成熟[46], 純度更高的藻藍(lán)蛋白已經(jīng)運(yùn)用到保健品或候選藥物的研究中, 同時(shí), 藻藍(lán)蛋白具有無(wú)毒多功能的特點(diǎn), 其應(yīng)用前景將十分廣闊。

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(本文編輯: 康亦兼)

Research advances in the preventative and therapeutic effects of phycocyanin on oxidative stress-related diseases

LIU Qi1, LI Wen-jun2, TANG Zhi-hong3, QIN Song2, DU Zhen-ning1

(1. College of Pharmacy, Yantai University, Yantai 264005, China; 2. Yantai Institute of Coastal Zone Research Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China; 3. College of life science, Yantai University, Yantai 264005, China)

Oxidative stress, which has attracted extensive research attention for over forty years, plays a crucial role in the occurrence and deterioration of various diseases. The oxidative stress resulting from harmful stimulation is related to many diseases, e.g., atherosclerosis, hepatitis, pneumonia, Alzheimer’s disease, and cataracts. In this study, oxidative stress alleviation is presented in a new form to realize the prophylaxis and therapy of the above diseases. Phycocyanin, a natural product extracted from algae, is often used in health products and food additives. Research has found that phycocyanin has a beneficial effect in preventive treatments in different ways, such as the elimination of free radicals and reduction of oxidative stress. Here, we review the important role of phycocyanin in the prevention and cure of oxidative stress-related diseases and discuss the prospects for its application, which provide a reference for phycocyanin use in the future.

oxidative stress; phycocyanin; mechanism

Mar. 7, 2017

R963

A

1000-3096(2017)10-0132-07

10.11759/hykx20170307001

2017-03-07;

2017-05-18

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助(201205027)

[National Special Research Fund for Non-Profit Marine Sector]

劉琪(1991-), 女, 山東煙臺(tái)人, 碩士研究生, 研究方向主要從事藥學(xué)研究, 電話: 0535-2109089, E-mail: liuqi_panda@163.com; 杜振寧(1960-), 男, 通信作者, 教授, 博士, 研究方向?yàn)槲⑸锱c生化藥學(xué)研究, 電話: 0535-2109089, E-mail: zhenning.du@163.com