二氫楊梅素應用研究進展

汪洪濤,李清光

(江蘇經貿職業(yè)技術學院 工程技術學院;江蘇省食品安全工程技術研究開發(fā)中心,江蘇 南京 211168)

1 二氫楊梅素的分布來源和理化性質

1.1 分布來源

二氫楊梅素(Dihydromyricetin,DMY),又名蛇葡萄素(Ampelopsin,AMP)、白蘞素、雙氫楊梅素、雙氫楊梅樹皮素等,是一種罕見的擁有高黃酮成分的黃酮類化合物(Flavone),一般存在于葡萄科、楊梅科、杜鵑科、藤黃科、大戟科及柳科等植物中,其中葡萄科蛇葡萄屬藤茶(Ampelopsis)中含量最多。二氫楊梅素分布廣泛,較易獲取,多存在于我國長江流域以南,如云南東南部、福建、廣東、廣西、貴州、湖南、湖北等地的顯齒蛇葡萄植物幼嫩莖葉中,含量達到30%及以上,最高可達40%左右。

1.2 理化性質

二氫楊梅素的分子式為C15H12O8,化學式為(2R,3R)-3,5,7-三羥基-2-(3,4,5-三羥基苯基)苯并二氫吡喃-4-酮,相對分子質量為320.25。二氫楊梅素外觀為白色針狀結晶,物理性質表現為易溶于熱水、熱乙醇及丙酮,微溶于乙醇、甲醇,極微溶于醋酸乙酯,不溶于氯仿、石油醚。研究證實二氫楊梅素在100 ℃條件下的熱穩(wěn)定性較好,且在中性和偏酸性條件下更穩(wěn)定,當溫度超過100 ℃時,二氫楊梅素會產生不可逆的氧化反應。

2 二氫楊梅素的生理功能

二氫楊梅素極具研究及開發(fā)利用價值,其應用主要體現在藥理作用方面。二氫楊梅素的藥理作用與其化學布局特點密切相關,不僅可發(fā)生氧化反應、脫氫反應、酯化反應,還可通過金屬離子產生絡合反應。二氫楊梅素的作用效果強,是不可多得的“全能王”。

2.1 抗氧化作用

自由基在生物體內數不勝數,且具有很高的活性,可以與其附近的碳水化合物、脂質、蛋白質、核酸產生系列反應,會破壞機體組織,引發(fā)慢性疾病,加速人體衰老。由于較強的抗氧化活性及其安全、無殘留的特點,二氫楊梅素常被作為添加劑廣泛用于食物中。越來越多的研究表明,二氫楊梅素具有清除自由基、抗脂質過氧化、增強抗氧化酶活性等作用。

2.1.1 清除自由基

陳曉靜等人研究表明，二氫楊梅素濃度升高時,對DPPH自由基的清除能力增強,且清除能力強于人們常用的特丁基對苯二酚(TBHQ)人工合成抗氧化劑。許靜娟等采用氮藍四唑(NBT)光化還原法、抗壞血酸-Cu2+-H2O2體系法和亞油酸體系法測定二氫楊梅素的抗氧化活性,通過進行二氫楊梅素對羥自由基OH、脂過氧自由基ROOO和超氧自由基O2-清除率的效果測定,得出在一定濃度范圍內,二氫楊梅素的清除能力隨著質量濃度的升高而不斷增強,最高分別達到84%、64%和90%。

2.1.2 增強抗氧化酶活性

(1)發(fā)揮出口產品質美價優(yōu)的特點，出口產品往往擁有較高的質量標準，商品成本也優(yōu)化控制，價格合理，具有競爭力。

機體內的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和過氧化氫酶(CAT)都有清除自由基的作用。MDA可以使蛋白質發(fā)生交聯甚至變性,從而傷害細胞DNA,致使一些物質失去活性。二氫楊梅素各劑量組均能增強GSH-Px和SOD等酶的活性,從而減少MDA的含量,達到對DNA保護的作用。這表明二氫楊梅素可以很好地在機體內達到清除自由基、抗脂質過氧化的效果,在抗氧化活性方面的表現也極佳。

2.2 抗疲勞作用

機體在持續(xù)運動和持續(xù)缺氧時,會產生疲勞感。人體疲勞感來源的主要因素是機體內乳酸的增加。在小鼠負重游泳實驗中,二氫楊梅素通過減少小鼠運動時乳酸的生成量,顯著延長了小鼠負重游泳的時間和在缺氧狀態(tài)下的生存時間,達到延緩疲勞的效果。實驗結果顯示，中劑量組的效果最好,小鼠長時間游泳至力氣用盡的時間可比原來延長77%。結果表明,二氫楊梅素對負重游泳的小鼠有很好的抗疲勞作用,但要適量增加其含量。

在血清尿素氮(BUN)測定實驗中,BUN的含量是檢驗機體對負荷運動承受能力的一項重要指標。將實驗結果與空白組相比較,發(fā)現除了低劑量組無顯著效果外,中劑量組和高劑量組效果都很明顯,說明二氫楊梅素能減少游泳后小鼠血清中BUN的含量。作用機理可能是二氫楊梅素能抑制蛋白質及氨基酸的分解,減少血氮產生,促進ATP生成,加速疲勞的消除,有助于機體快速恢復精力。

2.3 抗炎作用

作為民間廣為流傳的“神茶”,藤茶成為一種重要的醫(yī)治咽喉腫痛的保健茶。近幾年來,人們對藤茶進行了深入研究,研究其主要活性成分二氫楊梅素的抗炎功效,并取得顯著進展。二氫楊梅素可以抑制由脂多糖(LPS)引誘的RAW264.7細胞釋放一氧化氮(NO)和制炎因子,同時在減緩誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的表達上有非常明顯的效果,機制與抑制IkB激酶磷酸化、IkB磷酸化及核轉錄因子-kB(NF-kB)的核轉運密切相關。進行熱板法鎮(zhèn)痛實驗,發(fā)現二氫楊梅素對醋酸致小鼠扭體反應和開水反應有一定的鎮(zhèn)痛作用。當二氫楊梅素的添加量等于或少于陽性對照組氯化銨的添加量時,它對酚紅排出量的影響均顯著升高,說明二氫楊梅素能使咳嗽潛伏期延長,減少咳嗽次數,具有止咳化痰的作用。其中,大劑量組的止咳效果相當于陽性對照組咳必清。

2.4 抗菌作用

采用濾紙片擴散法和試管二倍稀釋法進行二氫楊梅素對金黃色葡萄球菌、甲型溶血型鏈球菌、乙型溶血型鏈球菌、白色念珠球菌、肺炎雙球菌、沙門氏菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、產氣桿菌、啤酒桿菌、粘紅桿菌、青霉菌、黑曲霉菌、根霉菌、毛霉菌、綠膿桿菌的體外抑菌實驗,從溫度、濃度、pH值等方面分析二氫楊梅素的抑菌活性。實驗結果表明,二氫楊梅素對以上16種細菌或真菌均有不同程度的抑制作用,且隨著二氫楊梅素濃度的增加,其抑菌活性逐漸增強。二氫楊梅素對曲霉菌最低抑菌濃度在1%左右,對葡萄球菌最低抑菌濃度小于0.07%,突顯二氫楊梅素極棒的抑菌活性。將二氫楊梅素與常用抑菌藥鹽酸黃連素比較,發(fā)現二氫楊梅素對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌的抑制效果優(yōu)于鹽酸黃連素。用純度為90%的二氫楊梅素對幾種食品中常見的細菌進行抑菌效果研究,分別選取酵母菌、桔青霉菌、牛奶酸敗混合菌這3類具有代表性的微生物進行抑菌實驗,結果發(fā)現二氫楊梅素對牛奶酸敗混合菌和桔青霉菌有明顯的抑菌活性,但對酵母菌的作用不明顯。二氫楊梅素的濃度為0.05%時,達到最優(yōu)狀態(tài),且在酸性和弱堿性條件下效果更佳,等量的二氫楊梅素對牛奶酸敗菌的作用效果優(yōu)于常用防腐劑苯甲酸。

2.5 抗高血壓、降血糖作用

去甲腎上腺素和高K+的內環(huán)境會導致兔胸主動脈條收縮,二氫楊梅素對此現象有拮抗作用,說明二氫楊梅素會使小腸平滑肌和胸主動脈條的興奮性降低,對α型受體具有阻斷作用。二氫楊梅素能明顯阻止去甲腎上腺素引起的細胞內Ca2+的釋放,但對細胞外Ca2+釋放的影響卻不明顯,只有在其濃度偏高時才能發(fā)揮作用,說明二氫楊梅素拮抗去甲腎上腺素主要是通過抑制細胞內Ca2+的釋放來實現的,二氫楊梅素可能對電壓依賴性鈣通道(VDC)有選擇性阻滯作用。因此,二氫楊梅素有望開發(fā)成新型抗高血壓藥。

分析糖尿病人的血生化指標,顯示他們的血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)異常升高,高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)異常降低。利用高脂飼料喂養(yǎng)大鼠建立高脂血癥模型,以不同劑量的二氫楊梅素對小鼠灌胃處理,發(fā)現任何濃度的二氫楊梅素都會使小鼠的TC、TG、LDL-C含量降低,HDL-C含量升高,說明二氫楊梅素能減弱小鼠的高血脂癥狀,減輕高脂肪對肝細胞的損害作用。以D-半乳糖為誘導劑,全程向大鼠腹腔進行劑量遞增的二氫楊梅素的注射,建立糖耐量異常動物模型,實驗8周,其間定期測定各實驗組大鼠空腹及餐后2 h血糖、胰島素的水平,結果顯示對照組比正常組水平明顯偏高,說明二氫楊梅素對血糖、胰島素有抗性。以不同劑量的二氫楊梅素進行42 h干預實驗,發(fā)現餐后血糖和胰島素抗性明顯降低,表明二氫楊梅素對血糖有明顯的改善作用。

2.6 抗腫瘤作用

腫瘤細胞能夠無限延長生命并傳代。二氫楊梅素是通過合理利用機體內的細胞毒素而有效發(fā)揮抗腫瘤作用的。利用細胞增殖-毒性檢測實驗評估二氫楊梅素對人肺癌細胞NCI-H1975生長的抑制作用,用不同濃度的二氫楊梅素分別對NCI-H1975細胞株作用不同時間,發(fā)現細胞的存活時間均受到不同程度的抑制。利用MTT比色法檢測二氫楊梅素對人前列腺癌細胞PC3增長的抑制條件,結果發(fā)現二氫楊梅素能在劑量使用上呈依賴關系地抑制PC3細胞的增殖。細胞周期蛋白(cyclin)在細胞周期調控中起到激活周期蛋白依賴性蛋白激酶(CDK)的作用。CDK是必不可少的激酶系統,起著嚴格調控細胞周期,使其有序運轉的重要作用,而對細胞周期的調控密切影響腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。二氫楊梅素可以通過影響腫瘤細胞相關蛋白將HepG2細胞阻滯于G2/M期。因此,二氫楊梅素通過作用于腫瘤細胞,使得G0/G1期細胞數減少,并將細胞增殖阻滯于S期,劑量依賴性地抑制細胞增殖。

2.7 解酒護肝作用

給正常大鼠適量的二氫楊梅素后對其進行酒精攝入,發(fā)現它對酒精的耐受時間增長；對醉酒大鼠注射適量的二氫楊梅素能明顯縮短醒酒時間,發(fā)現二氫楊梅素能增強大鼠海馬神經元GABAARS a4亞基的表達,發(fā)揮預防酒精中毒的作用和抵抗對酒精的依賴性,擁有較好的防醉解酒效果。因此,二氫楊梅素有可能成為醫(yī)治酒精性應用障礙(AUD)的候選藥物。對大鼠進行一系列防治酒精性肝損害實驗,對昆明種小鼠進行30天的低(160 mg/kg)、中(320 mg/kg)、高(480 mg/kg)劑量的二氫楊梅素口服灌胃,結果發(fā)現這三種處理劑量均能有效阻截由酒精導致的肝臟還原型谷胱甘肽(G-SH)的降低和肝勻漿中MDA的升高,同時二氫楊梅素還可以降低TG的量,使肝細胞脂肪變性減緩,說明二氫楊梅素具有良好的預防和醫(yī)治乙醇性肝損害的效果,發(fā)揮抵抗酒精性依賴與中毒的作用。

3 二氫楊梅素的安全性

在食品安全毒理學評價實驗中,為觀察二氫楊梅素的毒性對Wistar大鼠的影響,參照《保健食品檢驗與評價急性毒性試驗技術規(guī)范》要求,使用受試樣品最大濃度、受試大鼠最大灌胃容量為實驗用量,讓大鼠口服二氫楊梅素5.0 g/kg,實驗期間,大鼠的皮膚、黏膜、毛色、眼睛、呼吸、循環(huán)系統和中樞神經系統、行為表現能力均未出現異?，F象,且整個實驗過程無大鼠死亡,將其進行剖解,也未發(fā)現組織器官等的改變。由此證實二氫楊梅素毒性毒副作用不明顯,且至今為止沒有關于二氫楊梅素致毒方面的報道。

4 二氫楊梅素的開發(fā)現狀

二氫楊梅素應用廣泛,現已被用于醫(yī)藥、食品、保健品、化妝品等方面。

4.1 天然抗氧化劑

4.1.1 延緩人體衰老

二氫楊梅素可以延緩人體衰老,增強機體免疫力。二氫楊梅素一般會在抗衰老類化妝品中適量添加,相同含量的二氫楊梅素的作用優(yōu)于維生素C。

4.1.2 延長食物保藏期

二氫楊梅素可以延長食物保藏期。它對水溶性和脂溶性食品均有很強的抗氧化作用,特別是在護色、防止油脂酸敗和香氣劣化等方面,具有很強的優(yōu)越性,作用效果明顯優(yōu)于人工合成的抗氧化劑。

4.2 抗生素

二氫楊梅素被廣泛用于畜牧業(yè),可以顯著增加養(yǎng)殖動物的體重,縮短生長周期,因其毒副作用小而受到青睞。

4.3 飼料添加劑

在動物飼料中添加一定量的二氫楊梅素,可以明顯改善肉質,提高肉類加工品質。

4.4 保健食品

二氫楊梅素可制成速溶茶、顯齒蛇葡萄總黃酮含片、二氫楊梅素解酒保肝膠囊等保健食品。二氫楊梅素可使乙醇代謝轉化為乙醛并加速分解,轉化成無毒無害的物質,降低對肝臟細胞的損害。二氫楊梅素起效迅速,作用持久,優(yōu)點顯而易見,是解酒護肝之良品。

4.5 成藥制劑

制備的藥物可以只含二氫楊梅素,也可以是含有二氫楊梅素的組合藥,如片劑、膠囊劑、沖劑、滴丸劑、注射劑等。二氫楊梅素具有較強的抗腫瘤作用,被添加于抗腫瘤藥物中可以提高腫瘤治療效果。另外,二氫楊梅素還曾被廣泛用于治療感染性疾病。

5 二氫楊梅素存在的問題與研究展望

5.1 存在的問題

目前,二氫楊梅素受到越來越多的關注,但在研究應用方面仍存在諸多不足,如研究不夠系統和深入,藥動學方面的研究資料甚少,臨床應用方面的研究有待加強。我國現在沒有成熟的體系對二氫楊梅素進行大規(guī)模、集約化的生產,現有對二氫楊梅素的加工成本普遍偏高,且對其研究提取不完全,生產工藝相對落后,一般進行的是粗加工,因此利用率低,品質難以保證。

5.2 研究展望

二氫楊梅素是一種極具價值的高黃酮類物質,其應用將會越來越廣?，F已對二氫楊梅素在抗氧化、抗疲勞、抗炎、抗高血壓、降血糖、抗腫瘤等方面的藥理作用進行了研究,但有關具體應用方法和藥理作用機制方面的研究較少。藥動學研究能為藥物的應用提供依據,因此有關二氫楊梅素藥動學方面的研究應成為今后研究的重點。另外,有著安全、高效、無殘留等特點的二氫楊梅素在順應21世紀綠色藥品發(fā)展要求方面顯示出絕對優(yōu)勢。二氫楊梅素的規(guī)?；a和深入應用研究是當前的首要任務,應充分發(fā)揮其在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品等方面的功效。為適應時代發(fā)展需求,必須采用先進技術,引進新科技,統一標準,以更好地管理產品,提高產品質量,量化、精準化地生產制備。要以現有資料為基礎,深入研究,挖掘二氫楊梅素更多暗藏的價值,為人類做出更大的貢獻。