大豆異黃酮神經(jīng)保護(hù)作用的研究進(jìn)展

張 珍，韓 領(lǐng)，夏曉洋，向 霞

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部油料加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/油料脂質(zhì)化學(xué)與營養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430062)

研究發(fā)現(xiàn)，大豆中除了富含優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和脂肪外，還含有大豆異黃酮(SIF)、皂苷、磷脂、多肽、低聚糖等營養(yǎng)素[1-6]。在這些功能成分中，SIF最初因其類似雌激素的獨(dú)特結(jié)構(gòu)而受到關(guān)注[7-8]。本文就近年來有關(guān)SIF神經(jīng)保護(hù)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為SIF及其他食品功能組分神經(jīng)保護(hù)作用的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 SIF的組成、分布和結(jié)構(gòu)

SIF是大豆的一類次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于大豆的子葉和胚軸中，其中子葉中的異黃酮含量占到大豆中總異黃酮含量的80%～90%[9-11]。目前，從大豆中分離出12種SIF異構(gòu)體，整體上可分為游離型苷元和結(jié)合型糖苷兩大類，但游離型苷元只占異黃酮總量的2%～3%，包括染料木素(Gen)、大豆苷元(Dai)和大豆黃素(Gly)3種[12]。結(jié)合型糖苷則由以上3種苷元與不同的配基衍生形成，主要有葡萄糖苷型、乙?；咸烟擒招秃捅；咸烟擒招?，其中葡萄糖苷型和丙二酰基葡萄糖苷型兩種形態(tài)居多，另外，在大豆的發(fā)酵物——納豆中發(fā)現(xiàn)了琥珀酰苷型的異黃酮[13-14]。SIF的含量因品種、產(chǎn)地、生長環(huán)境的不同有一定的差異，但在成熟大豆中SIF的含量一般維持在0.2%～0.4%。研究還發(fā)現(xiàn)，不同大豆品種中異黃酮含量也有所不同，黃皮大豆的總異黃酮含量最高，黑皮大豆次之，綠皮大豆最低[15-16]。

2 SIF的生理功能

SIF除了類似雌激素的作用外，還具有多種生理功能[17-21],包括：(1)提高機(jī)體免疫能力；(2)抗氧化延緩衰老；(3)降低血液中低密度脂蛋白、膽固醇及甘油三酯的含量，減少心血管疾病的發(fā)生；(4)調(diào)節(jié)脂肪代謝；(5)降低乳腺癌、前列腺癌等的發(fā)病率；(6)緩解女性更年期綜合癥；(7)減弱骨骼鈣質(zhì)溶出，緩解骨質(zhì)疏松癥狀；(8)降低血糖濃度，改善糖耐量；(9)抑制酪氨酸激酶活性，減弱炎癥反應(yīng)。然而，SIF不能由人體自身生成，只能依靠外源食物攝入，其在大豆功能食品中所占的份額呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。

3 SIF的神經(jīng)保護(hù)作用

3.1 抗氧化應(yīng)激

當(dāng)機(jī)體中自由基產(chǎn)生過多或抗氧化酶的活性降低，自由基清除能力減弱，機(jī)體就會(huì)處于氧化應(yīng)激狀態(tài)。而氧化應(yīng)激產(chǎn)生的氧化損傷則是引起神經(jīng)退行性疾病中神經(jīng)元丟失的重要因素之一[22-23]。研究顯示，氧化應(yīng)激的加強(qiáng)可能還與阿爾茲海默癥(AD)患者神經(jīng)元的變性和壞死有關(guān)[24]。汪婷婷等[25]研究證明，SIF的活性成分——Gen能有效減少AD模型大鼠海馬神經(jīng)元的丟失，并通過提高模型大鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的活性，降低血清中丙二醛(MDA)的含量，改善模型大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。Huang等[13]發(fā)現(xiàn)，Gen對(duì)切除卵巢后大鼠的神經(jīng)退行性病變具有保護(hù)作用，且該作用是Gen通過減弱大鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化作用和線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)的[26]。徐夢蕾[13]等分別研究了單一的Gen、Gly及Gen-Gly混合溶液對(duì)大鼠腎上腺髓質(zhì)嗜鉻瘤細(xì)胞(PC12細(xì)胞)存活率、細(xì)胞形態(tài)、線粒體膜電位等指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)Gen-Gly混合使用比單獨(dú)使用兩種單一組分能更有效地提高PC12細(xì)胞的抗氧化活力。

3.2 抗內(nèi)源、外源神經(jīng)毒性物質(zhì)損傷

3.2.1抗β淀粉樣蛋白神經(jīng)損傷 β淀粉樣蛋白(Aβ)是形成老年斑(SP)和神經(jīng)纖維結(jié)節(jié)(NFT)的主要原因，與AD的發(fā)生密切相關(guān)。抑制Aβ的沉積，被認(rèn)為是預(yù)防和治療AD等神經(jīng)退行性疾病的有效途徑[27]。Caroline Henry-Vitrac等[28]通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SIF中的雌馬醇(Dai的主要代謝物)和糖苷配基可以有效地抑制Aβ的沉積，且抑制率可達(dá)30%。美國南密西西比大學(xué)Astrid Gutierrez-Zepeda等[29]發(fā)現(xiàn)，SIF中的Gly可以降低由Aβ引起的轉(zhuǎn)基因線蟲菌株CL4176的毒性損傷，而Gen和Gly并未發(fā)現(xiàn)明顯的保護(hù)作用。蔡標(biāo)等[30]研究發(fā)現(xiàn)，Gen對(duì)Aβ誘導(dǎo)損傷的PC12細(xì)胞具有明顯的神經(jīng)保護(hù)作用，作用機(jī)制可能與其下調(diào)CaM-CaMKIV信號(hào)通路及其下游Tau蛋白的表達(dá)有關(guān)。

3.2.2抗谷氨酸神經(jīng)損傷 谷氨酸(Glu)是一種酸性氨基酸，具有參與體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝和作為興奮性神經(jīng)遞質(zhì)參與信息傳遞的雙重作用。但當(dāng)Glu過度釋放時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生興奮毒性，引起一系列以神經(jīng)細(xì)胞或其他組織細(xì)胞死亡為終結(jié)的病理生理變化。近年來，研究表明，Glu與多種急性和慢性神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的發(fā)生過程密切相關(guān)[31]。秦傳勇等[32]發(fā)現(xiàn)，Dai對(duì)Glu體外誘導(dǎo)損傷的大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞具有保護(hù)作用，這可能與Dai提高了神經(jīng)元細(xì)胞的抗氧化能力及緩解細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載有關(guān)。陶美皊等[33]以Gen為本體，研究了Gen的衍生物——7-氟甲基金雀異黃素(dFGEN)對(duì)Glu誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷的保護(hù)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，dFGEN對(duì)Glu誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用，并在一定程度上優(yōu)于Gen，且該作用與Gen的抗氧化活性有關(guān)。劉瑞珍等[34]同樣采用Glu誘導(dǎo) PC12細(xì)胞損傷構(gòu)建模型，發(fā)現(xiàn)3’-大豆苷元磺酸鈉可通過提高Glu損傷后PC12細(xì)胞的存活率，抑制Glu損傷后導(dǎo)致的乳酸脫氫酶(LDH)活性變化，提高SOD活性，降低MDA含量等作用對(duì)Glu引起的PC12細(xì)胞損傷起到明顯的保護(hù)作用。

3.2.3抗其他物質(zhì)神經(jīng)損傷 研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷、氨基、甲酸酯類農(nóng)藥能引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒，產(chǎn)生神經(jīng)毒性。徐夢蕾等[35-36]研究發(fā)現(xiàn)，西維因(Carbaryl)是一種廣泛用于農(nóng)林業(yè)病蟲害防治、野戰(zhàn)快速飲水消毒、空調(diào)循環(huán)水冷系統(tǒng)消毒的氨基甲酸酯類農(nóng)藥，對(duì)PC12細(xì)胞表現(xiàn)出很強(qiáng)的神經(jīng)毒性。該團(tuán)隊(duì)研究還發(fā)現(xiàn)，SIF對(duì)西維因誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞的神經(jīng)損傷具有保護(hù)作用，且分別研究了Gen、Dai及Gen-Dai混合溶液的保護(hù)效率。發(fā)現(xiàn)Dai對(duì)PC12細(xì)胞損傷的保護(hù)效果要高于Gen，其原因也可能是由于Dai比Gen少一個(gè)C-5位上的羥基，減少了構(gòu)象阻礙，具有更好的親脂性，易富集在細(xì)胞膜表面具有更高的生物效能。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)，Gen-Dai混合溶液對(duì)西維因損傷的PC12細(xì)胞的保護(hù)作用比單獨(dú)使用兩種單體的保護(hù)作用更強(qiáng)。李鵬等[37]比較了SIF、槲皮素、茶多酚、姜黃素和白藜蘆醇5種物質(zhì)對(duì)阿特拉津(一種常用的除草劑)損傷的SH-SY5Y細(xì)胞的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)SIF抗阿特拉津損傷SH-SY5Y細(xì)胞效果較其他物質(zhì)顯著。環(huán)磷酰胺是一類沒有特異性的廣譜抗瘤藥物，但長期使用環(huán)磷酰胺可誘發(fā)膀胱癌、淋巴癌及急性白血病等，被列為一類致癌物。欒世欽等[38]發(fā)現(xiàn)，環(huán)磷酰胺會(huì)影響神經(jīng)管上皮細(xì)胞的增殖、分化和閉合，從而導(dǎo)致神經(jīng)管畸形的產(chǎn)生。趙海峰等[39]以Wistar大鼠為載體構(gòu)建環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的神經(jīng)管畸形模型，研究了SIF對(duì)神經(jīng)管畸形發(fā)生率及細(xì)胞凋亡數(shù)的影響。結(jié)果表明，SIF可以熄滅自由基，終止自由基的連鎖反應(yīng)，減少神經(jīng)細(xì)胞的過度凋亡和DNA損傷，且將SIF與葉酸配伍后，改善效果更加明顯。曹瑞等[40]利用錳離子損傷PC12細(xì)胞造模，研究了Gen的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)Gen可抑制錳誘導(dǎo)的α-共核蛋白(可溶性非折疊蛋白，帕金森特征性病理結(jié)構(gòu)路易氏小體的主要組成部分)的表達(dá)水平以及tau蛋白(微管相關(guān)蛋白，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和維持微管功能具有重要作用)的磷酸化，進(jìn)而損傷的PC12細(xì)胞起到保護(hù)作用。

3.3 促進(jìn)神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)

神經(jīng)營養(yǎng)因子，具有促進(jìn)神經(jīng)元生長、發(fā)育及維持神經(jīng)元功能完整性的作用，進(jìn)而達(dá)到改善機(jī)體認(rèn)知功能的目的。陳正禮等[41]通過探究不同劑量的SIF對(duì)去卵巢大鼠中包括神經(jīng)生長因子(NGF)在內(nèi)的4種物質(zhì)mRNA表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)Gen可以促進(jìn)去卵巢大鼠小腦中的NGF的表達(dá)，起到維持和保護(hù)小腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及功能的完整性，誘導(dǎo)突觸的重塑和建立，增強(qiáng)神經(jīng)信息傳遞等作用。王超等[42]還發(fā)現(xiàn)，Gen可以有效防止Aβ誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡，這可能與Gen上調(diào)了海馬神經(jīng)元細(xì)胞的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)表達(dá)有關(guān)。高曉蘭等[43]實(shí)驗(yàn)證明，Gen可增加血管性癡呆大鼠海馬神經(jīng)肽Y(一種中樞神經(jīng)組織中含量最高的神經(jīng)肽，參與學(xué)習(xí)記憶的調(diào)節(jié)過程)的表達(dá)，改善大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力，從而對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)缺血性病變起保護(hù)作用，但其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。夏玉等[44]探討了SIF對(duì)雌激素受體和白細(xì)胞介素-2在去卵巢大鼠垂體各葉中表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)SIF對(duì)去卵巢大鼠垂體各葉內(nèi)ERα和IL-2蛋白及mRNA的表達(dá)有促進(jìn)作用，且呈明顯的時(shí)間和劑量依賴。

3.4 保護(hù)血腦屏障、降低炎性反應(yīng)

大多腦保護(hù)藥物不能透過血腦屏障，影響其吸收和利用。曾靖等[45]將Dai改性為3’-大豆苷元磺酸鈉研究其對(duì)MCAO引發(fā)的腦缺血/再灌注損傷大鼠血腦屏障的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3’-大豆苷元磺酸鈉可以顯著抑制血腦屏障結(jié)構(gòu)中細(xì)胞腫脹程度，減輕星形膠質(zhì)細(xì)胞水腫。鐘聲等[46]則利用栓線法構(gòu)建大鼠大腦中動(dòng)脈模型，發(fā)現(xiàn)3’-大豆苷元磺酸鈉通過降低炎癥因子TNF-α、IL-1β和IL-6的含量提高大鼠神經(jīng)功能評(píng)分。Murakami Akira等[47]研究了包括Gen在內(nèi)的7種食品營養(yǎng)因子對(duì)多糖和干擾所誘導(dǎo)的RAW264.7巨噬細(xì)胞炎性反應(yīng)的降低作用，發(fā)現(xiàn)Gen可以降低其炎性反應(yīng)，但并不是通過抑制IkB的降解得以實(shí)現(xiàn)的。Lu Hua等[48]通過星形膠質(zhì)細(xì)胞研究了Gen的抗炎作用，發(fā)現(xiàn)Gen可以抑制hemolysate誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中炎性基因iNOS和COX-2的表達(dá)，從而起到抗炎的作用。

3.5 調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

蛋白激酶C(PKC)通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路是生命體重要的信息傳遞通路，與細(xì)胞內(nèi)的生長、增殖、分化、凋亡有密切的關(guān)系。Luo等[49-50]發(fā)現(xiàn)，SIF可以增強(qiáng)PKC的活性，進(jìn)而提高受Aβ25-35損傷的PC12細(xì)胞的活力。哺乳動(dòng)物的MAPK通路主要存在細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)、c-JNK氨基末端激酶(JNK)和p38 三條通路。Shankar J.Chinta[51]研究發(fā)現(xiàn)，Dai、Gen可以通過抑制p38 MAPK活化減少促炎癥基因的表達(dá)及其產(chǎn)物的釋放，從而減輕神經(jīng)細(xì)胞的受損[51]。研究還發(fā)現(xiàn)，SIF還可以通過NF-kβ、Nrf2等通路調(diào)節(jié)細(xì)胞活力，起到保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的作用。Hsieh等[52]發(fā)現(xiàn)，Gen可以顯著增強(qiáng)D-半乳糖誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞的NF-kβ內(nèi)源性抑制因子的表達(dá)，同時(shí)抑制NF-kβ與DNA的結(jié)合能力，從而起到保護(hù)受損細(xì)胞的作用。Ma等[53]發(fā)現(xiàn)，Gen能極大改善ROS水平和GSH/GSSG比率，同時(shí)上調(diào)r-GCS、Nrf2和HO-1的表達(dá)，并認(rèn)為其抗氧化機(jī)制是通過調(diào)節(jié)Nrf2/HO-1通路實(shí)現(xiàn)的。

4 結(jié)論與展望

SIF對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有重要的保護(hù)作用，其作用方式及機(jī)制是多方面的。但目前關(guān)于SIF神經(jīng)保護(hù)作用的研究，多數(shù)采用其中一種或兩種有效成分進(jìn)行分析，缺乏系統(tǒng)性的SIF成分剖析和功能比較。未來的研究應(yīng)集中在：(1)在SIF有效成分的提取及結(jié)構(gòu)剖析研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)對(duì)比各個(gè)有效成分對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用，剖析結(jié)構(gòu)與保護(hù)作用的構(gòu)效關(guān)系。(2)對(duì)于已知的有神經(jīng)保護(hù)作用的SIF活性成分，需要更加深入地闡明其在分子層面的作用機(jī)理，進(jìn)而系統(tǒng)地研究其在神經(jīng)紊亂中的生物學(xué)效應(yīng)。(3)構(gòu)建SIF與其他食品成分的復(fù)配效應(yīng)及其作用機(jī)制研究。通過本文的綜述，希望為今后SIF功能性食品的開發(fā)及生理活性研究提供科學(xué)依據(jù)。◇