槲皮素抗氧化作用研究新進展

黃海艷，鄒彥芬

（北京大學深圳醫(yī)院，廣東深圳518036）

眾多研究證實自然界中富含黃酮類化合物的食物有益于人體健康，包括抗氧化作用、抗炎作用，抗腫瘤作用，心血管保護作用和預防退化性疾病等多種作用[1]。其中槲皮素（Quercetin）是最具代表性的黃酮類化合物，因有多種生物活性尤其較強的抗氧化作用而被廣泛關注。下文就近年來關于槲皮素的抗氧化作用的相關研究及進展進行綜述。

1 活性氧簇（ROS）與氧化損傷

自由基是指攜帶一個或多個電子的活性分子。其在機體內(nèi)形成后既可作為神經(jīng)傳導和炎性反應的必要介質(zhì)。有少量（約1%～3%）的氧通過氧化還原反應未能充分消耗，從而導致了氧自由基和活性氧分子形成增多，這些不同形式的自由基和活性分子能導致細胞內(nèi)其他分子成分氧化，被總稱為ROS[1]。正常情況下，ROS可促進細胞的增殖、存活，并促使氧化還原反應中敏感蛋白活性的保持。但過量的ROS可能導致細胞毒性最終使細胞發(fā)生凋亡。氧化還原體系穩(wěn)態(tài)非常重要，因為其能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、信號轉(zhuǎn)到通路的功能，并能夠調(diào)節(jié)細胞凋亡的介質(zhì)。氧化還原體系失衡時，ROS能夠輕易與多種生物分子如蛋白，脂質(zhì)等發(fā)生反應，導致氧化損傷。眾多研究證實ROS所致氧化損傷可導致DNA損傷，細胞內(nèi)多種酶功能喪失，細胞通透性增加，細胞內(nèi)信號傳導受干擾，最終可導致細胞壞死或凋亡[2-4]。此外，ROS激活NF-κB的活性，參與細胞內(nèi)炎性反應。氧化應激與炎性反應可相互作用，相互影響。除了能夠直接損傷機體內(nèi)生物分子，活性氧也可參與炎性反應。炎性反應的關鍵因素是各種細胞因子的產(chǎn)生，而ROS恰恰能夠通過激活NF-κB和AP-1而誘導產(chǎn)生多種細胞因子[5]。因而，研究認為ROS所致氧化損傷在多種疾病的病理生理學中扮演重要的角色，包括神經(jīng)病變、心血管疾病、糖尿病、腫瘤等[6-8]。

2 槲皮素的結(jié)構(gòu)及抗氧化作用結(jié)構(gòu)基礎

槲皮素是人們?nèi)粘ｏ嬍持邢淖疃嗟狞S酮類化合物之一，通常在蘋果，洋蔥和綠茶中含量較高。槲皮素同大多數(shù)的黃酮類化合物一樣，也擁有一個共同的三環(huán)結(jié)構(gòu)，見圖1。其中A環(huán)和B環(huán)為芳香族結(jié)構(gòu)，而C環(huán)則為雜環(huán)結(jié)構(gòu)，正是由于C環(huán)雜環(huán)結(jié)構(gòu)的多樣性，才形成黃酮類化合物多種亞類，如黃酮、異黃酮、黃酮醇、黃烷酮、花青素和查爾酮等[9]。

圖1 槲皮素化學結(jié)構(gòu)

槲皮素有很強的抗氧化作用，這主要與其強效清除ROS的功能有關，這種抗氧化功能的發(fā)揮可能與其分子結(jié)構(gòu)中含有兩大抗氧化藥效基團酚羥基相關[10]，也與其羥基可提供電子的能力有關，包括在B環(huán)中鄰苯二酚基團AC環(huán)第3位點上的羥基團。

3 槲皮素與常見氧化應激相關疾病

筆者對目前研究較多的幾個方面進行綜述，主要包括其神經(jīng)保護作用，對心血管的保護作用以及皮膚科的相關應用。

3.1 槲皮素的神經(jīng)保護作用及其可能的作用機制 腦部細胞代謝旺盛，耗氧量高，ROS產(chǎn)生過多，可導致脂質(zhì)過氧化、DNA損傷和細胞膜的損害，最終可導致神經(jīng)元細胞的死亡。因此許多研究證實氧化應激是腦血管病變和神經(jīng)退行性變的關鍵因素[11]。

Ossola等[6]發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠?qū)?jīng)過致死性的氧化刺激處理的體外培養(yǎng)的神經(jīng)元細胞有保護作用，可以提高細胞的存活，表明槲皮素能夠保護PC12細胞免受氧化損傷。此外，Ansari等[12]發(fā)現(xiàn)槲皮素預處理能夠顯著降低β-淀粉蛋白對體外培養(yǎng)的原代海馬區(qū)神經(jīng)細胞的毒性作用，蛋白氧化，脂質(zhì)過氧化和凋亡，而這與阿爾茨海默癥的發(fā)病機制密切相關。Arredondo等[13]發(fā)現(xiàn)在體外培養(yǎng)的神經(jīng)元細胞，槲皮素能夠迅速進入細胞，到達細胞核，極大的增加細胞質(zhì)和細胞核內(nèi)分子間相互作用。近期研究發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠保護Caco-2細胞抵抗吲哚美辛所致線粒體功能障礙，正是由于槲皮素能夠進入細胞并在線粒體內(nèi)累積[14]。以上研究表明槲皮素對于氧化應激增加而導致的細胞損傷甚至線粒體功能障礙相關的疾病有潛在治療作用。

細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導的平衡對于細胞凋亡和抗凋亡有著至關重要的意義，氧化刺激會導致氧化還原硫醇出現(xiàn)改變，從而影響細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導級聯(lián)反應的活動。槲皮素能作用于信號通路相關蛋白。研究發(fā)現(xiàn)槲皮素是廣泛的激酶抑制劑，可作用于許多信號轉(zhuǎn)導通路，如PI3K/Akt/PKB通路，酪氨酸激酶，蛋白激酶C（PKC）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）[15]。此外，氧化修飾會影響細胞對氧化還原反應敏感的一些蛋白，比如核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2及其受體Keap1蛋白能夠通過誘導編碼谷氨酰半胱氨酸輕鏈和重鏈合成的基因來調(diào)節(jié)谷胱甘肽的合成[16]。

3.2 槲皮素與心血管疾病 在多種病理狀態(tài)下，氧化應激是血管功能紊亂的主要因素之一。有學者發(fā)現(xiàn)膳食類黃酮攝入量與心血管疾病的死亡率呈負相關性，提示其對心血管疾病患者有保護作用[17]。Edwards等[18]對19例高血壓前期和高血壓1期患者進行隨機雙盲對照交叉研究，治療組患者服用槲皮素730 mg/d，共28 d，結(jié)果顯示高血壓1期患者的收縮壓、舒張壓以及平均動脈壓均顯著下降。Prince等[19]對Wistar大鼠口服補充槲皮素（10 mg/kg·d）預處理，共7 d，研究發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠保護實驗大鼠免受皮下注射異丙腎上腺素誘導的實驗性心肌梗塞，其機制可能是使ST段抬高下降并降低血清和心臟中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的水平。近來，Milton等[20]通過對大鼠進行實驗，研究發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠保護大鼠對抗鎘所致心臟毒性和血脂異常。

目前槲皮素對心血管疾病的預防作用的具體機制仍不清楚，很大程度上與其抗氧化和抗炎作用相關[21-22]。Panda等[23]發(fā)現(xiàn)補充槲皮素能夠降低大鼠血漿中肌酸激酶、乳酸脫氫酶、丙二醛的水平，這可能與槲皮素能夠清除自由基的作用相關。通過對心肌H9C2細胞的體外實驗研究發(fā)現(xiàn)槲皮素抑制STAT3、PI3K/AKT及P38蛋白酶的磷酸化，以及COX-2的表達，抑制ROS的激活，減少氧化應激所誘發(fā)的炎性反應。這可能是槲皮素對心肌缺血再灌注損傷發(fā)揮保護作用的機制之一[24]。Shen等[25]對大動脈內(nèi)皮細胞研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可能通過調(diào)控AMPK通路發(fā)揮對內(nèi)皮細胞的保護作用，從而發(fā)揮心血管保護作用。此外，在培養(yǎng)的人的原代脂肪細胞，槲皮素能夠改善許多依賴于腫瘤壞死因子（TNF）-α的細胞事件，比如降低炎性反應相關基因的表達；減少白細胞介素（IL）-6，IL-8的分泌，下調(diào)TNF-α誘導NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性[26]。

3.3 槲皮素對皮膚科方面的研究現(xiàn)狀 孫學成等[27]應用B1OBR細胞研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可抑制H2O2誘導的黑素細胞凋亡。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)槲皮素保護H2O2誘導的永生化正常人PIG1黑素細胞和白癜風PIG3V黑素細胞凋亡，并減輕線粒體損傷[28]。另有研究應用UVB誘導HaCaT角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生細胞內(nèi)ROS，觀察發(fā)現(xiàn)槲皮素可有效抑制UVB誘導的細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生，進而保護線粒體[29]。槲皮素可清除癢自由基，抗炎抗氧化作用可有望用于皮膚腫瘤的治療[30]。有學者發(fā)現(xiàn)槲皮素通過NF-κB通路改善咪喹莫特誘導的銀屑病樣皮損[31]。對小鼠放射性照射研究發(fā)現(xiàn)，膳食中加入槲皮素能減輕小鼠放射性皮膚損傷，減輕皮膚膠原攣縮和纖維化[32]。有學者應用塵螨誘導NC/Nga轉(zhuǎn)基因小鼠背部出現(xiàn)AD樣皮損，然后給予槲皮素（50 mg/kg·d）共2周，觀察發(fā)現(xiàn)小鼠皮損減輕，組織病理學檢查發(fā)現(xiàn)槲皮素改善小鼠角化過度及角化不全，肥大細胞及炎性浸潤減少[33]。

4 結(jié)語

槲皮素作為在植物界廣泛存在的一種類黃酮小分子藥物，有來源廣泛、價格低廉、安全性高、不良反應少等優(yōu)點。目前槲皮素的抗氧化作用可望成為應用前景廣闊的臨床治療藥物。然而其對細胞和機體發(fā)揮保護作用的機制復雜，在不同的細胞類型中表現(xiàn)出不同的效應，誘導效應的分子機制也不相同，對其研究很多還是停留在細胞和動物實驗的水平上。槲皮素是否有望應用于與氧化應激相關的皮膚病治療仍值得深入研究。