不同研究模型中紅景天抗衰老活性研究進(jìn)展

梁提松，何正軍，敬 璞,*

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240；2.四川省草原科學(xué)研究院，四川 成都 624400）

紅景天（Rhodiola rosea L.）為紅景天屬景天科草本植物，多生長(zhǎng)分布于喜馬拉雅山區(qū)、亞洲西北部和北美洲等海拔高于3 500 m 的地區(qū)[1-2]。紅景天生長(zhǎng)在高海拔和強(qiáng)紫外線區(qū)域，由于其長(zhǎng)期適應(yīng)缺氧、大風(fēng)、干燥、高寒等惡劣的自然生長(zhǎng)環(huán)境，因而造就了其強(qiáng)大的生命力和廣泛的環(huán)境適應(yīng)性，并具有特殊的生理功能[3-4]。紅景天特殊的生理功能和藥理學(xué)作用使其在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)體系中扮演著重要的角色[5-8]。紅景天全草可入藥，具有清熱解毒、祛燥濕功效，可用于治療肺熱、脈熱、四肢腫脹等疾病。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，紅景天含有多種生物活性物質(zhì)[9]，這些活性物質(zhì)使紅景天具有多種生理功效，如抗衰老、抗缺氧、抗疲勞、抗輻射、抗腫瘤、調(diào)節(jié)神經(jīng)中樞、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、增強(qiáng)免疫力等[10-14]。

紅景天因其特殊的藥理學(xué)作用而被廣泛研究，大量研究證明，紅景天及其提取物具有良好的抗衰老活性[15-17]。目前，對(duì)于紅景天抗衰老作用的研究多集中于單個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如?xì)胞模型、線蟲/果蠅模型和動(dòng)物模型對(duì)紅景天抗衰老活性的評(píng)價(jià)分析，對(duì)紅景天抗衰老活性在不同模型中的研究現(xiàn)狀報(bào)道較少。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外不同試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭性u(píng)價(jià)紅景天抗衰老活性研究的基礎(chǔ)上，對(duì)紅景天抗衰老活性及機(jī)制進(jìn)行總結(jié)分析，旨在為后續(xù)紅景天抗衰老活性相關(guān)研究提供一定理論依據(jù)。

1 紅景天中主要活性物質(zhì)

紅景天生長(zhǎng)在條件惡劣的環(huán)境中，生長(zhǎng)環(huán)境的特殊性造就了其活性成分的多樣化，并使紅景天具有了獨(dú)特的藥理效應(yīng)[18]。前期研究證明，紅景天提取物化學(xué)成分主要為木脂素類、萜類、黃酮類及苷類等，其化合物種類和含量因紅景天產(chǎn)地、種類而存在一定差異。紅景天苷和酪醇（圖1）是紅景天的主要活性成分，近年研究多集中于對(duì)這兩個(gè)成分的生理活性進(jìn)行探究[19-20]。研究表明，紅景天中的一些化學(xué)成分如紅景天苷、多酚類、黃酮類和紅景天多糖具有良好的生理活性[21-23]。在紅景天的化學(xué)成分中，紅景天苷生理功能的研究最為廣泛[24-25]。

圖1 紅景天中主要活性物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of main active substance in Rhodiola

2 紅景天抗衰老機(jī)制和不同模型中抗衰老活性研究

機(jī)體衰老是指機(jī)體自身環(huán)境穩(wěn)定性、應(yīng)激能力、功能和機(jī)能隨著年齡的增加而下降的一種生理現(xiàn)象[26]。伴隨著機(jī)體的衰老，多種慢性疾病如神經(jīng)退行性疾病、糖尿病和癌癥等也隨之發(fā)生，使機(jī)體健康受到嚴(yán)重不良影響。因此，延緩機(jī)體衰老對(duì)提高個(gè)體生活能力和生活質(zhì)量有著重要意義。紅景天及其提取物被證明具有良好的抗衰老活性，前期大量通過(guò)細(xì)胞模型和動(dòng)物模型的研究證明，紅景天提取物可以清除過(guò)量自由基，維持機(jī)體抗氧化體系的平衡，延緩大腦皮質(zhì)老化速度，抑制機(jī)體器官及細(xì)胞退行性變化進(jìn)程[27-29]。不同試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)紅景天抗衰老作用研究機(jī)制如表1所示。

表1 不同研究模型中紅景天抗衰老活性及作用機(jī)制Table 1 Anti-aging activity and mechanism of Rhodiola in different research models

2.1 紅景天抗衰老作用機(jī)制

2.1.1 清除自由基

現(xiàn)代衰老理論認(rèn)為，機(jī)體的衰老與自由基及其所誘導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞和機(jī)體所造成的損傷存在關(guān)聯(lián)[50]。自由基水平的高低對(duì)于機(jī)體健康有一定的影響，適量自由基能夠提高細(xì)胞活性，刺激白細(xì)胞和吞噬細(xì)胞產(chǎn)生，消除炎癥。但過(guò)量的自由基會(huì)對(duì)機(jī)體造成損傷，使生物膜上磷脂所含的不飽和脂肪酸氧化分解，產(chǎn)生過(guò)氧化脂質(zhì)及丙二醛等代謝產(chǎn)物，并對(duì)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等產(chǎn)生一定的傷害，進(jìn)而加速機(jī)體衰老[51]。因此，清除機(jī)體過(guò)量自由基以維持機(jī)體自由基正常水平對(duì)于延緩機(jī)體的衰老具有重要作用。體外抗氧化研究表明，紅景天中的多種活性成分，如紅景天苷、多糖和黃酮類對(duì)于2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基，超氧陰離子具有顯著的清除效果，表明紅景天具有較強(qiáng)的體外抗氧化能力，對(duì)于延緩機(jī)體衰老有著積極作用[52-54]。

續(xù)表1 不同研究模型中紅景天抗衰老活性及作用機(jī)制Continue table 1 Anti-aging activity and mechanism of Rhodiola in different research models

2.1.2 提高機(jī)體抗氧化酶活性

抗氧化酶對(duì)于維持機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的平衡，促進(jìn)機(jī)體健康有重要作用?？寡趸钢饕ǔ趸锲缁福⊿OD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）和過(guò)氧化氫酶（CAT）等[55]，其主要作用在于清除機(jī)體新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)氧化物，并通過(guò)氧化還原作用將這些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒性或者無(wú)毒性的物質(zhì)。人體在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，機(jī)體在不同生長(zhǎng)階段抗氧化酶的含量存在一定差異，隨著年齡的增長(zhǎng)，體內(nèi)抗氧化物質(zhì)含量減少，進(jìn)而影響機(jī)體內(nèi)各個(gè)組織器官的正常運(yùn)作，導(dǎo)致機(jī)體功能衰退。因此，提高抗氧化酶的活性可以有效預(yù)防和延緩機(jī)體衰老。研究證明，紅景天及其提取物可以有效提高機(jī)體中抗氧化酶的活性，同時(shí)降低過(guò)氧化脂質(zhì)及丙二醛等代謝產(chǎn)物的水平，對(duì)維持機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的平衡和延緩機(jī)體衰老有重要作用[56]。

2.1.3 分子機(jī)制

信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)于生理功能的發(fā)揮有著重要的作用，大量研究證明，紅景天及其提取物能通過(guò)調(diào)節(jié)與衰老相關(guān)的信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮其抗衰老活性。Wang 等[57]報(bào)道了紅景天苷可降低血清中肌酸激酶、肌酸激酶同工酶、乳酸脫氫酶和丙二醛（MDA）的含量，同時(shí)增加磷酸化細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（p-ERK）的蛋白表達(dá)，降低磷酸化-撕裂原活化蛋白激酶（p-P38）的蛋白表達(dá)，達(dá)到保護(hù)心臟氧化損傷的目的。張佳等[58]發(fā)現(xiàn)紅景天苷可以通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κBiNOS-NO 信號(hào)通路傳導(dǎo)來(lái)抑制NF-κB 和一氧化氮合酶（iNOS）的表達(dá)，并提高SOD 活性，降低MDA 含量，表明紅景天苷可能通過(guò)綜合抗氧化應(yīng)激效應(yīng)發(fā)揮抗衰老作用。紅景天苷被證明可以增加DNA 損傷反應(yīng)，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)活性氧水平，并同時(shí)激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白和特異性蛋白，進(jìn)而激活磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路緩解機(jī)體的氧化損傷[59]。Mao 等[60]研究表明，紅景天苷可以改變自由基誘導(dǎo)下細(xì)胞的形態(tài)、周期，腫瘤抑制基因p16、p53 和細(xì)胞周期依賴激酶抑制物p21 基因的表達(dá)水平來(lái)發(fā)揮抗衰老作用。Yin 等[61]探究了紅景天苷對(duì)視網(wǎng)膜色素細(xì)胞氧化應(yīng)激的影響及作用機(jī)制，結(jié)果表明，紅景天苷能顯著降低過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞活力下降，同時(shí)也能改善過(guò)氧化氫誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。此外，紅景天苷預(yù)處理也顯著提高了細(xì)胞中蛋白激酶B（Akt）和糖原合成酶激酶-3（GSK-3）的磷酸化水平。

2.2 不同研究模型評(píng)價(jià)紅景天抗衰老活性

2.2.1 細(xì)胞模型

細(xì)胞模型作為研究植物性活性物質(zhì)生理活性的重要模型，其已經(jīng)被應(yīng)用于評(píng)價(jià)生物活性物質(zhì)的多種生理功能，如抗衰老、抗氧化、抗炎、抗癌等。在紅景天的抗衰老活性評(píng)價(jià)中，紅景天素被證明可以維持神經(jīng)突觸正常結(jié)構(gòu)及其與神經(jīng)元之間的功能，進(jìn)而減輕大腦皮質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的老化[62]。同時(shí)，紅景天被證明可以增強(qiáng)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）及相關(guān)凋亡基因在老齡大鼠嗅球中的表達(dá)，從而達(dá)到延緩嗅覺(jué)系統(tǒng)衰老的目的[30]。周思思等[31]采用紫外線輻照人皮膚成纖維細(xì)胞（HSF）和人永生化皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞（HaCaT）構(gòu)建細(xì)胞衰老模型，并對(duì)紅景天提取物（皂苷、黃酮、多糖、揮發(fā)油）的體外抗皮膚衰老活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，這4 種提取物對(duì)皮膚細(xì)胞均有一定的衰老損傷修復(fù)作用。胡卡明等[32]研究了紅景天膠囊的抗衰老作用，結(jié)果表明，紅景天具有健脾益腎、益氣生血、保護(hù)細(xì)胞和延緩衰老的作用。Mao 等[33]在紫外線誘導(dǎo)的真皮纖維母細(xì)胞衰老模型中，評(píng)價(jià)了紅景天苷的抗衰老活性，結(jié)果表明，紅景天苷可提高細(xì)胞活力，降低與衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)，減輕G1/G0 期細(xì)胞周期阻滯，抑制細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p21WAF 和p16INK 的表達(dá)，降低MDA 含量。張申堯等[34]研究表明，紅景天苷能夠通過(guò)調(diào)控HIF-1α 介導(dǎo)的自噬進(jìn)而抵抗骨細(xì)胞凋亡。鄒琛等[35]研究表明，紅景天甙對(duì)過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞損傷有著顯著的保護(hù)作用，其機(jī)理可能與紅景天苷能夠抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和提高鈉泵活力有關(guān)。

2.2.2 果蠅和線蟲模型

果蠅和線蟲因具有優(yōu)良的生物血特性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物活性物質(zhì)生理活性的評(píng)價(jià)。在果蠅和線蟲研究模型中，紅景天提取物被證明具有良好的抗衰老活性。Jafari 等[36]利用果蠅和線蟲模型對(duì)紅景天的抗衰老活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，紅景天能夠顯著延長(zhǎng)果蠅和線蟲的壽命，顯示出良好的抗衰老活性。Wiegant 等[37]研究表明，紅景天提取物能夠顯著提高秀麗隱桿線蟲的壽命。韓雪等[38]報(bào)道了0.12%紅景天中低聚體原花青素處理可以顯著延長(zhǎng)黑腹果蠅的壽命，并能提高SOD 活性和降低MDA 含量。Zhang 等[39]報(bào)道了在轉(zhuǎn)基因果蠅阿爾茲海默癥模型中，紅景天苷可以促進(jìn)GSK3β 磷酸化和抑制tau 蛋白磷酸化，達(dá)到延長(zhǎng)果蠅壽命，提高其飛行能力和抑制其神經(jīng)元丟失的目的，顯示出紅景天苷良好的抗衰老能力。另外，Gao 等[40]研究發(fā)現(xiàn)，紅景天苷可能通過(guò)抑制海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)SIRT1/NFκB 通路或下調(diào)凋亡相關(guān)的蛋白表達(dá)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)D-半乳糖誘導(dǎo)的阿爾茲海默癥小鼠神經(jīng)系統(tǒng)的目的。同時(shí)，紅景天多糖也被證明可以減少骨髓細(xì)胞凋亡，進(jìn)而發(fā)揮抗衰老作用[41]。

2.2.3 動(dòng)物模型

動(dòng)物模型作為一個(gè)重要的研究模型，被廣泛應(yīng)用于生物活性物質(zhì)的功能評(píng)價(jià)中。動(dòng)物模型中，紅景天可以通過(guò)提高抗氧化相關(guān)酶（SOD、GSH-Px 和CAT）的活性，降低酸性磷酸酶活性及過(guò)氧化脂（LPO）最終分解產(chǎn)物含量和MDA 含量，從而增強(qiáng)機(jī)體清除自由基的能力，降低生物膜的過(guò)氧化程度，保護(hù)機(jī)體細(xì)胞和組織不受自由基的損害，起到預(yù)防和延緩機(jī)體衰老的作用[43]。許晗等[44]研究表明，紅景天苷能夠顯著降低老年大鼠血清中MDA 含量及腦組織中褐質(zhì)水平，提高血清SOD、GSH-Px 活性，達(dá)到通過(guò)改善自由基代謝，進(jìn)而發(fā)揮抗衰老作用的目的。金永日等[45]證明，紅景天莖葉提取物灌喂老年大鼠能夠明顯提高大鼠血清SOD、CAT、GSH-Px 活性及皮膚羥脯氨酸含量。姜文華等[46]研究表明，紅景天素可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，提高SOD 和GSH-Px 活性，并降低酸性磷酸酶活性和抑制過(guò)氧化脂質(zhì)的形成，進(jìn)而起到阻止細(xì)胞器退行性變化的作用。曲智威等[47]研究表明，紅景天苷可以提高大鼠肝臟SOD 和GSH-PX 活性，并降低LPO含量，表明紅景天苷具有一定的清除機(jī)體自由基的作用。關(guān)駿良等[48]對(duì)西藏紅景天的抗衰老作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，西藏紅景天提取物可以顯著抑制老年小鼠腦單胺氧化酶B（MAO-B）活性，增加腦單胺類神經(jīng)遞質(zhì)及肝脫氧核糖核酸（RNA）和組織蛋白質(zhì)含量，并增強(qiáng)老年小鼠腦、肝和腎SOD 活性,降低MDA含量，顯示了西藏紅景天良好的抗衰老作用。Mao 等[49]在D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠衰老模型中探究了紅景天苷的抗衰老作用，結(jié)果表明，紅景天苷可以通過(guò)改善肌肉活動(dòng)，提高記憶潛能，增加淋巴細(xì)胞和白細(xì)胞介素的水平，進(jìn)而發(fā)揮抗衰老作用。

由上可知，在不同研究模型中，紅景天均被證明具有良好的抗衰老活性，這對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)中藥資源的開發(fā)利用和保健食品的開發(fā)有著重要的意義。

3 結(jié)論與展望

我國(guó)中藥資源豐富，紅景天作為一種重要的中藥資源，其不僅是一類重要的保健藥物，而且也可作為重要的保健食品資源。紅景天營(yíng)養(yǎng)豐富全面，安全性高，生理活性強(qiáng)，這些有利的條件勢(shì)必會(huì)加速紅景天在今后醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

紅景天及其提取物可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖，調(diào)節(jié)衰老相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，并能提高機(jī)體抗氧化酶（SOD、GSH-Px）的生物活性，同時(shí)可降低LPO 和MDA 的含量，進(jìn)而清除機(jī)體過(guò)量自由基，達(dá)到延緩機(jī)體衰老的作用。同時(shí)，研究也證明，紅景天對(duì)細(xì)胞和機(jī)體沒(méi)有明顯的生物毒性效應(yīng)，生物安全性高。因此，紅景天后續(xù)在相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。另一方面，紅景天具有的多種健康效應(yīng)和藥理作用被廣泛研究，抗衰老活性作為紅景天一個(gè)重要的生理活性已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。但目前研究多集中于采用細(xì)胞和動(dòng)物模型對(duì)紅景天提取物的抗衰老活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于紅景天的抗衰老活性機(jī)制及分子機(jī)理報(bào)道較少，這將是后續(xù)研究的一個(gè)重要方向。其次，目前研究多集中于對(duì)紅景天混合提取物的健康效應(yīng)以及其藥理學(xué)作用進(jìn)行研究，對(duì)提取物中單個(gè)具體活性成分與人類健康關(guān)系的研究較少，因此試驗(yàn)結(jié)果缺乏一定針對(duì)性，后續(xù)研究應(yīng)該采用現(xiàn)代分離技術(shù)手段結(jié)合現(xiàn)代生物學(xué)手段對(duì)紅景天提取物進(jìn)行分離純化，然后對(duì)純化后組分的理化特征和生理活性進(jìn)行研究，這樣能夠有針對(duì)性的對(duì)紅景天健康效應(yīng)進(jìn)行更加深入的評(píng)價(jià)。再者，目前主要以紅景天苷、紅景天素及多糖的理化特征和生物活性進(jìn)行了深入探究，其他活性成分（如黃酮類）的研究相對(duì)較少，后續(xù)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這方面的研究。最后，前期研究主要采用細(xì)胞、線蟲/果蠅、動(dòng)物模型對(duì)紅景天提取物生理活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果推及人體存在一定的差異和不足，臨床試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)生物活性物質(zhì)生理活性的最準(zhǔn)確的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)于評(píng)價(jià)紅景天抗衰老活性有著重大意義。后續(xù)應(yīng)采用臨床試驗(yàn)結(jié)合3 大組學(xué)技術(shù)（蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、基因組學(xué)）來(lái)評(píng)價(jià)紅景天及其提取物的生理活性，對(duì)于準(zhǔn)確掌握紅景天及其提取物的營(yíng)養(yǎng)學(xué)和藥理學(xué)性質(zhì)有著積極意義。我國(guó)西部地區(qū)紅景天資源豐富，儲(chǔ)量大，藥用價(jià)值高，加強(qiáng)對(duì)紅景天資源的科學(xué)研究和利用對(duì)于加強(qiáng)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的開發(fā)，提升紅景天經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)當(dāng)?shù)厝嗣窠?jīng)濟(jì)收入有著積極的促進(jìn)意義。