达能营养中心第九届学术研讨会论文集

李习艺 郭松超
（广西医科大学公共卫生学院，南宁市，530021）

植物化学物（phytochemicals）是植物代谢产生的多种低分子次级代谢产物的总称，广泛存在于各种植物性食物中，种类达数万至数十万种。长期以来植物化学物被认为对人体无用甚至有害，但近年来随着研究的不断深入，发现许多植物化学物在抗癌、抗微生物、抗氧化等方面具有重要的生物学作用。近年来，随着工业化社会的发展，环境中化学污染物种类和数量不断增多，对健康造成很大威胁，导致肿瘤的发病率增加。已有越来越多的研究发现膳食中的植物化学物对化学毒物的损伤有拮抗作用，现就几类常见植物性食物中的植物化学物对细胞的化学保护作用及其作用机制的研究进展作一综述。
大豆类
大豆是我国人民喜爱的食品，含有丰富的生物活性物质，大豆中的多肽、异黄酮、皂苷、卵磷脂、低聚糖等都是保健食品中常用的功效成分。大豆中多种生物活性物质都可具有化学保护作用。大豆异黄酮是研究较多的一类大豆及其制品中的黄酮类物质，主要有黄豆甙原（daidzin）和染料木苷(genistin)，水解后转化形成具有雌激素活性的大豆苷和染料木黄酮。研究表明，染料木黄酮抑制细胞色素1（CYP1）mRNA表达，阻止二甲基苯并蒽（7,12-dimethyl benz(a)anthracene，DMBA）代谢活化为DNA攻击分子［1］。染料木黄酮及其代谢产物大豆黄酮苷元和雌马酚能有效抑制佛波酯（phorbol 12-myristate 13-acetate，PMA或TPA)诱导的环氧合酶COX-2表达，阻断乳腺癌的促长过程［2］。大豆分离蛋白及纯化的大豆黄酮苷元可抑制DMBA诱导的雌性SD大鼠肿瘤［3］。大豆皂苷抑制H2O2对小鼠成纤维细胞的毒性作用［4］。从其他植物中提取出来的大豆皂苷还能对抗四氯化碳（CCl4）的引起的肝损伤［5］和对叔丁基过氧化氢（tert-butyl hydroperoxide，tBuOOH）细胞毒性有保护作用［6］。
茶类
茶叶在我国具有非常悠久的饮用历史，茶叶的生物活性成分主要有茶色素、茶多酚、咖啡碱、维生素、微量元素等。红茶和绿茶均具有较强的抗癌作用。Swiss albino小鼠分别给予含05%, 1%, 和15%的红茶提取液（black tea extract，BTE），一周后给予DMBA 50 mg／kg，分别检测肝、肾、前列腺过氧化氢酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、谷胱苷肽还原酶（glutathione reductase,GR）和谷胱苷肽S转移酶（glutathioneStransferase，GST)活性水平和脂质过氧化水平，结果发现BTE可剂量依赖性地拮抗DMBA诱导的抗氧化酶耗竭和脂质过氧化［7］。此外，红茶提取物可剂量依赖性抑制黄曲霉毒素（AFB）引起的肝脂质过氧化，增加抗氧化酶SOD、谷胱苷肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSHPx）、CAT等活性以及GSH和抗坏血酸（ascorbic acid）水平［8］。绿茶也能抑制AFB1和CCl4联合诱导的雄性Fischer大鼠肝细胞癌变［9］，以及N甲基N亚硝基脲（NmethylNnitrosourea，MNU)诱导的SD大鼠肿瘤［10］。茶多酚(Tea polyphenols ,TP)是一类从茶叶中提取的天然复合物，含有30多种酚性物质，以儿茶素类（catechin）最为重要，约占多酚总量的60 %～80 %，主要由表儿茶酚（epicatechin EC）、表没食子儿茶酚（epigallocatechin EGC）、表儿茶酚没食子酸（epicatechin gallate ECG）和表没食子儿茶酚没食子酸（epigallocatechin gallate EGCG）几种单体组成。梁江等以单细胞凝胶电泳和微核形成为观测手段，观测茶多酚对亚砷酸钠的保护作用，结果发现，各组的彗星细胞的百分率、彗尾长度和微核率随茶多酚给药剂量的增加而呈显著的下降趋势,提示茶多酚对砷所致小鼠骨髓细胞遗传损伤的具有保护性作用［11］。刘慧刚等研究发现，茶多酚对三丁基锡诱导的氧化损伤具有一定的预防作用，并且对细胞核损伤也有一定的保护作用［12］。Banerjee等研究发现，实验小鼠持续喂饲EGCG和茶黄素26周，从第八周开始即可诱导苯并芘（benzo(a)pyrene，BP)暴露细胞凋亡，抑制细胞增殖，防止肿瘤发生［13］。
十字花科蔬菜
十字花科植物富含芥子油苷（glucosinolate），可在葡糖硫苷酶的作用下降解为具有生物活性的异硫氰酸盐（isothiocyanates, ITCs）、硫氰酸盐（thiocyanates）和吲哚（indole）。白菜、卷心菜、甘蓝、菜花、花椰菜等日常食用的许多蔬菜均属于十字花科。研究发现，低剂量的甘蓝汁(0.25-2.0 μl／ml)即可减轻BP对细胞的遗传毒性，激活GST以及CYP450代谢酶7乙氧基试卤灵O脱乙基酶(ethoxyresorufin O-deethylase EROD)，保护DNA免受损伤［14］。从椰菜子中提取的莱服子硫（sulphoraphane，SFN）是ITCs的一种，能抑制BP诱导的ICR小鼠肿瘤，将II相解毒酶调节基因nrf2敲除后，这种保护作用不复存在，提示SFN对苯并芘的保护作用是通过诱导II相解毒酶实现的［15］。
柑橘类
柑橘类水果属芸香科，包括橘、柚、橙等。柑橘类含有的功能性化学物包括类黄酮、单萜类、香豆素类、胡萝卜素类、丙烯酮类及甘油糖脂质等。蜜桔黄素（nobiletin）是柑桔中的一种类黄酮，能抑制脂多糖（LPS）、干扰素（IFN-gamma）和 TPA诱导的一氧化氮（NO）形成和超氧阴离子产生，而NO在上皮致癌过程中起重要作用。体内实验表明，蜜桔黄素减轻TPA诱导的炎症反应，抑制环氧合酶2和诱导型NO合酶表达以及前列腺素E2（prostaglandin E2）释放。此外，还抑制TPA和BP诱导的肿瘤，每只小鼠肿瘤发生率下降分别为612% (P＜ 0.001)和75.7% (P＜ 0.001)［16］。Auraptene (AUR)是柑桔中的香豆素衍生物，一种潜在的化学保护物质，能抑制啮齿动物皮肤、舌、食道、结肠等多部位肿瘤形成。Auraptene抑制体外炎症白细胞超氧阴离子形成，在体内实验中抑制TPA诱导的水肿形成、H2O2产生、白细胞渗透和增殖细胞核抗原阳性细胞比例。AUR显著抑制LPS诱导的NO合酶和环氧合酶表达，降低NO和前列腺素E2产量，抑制肿瘤坏死因子TNF-alpha释放［17］。
番茄类
番茄是茄科茄属多年生草本植物，富含番茄红素、香豆酸、绿原酸、类黄酮、植物固醇等植物化学物,目前对其化学保护作用的研究主要集中在其生物活性成分番茄红素(lycopene)上，番茄红素属于类胡萝卜素的一种，但番茄红素在人体内不能转化为维生素A，不是维生素A的前体物质，因而在过去没有引起人们足够的重视。但近年来发现其具有抗氧化、清除自由基、预防肿瘤、心血管疾病以及调节机体免疫功能等作用。新鲜番茄保护DMBA引起的遗传损伤和氧化损伤，可剂量依赖性地减少Swiss小鼠骨髓微核形成，降低肝脂质过氧化应激，增加GSH及GPx，GST活性［18］。用含不同浓度番茄红素的番茄糊喂饲仓鼠，可降低DMBA诱导的仓鼠口腔颊囊癌，使脂质过氧化程度降低，GSH含量增加，GSHPx、GST和谷氨酰转肽酶（gammaglutamyltranspeptidase，GGT)活性增强，防治效果以5 mg／kg为最佳［19］。番茄保护烷化剂N甲基N硝基亚硝基胺(MNNG)导致的基因损伤和氧化应激，减少骨髓微核形成、胃、肝脂质过氧化，增强抗氧化酶活性［20］。我国学者研究发现，番茄分别对二乙基亚硝胺(DEN)以及CCl4所致氧化损伤和急性肝肾功能损伤具有一定的拮抗作用［21-23］。
大蒜类
大蒜是百合科葱属草本植物，是一种常用的调味品，大蒜中生物活性成分主要为含硫化合物，包括二烯丙基一硫化物（diallyl sulfide，DAS），二烯丙基二硫化物（diallyl disulfide，DADS），二烯丙基三硫化物（diallyl trisulfide，DATS），S烯丙基半胱氨酸（S-allylcysteine，SAC）等。大蒜可在体外阻止硝酸盐向亚硝酸转化，阻断亚硝胺合成，从而对食道癌、胃癌等起预防作用［24］。C57BL／6小鼠给予DADS 200 mg／kg可防止醋氨酚（acetaminophen，APAP)引起的白内障，并延长小鼠存活时间。DADS与N乙酰半胱氨酸合用不仅防止白内障的发生，还使所有实验小鼠均存活［25］。大蒜、大蒜水溶性提取物、水溶性含硫化合物SAC均可调节机体脂质过氧化水平，增强抗氧化酶GST活性，抑制DMBA诱导的叙利亚仓鼠口腔颊囊癌(hamster buccal pouch，HBP)［26-28］，还能抑制Bcl2表达，诱导组织转谷氨酰氨酶(transglutaminase，tTG)，介导肿瘤细胞凋亡［29-30］。SAC能抑制DMBA引起的细胞角蛋白AE1 and AE3表达异常增高，可能是大蒜化学保护作用的另一机制［31］。
姜类
姜为姜科姜属植物，具有驱风散寒、健胃止吐、抑菌等药用，其化学成分主要可分为挥发油、辛辣成分和二苯基庚烷三大类。挥发油中主成分为萜类，有单萜类，倍半萜类等。姜的辛辣成分主要有姜辣素（姜酚gingerol）及分解产物姜酮（gingerone）、姜烯酚（Shogaol）等。Zerumbone（ZER）是一种姜的倍半萜烯类提取物，皮肤给药前24h用2 μM的ZER进行干预，可显著抑制BP诱导的皮肤肿瘤，总抑制率达60%，每只小鼠肿瘤发生数下降80%。以TPA作诱癌实验，ZER干预(16 nM)可使肿瘤数下降83%，瘤体半径缩小57%。RTPCR结果显示ZER(2 μM)增强上皮组织锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase,MnSOD)、GSHPx、GST和NAD(P)H 醌氧化还原酶（NAD(P)H quinone oxidoreductase）mRNA表达，但对细胞色素p450 1A1 or 1B1无影响。并且，预给予ZER还可抑制TPA诱导的环氧合酶2（cyclooxygenase2）蛋白表达和细胞外信号调节激酶(extracellular signalregulated kinase 1／2, ERK)的磷酸化［31］。姜黄素是一种黄色酸性酚类物质，由姜的根茎经萃取、结晶等工艺制成的橙黄色结晶粉末。周京旭［32］等用含姜黄素的饲料喂饲大鼠，以亚硝胺诱导大鼠原发性肝癌，发现姜黄素可显著降低大鼠肝癌发生率、多发性、以及淋巴结和肺转移率。在肝癌发生、发展的各个阶段均有效。体外实验表明，生姜晾干后用超临界CO2流体从干姜中萃取出的姜油具有清除自由基的能力，能减轻H2O2诱导的DNA损伤和红细胞氧化性溶血［33］。
植物化学物种类繁多，许多都具有潜在的化学保护作用，本文在此不一一列举，不同的植物化学物对不同的外源性化学物保护机制可能不尽相同，目前的研究主要集中在以下两个方面。
对外源性化学物生物转化酶的影响
多数化学毒物进入体内后需经多种生物转化酶催化后代谢活化或代谢失活解毒。化学毒物体内生物转化一般分为2个阶段：I相反应和II相反应。前者包括氧化、还原和水解反应，参与反应最主要的酶是细胞色素P450酶系。II相反应主要为结合反应，主要的酶有葡萄糖醛酸转移酶、谷胱苷肽S转移酶、N乙酰基转移酶等。许多具有化学保护作用的植物化学物能调控这些生物转化酶的活性，降低外源性化学物的毒性，通常为抑制I相酶对毒物的活化，或者／同时诱导II相酶的解毒功能［1，15，34］。值得注意的是，由于各种毒物在体内的代谢途径不同，植物化学物对生物转化酶的影响对不同的毒物可能产生截然不同的影响，尤其是某些植物化学物诱导酶作用后导致药物毒性增加的现象值得重视［35］。
抗氧化作用
氧化损伤是多种化学物对机体损伤的共同机制，化学毒物产生的自由基与生物大分子作用，导致脂质过氧化，蛋白质、核酸氧化损伤。许多植物化学物均具有抗氧化功能，理论上所有具有抗氧化功能的植物化学物均具有潜在的化学保护功能。抗氧化作用的发挥可以通过两条途径，一方面减少自由基的产生，另一方面增加对自由基的清除，加强机体对氧化损伤的防御系统，包括非酶性和酶性抗氧化系统［7，18，20］。
生命的调节是一个复杂的过程，除上述两方面外，调控细胞信号传导通路［31］，调节细胞生长周期，诱导细胞凋亡［29，30，36］等也是植物化学物化学保护作用的可能机制。
结语
通过膳食因素对抗化学毒物的毒性作用是一种简单有效的干预手段，许多膳食植物化学物已被证实具有化学保护作用，但目前的研究大多处于实验室阶段，所用剂量通常较大，而一般情况下，人们从膳食中摄入植物化学物的量往往较低，且通常同时摄入多种不同的植物化学物，它们共同产生的作用往往与单一植物化学物有所不同。另外，现实生活中我们对化学毒物的接触也往往是低剂量混合接触，这种情况与实验条件往往大相径庭。另外，值得注意的是，任何一种化学物摄入量过高都会对机体产生毒性作用，尽管普通膳食不会使这些植物化学物在体内达到毒性水平，但如果制成保健品或药品则有可能摄入过量。因此，对功能性植物化学物的毒性研究也不容忽视，不能只一味强调其对机体有利的一面。总之，植物化学物种类繁多，生物活性广泛，而我们的认识还非常有限，植物化学物本身对机体的影响、植物化学物与化学毒物之间的相互作用，以及不同植物化学物之间相互作用等很多问题远未阐明。如何针对实际需要，合理开发利用这些植物化学物资源，以正确指导膳食，保护机体健康还有待于进一步研究。
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