达能营养中心第五届学术研讨会论文集

金邦荃
南京师范大学食品科学与营养系,南京210097

　　关键词：异黄酮　骨质疏松　植物

　　中图分类号：R151.3　Q946　　　文献标识码：A

Isoflavones in herbs and prevention of osteoporosis

for aged peoples

Jin Bangquan

Department of Food Sciences and Nutrition

Ginling Women's College Nanjing Normal University,Nanjing 210097, China

　　Abstract: There are different quantities of isoflavones in different herbs, whose structure is similar to estrogen in human. In1980s some studies were conducted to investigate the physiological function of Isoflavones in herbs and find them able to inhibit tumors. Their real effects of improvements and preventions on postmenstrual osteoporosis were found recently. Isoflavones are wildly in soybean, radix pueraria and semen ginkginis as functional factors.

　　Key words:isoflavones, osteoporosis, herbs

1　植物异黄酮

1.1　来源

　　许多植物中都含有数量不等的黄酮类化合物，如我们经常食用的果蔬——大豆及其制品、银杏、葛根、芦蒿、芹菜、花椰菜中都有存在，以及许多中药材——当归、枸杞、杜仲等[1～3]。

　　20世纪40年代，研究者注意到澳大利亚某此牧场中的绵羊生殖能力强，研究发现这是因为牧场中含有特殊的三叶草植物，其富含芒柄花素(Formononetin)可在绵羊的胃中经酵解为一种大豆异黄酮——黄豆甙原(Daidzein)。从那时开始，研究者就逐渐去关注植物中异黄酮(Isoflavones)对健康的影响，并逐渐掀起了研究Isoflavones的热潮[4～7]。

　　实际上Isoflavones是一个复杂的大家族，植物中的Isoflavones主要有大豆黄酮(Daidzein)、芒柄花素(Formononetin)、染料木素(Genistein)和美皂异黄酮(Bichanin A)、葛根素(Radix)等。国外已鉴定的大豆异黄酮至少有十余种，包括大豆甙、60AC大豆甙，大豆甙原、染料木素、60AC染料木素、染料木黄酮、生原单宁A、7－羟基－4－甲氧异黄酮等。以上大豆异黄酮（总称Isoflavones）合计约占大豆干重的3％～3.4％。目前还知道葛根干粉中大约含有10％－21％的Isoflavones；银杏叶干粉中也含有丰富的黄酮类化合物[1～5]。

1.2　化学结构

　　Isoflavones的化学结构为双酚，它与人体分泌的雌激素(Estrogen)在结构上十分相似，即苯环上有对应于雌二醇C0位的羟基结构，从而在人体内具有微弱的雌激素活性，故科学家称其为"植物雌激素"(Phytoestrogen) [1～5]。

1.3　生物学功能

　　Setchell和Adlercreutz首先发现Isoflavones与哺乳动物雌激素结构相似，并阐述它们的可能的防癌作用。20世纪50年代，人们对Isoflavones的雌激素活性发生了最初的兴趣,了解到它们只是很弱的雌激素，约相当于十万分之一的雌二醇活性，作用较温和。由于Isoflavones具有雌激素类似的化学结构，推测其在体内竞争性与雌激素受体结合，以表达其生物学活性。实际上Isoflavones是防止人体的雌激素过多地聚集在受体上，这个效果并不中止雌激素的正常生殖和其它生理功能，但可减少性激素诱发癌症的可能性[1～7]。

　　20世纪80年代人们对Isoflavones的广泛的生理效应进行了研究。Messina 等综述了大豆以及Isoflavones抗癌的动物实验，发现生大豆、熟大豆、以及分离大豆蛋白都具有一定的抑制癌症效果[5～10]。目前已明确Isoflavones抗癌的主要作用机制，包括以下几个方面：

1.3.1 类似女性雌激素作用以及抗激素作用。

1.3.2 抑制与癌相关酶活性的作用，特别是酪蛋酸激酶。

1.3.3 在癌细胞增殖的促进阶段，具有抑制血管增生作用。

1.3.4 抑制过氧化物生成，清除体内自由基, 从而具有抗氧化作用。

1.3.5 调节细胞周期。

1.3.6 染料木黄酮具有抑制一些与DNA切断有关酶活性的作用等。

　　总之，Isoflavones通过不同的方式抑制肿瘤细胞的增殖而起到一定的预防癌症效果。特别是弱雌激素作用，雌激素不足时可起到类雌激素效果，而雌激素过剩时又起到抗激素作用[1,10]。

　　 Isoflavones的作用具有多样性。它还可以与低密度脂蛋白受体(LDL－R)结合，增加LDL－R活性，促进胆固醇的清除，有效降低血液中总胆固醇、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)水平，抑制了动脉粥状斑块形成而保护心血管；进一步的研究还观测到Isoflavones有可能与钙调素受体(Calmodulin－R, CaM－R)或降钙素受体(Calcitonin－R, CT－R)结合，调节钙的吸收利用和代谢模式，减少骨质丢失，促进骨生成的作用，而有利于更年期骨质疏松(Postmenstrual osteoporosis)的预防和治疗[11～13]。

2 骨质疏松

　　人体骨重在30岁左右达到峰值，40岁以后逐年下降，此后骨吸收大于骨形成。流行病学调查发现，中老年人尤其是中老年妇女，由于卵巢功能减退，体内雌激素水平逐渐下降，激发破骨细胞代谢增强，骨钙丢失日趋严重，其丢失率将上升至每年2％－4％，从而导致骨质疏松(Osteoporosis)的发生率逐年提高[ 15～17]。根据不完全统计，我国约有6.6％骨质疏松患者约有8400多万人，其中主要是中老年人群。目前Osteoporosis对人体造成的伤害及潜在的危险已引起全社会的重视。

2.1　骨质疏松

　　1998年WHO 根据二次国际会议对Osteoporosis提出一个定义，试图改善全球对骨质疏松的诊断、处理、预防和控制[17～19]。

　　Osteoporosis定义：是以低骨量及骨组织微结构褪变为特征的一种全身性骨骼疾病。不尽包括已发生骨折者，也包括具有潜在骨折危险的临床前期的骨质疏松症和已发生骨折的骨质疏松症。

　　Osteoporosis是一种全身性代谢骨病，往往是在“静悄悄”中逐渐发展，一经发现多以达到一定程度。它表现为单位体积骨量减少，骨质有机成分生成不足，继发钙盐沉积减少。

2.2　Osteoporosis分类

　　I类：原发性Osteoporosis，主要是由于年龄增长所致的体内性激素突然减少及生理性退行改变。

　　II类：继发性Osteoporosis，是由疾病或药物所致。

　　III类：特发性Osteoporosis，多见于青少年（常伴有遗传病史），女性多见。

2.3　重点发病人群

　　近年来随着人类寿命的延长，Osteoporosis日趋增多。主要的发病人群是50岁以上的妇女和60岁以上的男子。当性激素逐渐下降时，骨丢失和骨折发生率明显增加[15～19]。

　　Osteoporosis的发生与性别、年龄、种族、地区、饮食习惯等因素有关，女性的发病率远比男性高。尤其是更年期后的女性，其发病率是男性的3倍。近年研究注意到，白人妇女较黑人和东方人更常发生[17，20]。

3　植物异黄酮与骨钙代谢的关系

3.1　影响骨钙代谢的因素

　　钙（Calcium, Ca）是体内第5重要的无机元素，参与骨骼构成。人体骨钙总量约为1.2～1.5kg。正常人和骨质疏松患者间钙的摄取量并无明显差异，但钙的来源不同和膳食中其它因素则可能干扰钙的吸收利用,例如乳源性钙容易吸收,适当的钙磷比(Ca:P=1.2～1.5:1)有利于钙的吸收；相反，食物中植酸磷或纤维素含量过高则影响钙的吸收。体内甲状旁腺素（PTH）及破骨细胞激活因子（OAF）均能影响破骨细胞的形成，并加强骨钙流失；而降钙素（CT）则减弱破骨细胞的作用。维生素D可增进肠道对钙的吸收及肾小管对钙的重吸收，以增加钙的蓄积。另外雌激素等性激素作用于成骨细胞，可能拮抗了糖皮质激素对成骨细胞生长的抑制，阻滞钙的过多骨骼中游离出来。总之，老年期足够的钙摄入配合维生素D及雌激素等可以减少骨量的丢失[15～17，20]。

3.2　雌激素的作用

　　骨钙代谢受多种因素制约，其中之一是雌激素的水平。国内外大量研究表明，雌激素与细胞雌激素受体（ER）结合，会产生相应的生物学效应。而Isoflavones具有雌激素类似的化学结构，推测其在体内竞争性与雌激素受体结合，以表达其生物学活性。一些研究发现中老年人尤其是中老年妇女随着体内雌激素水平逐渐下降，骨质丢失日趋严重，是导致骨质疏松症的诱因[17～19]。

3.3　植物异黄酮的潜在作用

　　很久以前，中国及泰国就应用葛根减轻妇女更年期不适症。近年来人们开始注意到Isoflavones其它潜在的功效及与人体钙代谢的关系。一些研究发现中老年人尤其是中老年妇女随着体内雌激素水平逐渐下降，骨质丢失日趋严重，并可导致骨质疏松。而体内一定水平的雌激素则可以降低破骨细胞活性，限制骨钙吸收和骨质丢失，有利于更年期后骨质疏松的预防和治疗[20～26]。

　　绝大部分更年期后妇女都会产生面部潮红、阴道干涩以及萎缩性阴道炎等症状，而中、日两国妇女的绝经后综合症相对说来要比西方国家同龄妇女少一些。医学研究人员认为，这在很大程度上与中日两国人民经常食用大豆食品（摄人的大豆Isoflavones）有关。一项研究比较了日本妇女和美籍高加索妇女的雌激素水平，发现由于东西方饮食习惯的差异，日本妇女的更年期不适症较欧美人少，这可能与日本妇女的传统饮食含比较低的脂肪和较高的大豆食品有关。进入更年期后，内源性性激素迅速下降，一系列衰老体症将会出现。摄入Isoflavones可能会调高骨细胞雌激素受体水平，降低破骨细胞活性，限制骨吸收和骨质丢失。

　　最近人们注意到即使亚洲妇女在身材骨骼上较小，但她们发生髋部受伤的几率比高加索妇女要少得多。更让人感到惊讶的是：亚洲妇女从膳食中摄入的钙要远低于美国妇女。

1995年，世界卫生组织的一项研究中以夏威夷岛和冲绳的70岁以上的日本妇女为对象，进行了Isoflavones排泄量与骨密度相关的病因学调查研究，结果显示骨密度高的群体其尿中的Isoflavones排泄量也是较多，而Isoflavones的摄取量与尿中Isoflavones排泄量有着相互关系，可见Isoflavones摄取量与骨密度有一定的关系。

动物实验进一步证实大豆Isoflavones预防骨质疏松的效果。Arjmandi等报道了摘除卵巢的骨质疏松症模型白鼠摄取大豆蛋白，可抑制大腿骨以及腰椎骨密度低下的效果。之后，Draper等进一步确证了许多来源的植物雌性激素具有抑制卵巢摘除白鼠的大腿骨和椎骨的骨量减少效果。Ishida等以摘除卵巢白鼠为对象，经口投与黄豆苷原和染料木黄酮，结果此两种Isoflavones都可抑制骨量的减少。Ishimi等以摘除卵巢白鼠为对象，通过皮下投与染料木黄酮也发现大腿骨海绵骨的骨量减少得到抑制。目前有很多研究讨论了大豆Isoflavones的抑制骨量减少的作用机制。Ishida等（1998）在研究大豆Isoflavones的抑制骨量减少效果时，还发现黄豆甙原与雌激素一样具有抑制尿中骨吸收标志上升作用。 　　美国的Protter等（1998）研究确认投与90mg Isoflavones的人群的脊椎骨的骨密度明显上升。临床试验结果证实：妇女只要每人每日摄入含1.39mg大豆Isoflavones的大豆蛋白粉，连续6个月即可显著提高骨骼的矿化度，只要每人每日摄人少量大豆Isoflavones，无异于补充植物雌激素。

　　大豆Isoflavones对人体绝对安全，在人们食用大豆及其加工食品的几千年中从未听说过有大豆中毒事件发生，故大豆Isoflavones是一对人体有益无害的天然保健品。至于大豆Isoflavones的剂量至今尚未有统一的国际标准。医学专家认为：每人每日摄入25～l00mg大豆Isoflavones有保健与防病效果。

4　结语

　　中国开始步入老龄化社会，据2000年我国第5次人口普查，60岁以上的老龄人口已占人口总数的6.96％。绝对数庞大，估计目前超过1亿，是一个很大的群体，老年人群的健康引起广泛关注。我国约有6.6％骨质疏松患者约有8400多万人，其中50％是中老年人群。

　　在东方，由于人种和文化背景的差异，中国人很难接受用雌激素防治更年期骨质疏松的理念，并且欧美也在寻找更安全的物质以取代雌激素。根据医学界多年的以及祖国传统医学的宝贵经验，很可能在不久的将来人们会应用Isoflavones作为防治骨质疏松和减缓更年期综合症的保健食品。

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