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[摘要] 芹菜素属于黄酮类化合物,具有多种生物学作用,为探讨芹菜素抗氧化作用机理,进一步了解芹菜素生理学作用,现从芹菜素理化性质、立体结构、抗氧化机制及其展望四个方面对芹菜素抗氧化作用进行综述,为进一步研究其抗氧化作用提供依据。
[关键词] 芹菜素; 抗氧化
[中图分类号] R961 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2009)27-34-02
芹菜素属于黄酮类化合物,广泛存在于多种蔬菜和水果中,并且与其他黄酮类物质(如槲皮素、山奈黄酮等)相比芹菜素具有低毒、无诱变性等优点。芹菜素具有多种生物学作用,如抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗炎、镇静等。现就芹菜素的抗氧化作用研究进行综述。
1 芹菜素的理化性质及来源
芹菜素,分子式为C15H10O6,分子量为270,不溶于水,易溶于乙醇、二甲基亚砜。纯品为浅黄色或黄绿色。与其他黄酮类物质(如槲皮素、山奈黄酮等)相比具有低毒、无诱变性等优点。
芹菜素广泛存在于蔬菜和水果中,如芹菜、大蒜、苹果、桔子等,另外还存在于许多中草药中,如地钱、西藏雪莲花等。国内外均有文献报道,不过有一定的差异,国外测定当地芹菜为338.5mg/kg(干品),国内测定为9.54mg/100g(鲜重)。可以通过高效液相色谱、薄层色谱扫描、质谱、光谱分析进行分离和鉴定。
2 芹菜素立体结构与抗氧化性的关系
芹菜素,又称4’,5,7-三羟基黄酮,其4’、5、7位的三个羟基及C2C3双键决定了其独特的理化性质和生物学作用。其分子结构见图1。
由图1可见:芹菜素在A、B环上具有4’、5、7位三个羟基,可以与活性自由基相结合,从而清除自由基。同时5、7位酚羟基可以与金属离子络合,且7位羟基具有很强的酸性,这些都有利于发挥抗氧化性。另外△2 (3)双键对氧化性也有一定的影响。Hyang等[1]从一种植物提取物中分离出10种化合物,并证明其中槲皮素、二氢槲皮素、3-甲基醚槲皮素具有抗氧化功能。槲皮素为黄酮醇类物质,二氢槲皮素是二氢黄酮醇类,三甲基醚槲皮素是黄酮化合物,三者在4’、5、7位置上都有一个羟基,同时槲皮素还具有△2 (3)双键。陈季武等利用抗坏血酸-CuSO4-酵母-H2O2的化学发光体系,检测了部分黄酮类物质清除自由基的能力,如槲皮素、金丝猴桃苷、泽漆新苷,它们都在B环上具有4’羟基。B环是黄酮类物质抗氧化清除自由基的主要活性部位,特别是3’4’羟基,是强氧化剂的标志,具有单一羟基也具有一定的抗氧化性。
3 芹菜素抗氧化机制
3.1 体外实验抗氧化作用
(1)体外直接清除自由基
自由基的种类很多,其中危害最强的是超氧阴离子、羟自由基、脂质过氧化物等。Topcu等[2]在研究Pistacia rerebinthus提取物的抗氧化功能中发现,芹菜素对超氧阴离子及脂质过氧化物有很强的清除作用。Baltrusaity等[3]通过2,2’氨基-二(3-乙基苯并噻唑啉磺酸)铵盐退色反应和脂质过氧化物抑制作用,发现芹菜素对自由基正离子和脂质过氧化物有很强的清除作用。
(2)螯合金属离子
过渡金属铁、铜是许多自由基产生过程的催化剂,亚铁离子及铜离子都能介导脂质过氧化,铁缺乏可以导致脂质过氧化损伤加重,铜是超氧化物酶的重要成分,是该酶的活性中心结构,可以催化超氧阴离子成为氧和过氧化氢,从而保护细胞免受超氧阴离子引起的损伤。
芹菜素对铁离子的作用:Topcu等[2]研究结果显示:芹菜素可以与亚铁离子螯合,从而降低脂质过氧化损伤。Dastmalchi,Keyva等也发现,芹菜素可以螯合亚铁离子,同时还可以加速三价铁离子的还原,从而清除自由基。
芹菜素对铜离子的作用:Kazazic等[4]在研究不同黄酮对铁离子和铜离子的螯合作用中,利用气相色谱及质谱检测发现:芹菜素可以很好的螯合铁及铜离子,并且作用位点在C环,而不是在B环。
(3)抑制NO的生成
NO是体内产生的一种氮自由基。最早知道是内皮细胞衍生物的血管扩张因素。
在很多情况下,NO被认为有好的作用,如防止血栓的形成,炎症反应等,但是它也有一定的毒性作用。NO能与超氧阴离子(O-2)反应生成过氧亚硝酸(ONOOH)。ONOOH是一种强氧化剂,以氧化硫醇为标准,比H2O2的氧化能力大2000倍。它能对靶分子进行单电子氧化或双电子氧化,最终破坏靶分子,造成机体的损害,同时ONOOH还可以诱导不饱和脂肪酸过氧化,近来还发现ONOOH是造成线粒体损伤的主要原因。
Yu-Chih等[5]在观察几种黄酮在小鼠巨噬细胞中对前列腺素及亚硝酸盐生成的影响中发现,芹菜素是PGE2和亚硝酸盐生成的最强抑制剂,IC50为8.04μM,明显优于其他黄酮(槲皮素、山柰酚、染料木黄酮);他们还发现芹菜素是通过在细胞转录水平抑制COX-2及iNOS的表达来发挥作用的。
(4)抑制DNA氧化损伤
自由基可引起DNA氧化性损伤,而芹菜素对这种损伤有保护作用。D Romanova等在研究了芹菜素、芦丁及槲皮素对过氧化氢诱导的氧化性DNA损伤保护作用中发现,芹菜素对DNA损伤的保护作用要优于其他黄酮类物质。Kanazawa等[6]利用体外细胞培养,检测不同黄酮类物质对HepG2细胞核内DNA损伤的保护作用,结果发现同浓度黄酮类物质进入细胞核的相对量分别为:在细胞核内有85%的芹菜素,23%的槲皮素,8%的芦丁,芹菜素对细胞核内DNA损伤的保护作用要强于槲皮素和芦丁。
(5)抑制放射损伤
自然界存在的放射线也可使机体产生少量自由基,从而对机体造成损伤。KN Rithidech等在研究芹菜素对放射线造成人类淋巴细胞损伤保护作用发现,通过体外细胞培养放射线照射,不同浓度芹菜素作为保护剂,结果发现淋巴细胞损伤程度与芹菜素的浓度有一定的剂量效应关系,浓度越高细胞受损伤的程度就越低。
(6)抑制LDL氧化损伤
低密度脂蛋白(LDL)与动脉粥样硬化(AS)有很密切的关系,专家认为高LDL血症是AS的主要危险因素。体内脂质过氧化物(LPO)的代谢产物丙二醛(MDA)极易修饰LDL,成为MDA- LDL,能为单核巨噬细胞受体所辨认、内饮,形成泡沫细胞。另外LDL经过多种类型的细胞、过渡金属离子或脂加氧酶的氧化修饰产生氧化修饰LDL(Ox-LDL),从而促进AS的形成,对机体造成损害。
芹菜素对LDL氧化损伤有很好的保护作用。Gholam Ali Naderi等通过过渡金属铜离子诱导LDL氧化,234nm共轭体双烯吸收值作为LDL氧化动态监测指标,结果发现芹菜素可以保护LDL的氧化损伤。
3.2 体内实验抗氧化作用
目前体内芹菜素的代谢及吸收机制还未研究清楚,所以其体内抗氧化作用方面研究较少,但也有一些实验证明芹菜素在体内也具有很好的抗氧化作用。
(1)抑制脂质过氧化作用
生物体内主要有亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸,多以磷脂形式存在于质膜等生物膜中。这些不饱和脂肪酸可受单线态分子氧及氢氧自由基等作用生成过氧化脂类。
过氧化脂类化学性质活泼,易进一步使脂质分解引起自由基反应,也可使谷胱甘肽氧化,从而对机体生物膜造成损伤,进而对机体造成损害。
JP Singh等用N-亚硝基二乙胺诱导Wistar肝癌大鼠,25 mg/kg 芹菜素作为保护试剂,研究芹菜素对肝癌大鼠体内脂质过氧化保护作用中发现,芹菜素处理组肝脏和肾脏中抗氧化水平要高于癌症组,与癌症组相比有统计学意义。同时芹菜素处理组脂质过氧化情况明显好于癌症组,芹菜素对癌症大鼠脂质过氧化有保护作用。
PV Jeyabal等利用肝癌大鼠模型研究了芹菜素抑制氧化压力对大分子物质损伤,结果发现芹菜素处理组对肝癌大鼠的脂质过氧化有保护作用。
(2)保护DNA的损伤
芹菜素在体外已经证实对DNA的损伤有保护作用,体内实验也有报道其对DNA损伤的保护作用。PV Jeyabal等利用肝癌大鼠模型研究了芹菜素抑制氧化对大分子物质损伤,用单细胞凝胶电泳测定DNA损伤,发现芹菜素对癌症大鼠细胞的DNA损伤有保护作用。
4 展望
芹菜素从结构上来看,具有黄酮类物质共有的抗氧化结构特点―三个羟基,同时也具有强氧化剂的结构特点――5、7位酚羟基及4’位羟基。
另外体外实验已充分证明芹菜素可以有效地清除自由基,具有很强的抗氧化能力。但是由于芹菜素体内代谢和吸收机制还不是很明确,所以体内抗氧化研究还很少。因此系统全面地研究芹菜素在体内代谢及吸收情况,明确芹菜素在体内的作用机制,是今后研究的一个重点。
[参考文献]
[1] Hyang DG,Kwang HL,Hyoung JK,et al. Neuroprotective effect of antioxidative flavonoids,quercetin(+)-dihydroquercetin and quercetin 3-methyll either isolated from Opuntia ficus-indica Var saboren[J]. Brain Reseach,2003,965:130-136.
[2] Topu Gülatl,Ay Mehmet,Bilici Ali,et al. A new flavone from antioxidant extracts of Pistacia terebinthus[J]. Food Chemistry,2007,103(3):816-822.
[3] Baltruaity T,Venskutoni S,Petras R,et al. Radical scavenging activity of different floral origin honey and beebread phenolic extracts[J]. Food Che- mistr,2007,101(2):502-514.
[4] Kazazic SP. Gas-phase ligation of Fe+ and Cu+ ions with some flavonoids[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2006,54(22):8391-8396.
[5] Yu-Chih. Suppression of inducible cyclooxygenase and inducible nitric oxide synthase by apigenin and related flavonoids in mouse macrophages[J]. Carcinogenesis,1999,20(10):1945-1952.
[6] Kanazawa Kazuki,Uehara Mari,Yanagitani Hiroaki,et al. Bioavailable flavonoid to suppress the formation of 8-OHdG in HepG2 cells[J]. Arch- ives of Biochemistry & Biophysics,2006,455(2):197-203.
(收稿日期:2009-04-01)
