天然药物抗氧化活性物质研究进展

天然药物抗氧化活性物质研究进展
黄韵璇;李海峰;黄泽波
【摘要】氧化胁迫与衰老和多种疾病的发生发展密切相关,许多抗氧化剂具有延缓衰老和防治氧化胁迫相关疾病的活性.其中,植物来源的天然抗氧化剂还具有来源可靠、安全性高、副作用低等诸多优点,是目前药品、保健品、化妆品等行业的重要开发对象.本文重点介绍了天然药物抗氧化活性物质的国内外研究进展,同时简单介绍了目前开发抗氧化剂常用的体内外活性评价方法,并对这些天然抗氧化物质在生物医药领域的应用前景进行了展望.
【期刊名称】《广东药学院学报》
【年(卷),期】2016(032)004
【总页数】5页(P532-536)
【关键词】抗氧化;多酚;多糖;多肽
【作者】黄韵璇;李海峰;黄泽波
【作者单位】广东药科大学生命科学与生物制药学院,广东广州510006;广东药科大学生命科学与生物制药学院,广东广州510006;广东药科大学生命科学与生物制药学院,广东广州510006
【正文语种】中文
【中图分类】R284
体内外多种因素诱导产生的过量自由基可引发氧化胁迫反应，导致细胞结构损伤和功能缺失，促使机体衰老并加剧阿尔茨海默病、心血管疾病、恶性肿瘤等相关疾病
的发展。

氧化反应还可能引起药品、保健品、化妆品等产品中有效成分的破坏，甚至产生有害物质。

采用抗氧化剂清除体内外过量的自由基，一方面可以减轻机体的氧化胁迫损伤从而有助于延缓衰老和防治衰老相关疾病，另一方面能够有效保护药品等产品品质并延长其保存期限，因此抗氧化产物在医药健康产业中有着广泛的需求和应用［1］。

其中，中草药等植物来源的天然抗氧化剂不仅具有良好的抗氧化活性，还符合人们对绿色健康的要求，具有巨大的市场潜力［2］。

本文简要综述天然药物抗氧化活性物质以及常用的抗氧化活性评价方法。

近年来，大量研究表明天然药物中存在多种具有抗氧化活性的物质，包括多酚类、维生素类、皂苷类、生物碱类等小分子化合物以及多糖、多肽等大分子产物。

这些天然产物的抗氧化作用与其抑制过氧化反应、清除自由基、增强机体抗氧化功能等有关。

1.1 多酚类
多酚是一类含有多个酚羟基结构的化合物，可分为类黄酮、酚酸、芪类等多个种类，在植物根、叶、皮中含量较为丰富。

多酚结构中的酚羟基可作为氢供体清除自由基，而且其反应活性与酚羟基的数量和位置密切相关，如邻位酚羟基结构易与自由基反应形成醌，因此大多数多酚类化合物都具有良好的体内外抗氧化作用。

我们曾从紫菜苔、白菜苔和广东菜心中制备了乙醇提取物，发现这些提取物含有大量的多酚类化合物并具有一定的体外还原性和DPPH清除能力。

利用秀丽线虫（Caenorhabditis elegans）模型进一步研究表明，这些醇提物均能降低秀丽线
虫体内的活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）水平，增强超氧化物
歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的酶活力，并延长秀丽线虫在百草枯氧化胁迫下的存活时间，其中总多酚含量最高的紫菜苔提取物还能够延长秀丽线虫的平均寿命［3］。

这些结果说明多酚类化合物的抗氧化作用有助于延缓生物体衰老。

1.1.1 类黄酮类黄酮是多酚中种类最多的一类化合物，又可分为黄酮、异黄酮、
黄烷醇、黄酮醇等种类。

大多数植物的组织中都含有类黄酮，如槲皮素、儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）等，而大部
分类黄酮都有一定的抗氧化活性。

例如，槲皮素是一种常见的黄酮醇类化合物，能够降低H2O2处理的胃黏膜上皮细胞GES-1内的ROS水平，恢复线粒体内膜电位，提高细胞活力并减少细胞凋亡，还能抑制乙醇诱导胃黏膜急性损伤模型小鼠体内的ROS积累和炎症反应，有助于缓解胃功能失常［4］。

茶多酚中的主要成分EGCG可以清除β-淀粉样蛋白（amyloidβ protein，Aβ）诱导小鼠小神经胶质细胞CRL-2468产生的过量ROS，并可提高核因子Nrf2和血红素氧合酶HO-1的
表达，抑制核因子NF-κB通路，从而抵抗Aβ诱导的氧化和炎症胁迫［5］。

1.1.2 酚酸酚酸类化合物主要包括以没食子酸为代表的羟基苯甲酸类、以3-羟基苯乙酸为代表的鞣花酸类和以绿原酸为代表的羟基肉桂酸类，它们广泛存在于金银花、杜仲、茼蒿等植物中。

研究表明，没食子酸不仅能降低H2O2诱导人晶状体
上皮细胞产生的过量ROS，还能增强由毛果芸香碱诱导的青光眼模型家兔中眼房
水的总抗氧化能力，从而缓解眼内高压［6］。

在CCl4诱导的肝损伤模型小鼠中，绿原酸能够增强肝脏组织的 SOD和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）酶活力，减少脂质过氧化产物丙二醛的含量，表现出良好的护肝作用［7］。

与其他多酚类化合物相似，酚酸的抗氧化能力与酚羟基的结构密切相关，如具有邻苯三酚结构的没食子酸的体外抗氧化能力较邻苯二酚结构的绿原酸和迷迭香酸的更强。

1.1.3 其他多酚类从虎杖等植物中分离出来的芪类化合物白藜芦醇不仅能够清除自由基，还可以上调氧化胁迫条件下多种抗氧化酶的表达，调控与线粒体呼吸、脂肪酸氧化、糖异生等功能相关的信号通路，从而缓解体内氧化胁迫损伤［8］，对阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等衰老相关疾病有一定的防治潜力［9］。

另外，从姜黄中分离得到的二酮类化合物姜黄素能够增强神经细胞SH-SY5Y在PINK1基
因敲除后的线粒体功能，抑制细胞凋亡，对帕金森样神经细胞具有良好的保护作用［10］。

1.2 多糖类
许多中药多糖具有抗氧化活性，可以增强免疫功能和延缓机体衰老，对心血管疾病、神经退行性疾病、癌症等也有一定的治疗作用。

我们利用细胞、秀丽线虫和小鼠模型研究发现，当归、黄芪、茜草、地木耳、淫羊藿、竹荪等中草药来源的多糖具有清除体外自由基和调节体内抗氧化系统功能的作用。

其中，当归是一种传统的补血类中药，其多糖不仅能缓解H2O2对神经细胞PC12的氧化损伤，包括提高细胞
活力、减少凋亡细胞数量和ROS水平以及改善线粒体功能，还能增强大脑中动脉闭塞小鼠皮层组织中的SOD和GSH-Px酶活力，抑制脂质过氧化，增加大脑微脉管数量和血流量，从而有助于提高小鼠的学习和记忆能力［11］。

黄芪是我国传
统的补益类中药，具有增强免疫的功效，其多糖已作为抗肿瘤药等使用。

近年来的研究表明，黄芪多糖可以提高D-半乳糖致衰小鼠血清中SOD、过氧化氢酶（catalase，CAT）和GSH-Px的酶活力［12］，表明黄芪多糖具有通过抗氧化
作用延缓衰老的潜力。

亨廷顿舞蹈症的主要致病蛋白是多聚谷氨酰胺（polyglutamine，polyQ），我们利用转基因polyQ秀丽线虫模型对黄芪多糖
的活性进行研究，结果发现黄芪多糖不仅能延长野生型和polyQ秀丽线虫的寿命，而且还能抑制polyQ聚集及其诱导的神经元死亡，这种神经保护活性与调节氧化
胁迫抗性相关的转录因子 DAF-16/FOXO有关［13］。

此外，我们还发现来源于止血中药茜草的多糖在人细胞和秀丽线虫模型中都表现出一定的抗氧化活性，并且可以通过调节蛋白酶体降解途径抑制Aβ在人胚胎肾细胞T-REx293内的聚集和聚集毒性［14］。

这些研究表明抗氧化活性多糖具有延缓衰老和防治衰老相关神经
退行性疾病的潜在功能。

1.3 多肽类
一般而言，多肽具有生物活性较好、免疫原性较低、不易在体内蓄积等优点。

从多种植物中制备的多肽类物质，如大豆肽、当归肽、银杏肽等，被证实具有不同程度的抗氧化作用。

例如，一些大豆多肽已广泛应用于抗疲劳、增强免疫力等保健食品中。

研究表明，大豆多肽对自由基的清除作用较未降解的大豆蛋白更强，能有效抑制脂质过氧化反应，并螯合过量金属离子［15］。

同时，大豆多肽还能增强负重
游泳小鼠体内SOD酶活力并延长小鼠力竭游泳时间，说明大豆肽的抗氧化活性与抗疲劳功能有相关性［16］。

我们利用胰酶和木瓜酶从多种中药材制备了多肽，
发现当归多肽能够有效延长秀丽线虫在百草枯氧化胁迫下的存活时间。

其中，相对分子质量小于3 000的当归多肽组分AsiPeps可以提高SOD和CAT的酶活力，
降低秀丽线虫体内由氧化胁迫和衰老诱导的过量ROS水平，减少衰老早期的脂褐素积累，并能延长秀丽线虫的寿命［17］。

这些结果说明当归多肽可以通过增强
体内抗氧化系统的功能来发挥抗衰老作用。

1.4 维生素类
1.4.1 维生素C与维生素E 维生素是人体必需的营养物质，其中维生素C是一种水溶性抗氧化剂，维生素E则是一类脂溶性的抗氧化剂，均具有很强的还原性。

研究表明，将维生素C饲喂17β-雌二醇诱导的乳腺癌模型大鼠，动物乳腺和肝脏组织中的氧化胁迫程度得到改善，如脂质过氧化产物8-异前列腺素F2α的含量减少，而且肿瘤组织的生长会受到抑制［18］。

维生素E可以提高大气颗粒物
PM2.5处理人脐静脉内皮细胞中的SOD酶活力，并能降低ROS、丙二醛以及白
介素-6和肿瘤坏死因子-α等炎症因子的水平，从而缓解PM 2.5的细胞毒性［19］。

长期服用维生素E也能降低吸烟男性尿液中8-异前列腺素F2α的含量，减轻吸烟对人体的损伤［20］，说明维生素E具有治疗慢性呼吸系统疾病的潜力。

1.4.2 类胡萝卜素类胡萝卜素是以维生素A前体β-胡萝卜素为代表的具有类异
戊二烯结构的一类化合物。

从植物中获得的叶黄素、番茄红素等类胡萝卜素具有较
好的抗氧化活性。

其中，叶黄素可以淬灭单线态氧，捕获ABTS和DPPH自由基，还能减少腹腔注射顺铂的小鼠总血中还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）消耗，抑制DNA交联，稳定染色体结构。

由于GSH水平与微核率成负相关，这些结果
表明叶黄素的抗氧化作用可以缓解顺铂对DNA的损伤［21］。

番茄红素是一种脂溶性的深红色色素，有研究显示番茄红素能降低缺血再灌注损伤小鼠模型心肌细胞中的线粒体ROS水平，从而缓解线粒体的DNA损伤和功能障碍［22］。

1.5 其他产物
皂苷和生物碱类化合物作为中草药的重要有效成分，也具有良好的体内外抗氧化活性。

例如，从景天科植物红景天中制备的红景天苷能够延长转基因polyQ秀丽线
虫在百草枯氧化胁迫下的存活时间，增强秀丽线虫体内SOD和CAT的酶活力，
减少脂质氧化产物丙二醛的含量，从而缓解polyQ引起的神经毒性［23］。

从黄连中提取的小檗碱可以调节高糖胁迫下肾小管上皮细胞NRK-52E和HK-2中的磷脂酰肌醇三激酶信号通路，从而促进Nrf2转录因子的核定位，提高抗氧化酶HO-1和SOD的酶活力，减少GSH消耗、ROS水平和caspase-3等凋亡蛋白含量，进而缓解高糖引起的氧化损伤，表明小檗碱具有防治糖尿病肾病的作用潜力［24］。

抗氧化活性的评价主要在体外、细胞和整体动物3个层次进行。

其中，体外评价
方法是利用氧化还原反应来检测对自由基的清除作用，基于细胞水平的评价方法主要是检测抗氧化酶活力、过氧化产物含量以及ROS水平等指标。

在整体动物水平上的抗氧化活性评价除了上述指标外，还可以通过观察造模动物的存活和表型来判断化合物的抗氧化功效。

2.1 体外抗氧化活性评价
通常采用Fe3+还原能力法和普鲁士蓝法检测活性产物的总还原性，采用氧自由基吸收能力法检测活性产物对自由基链式反应的抑制作用［25］。

此外，分光光度
法可检测活性产物对DPPH和ABTS自由基的清除率，水杨酸比色法和邻二氮菲-Fe2+氧化法可检测对·OH的清除率，邻苯三酚自氧化法和核黄素-NBT法可检测对·O2-的清除率，硫氰酸铁法可检测对脂质过氧化反应的抑制作用［26-28］。

其中，氧自由基吸收能力法是被美国官方分析化学师协会（AOAC）认可的评价方法，可用于检测通过氢转移机制阻止自由基链式反应的抗氧化活性，具有准确性好、灵敏度高和应用范围广等特点。

DPPH清除率检测法是一种用于评价单电子自由基
清除活性的方法，操作简单快速且成本低廉，广泛用于各类物质的体外抗氧化能力评价。

2.2 细胞模型抗氧化活性评价
细胞中的ROS是参与代谢反应的重要物质，也是产生氧化损伤的主要诱因。

通常可利用分子探针（如DCFH-DA荧光探针）来检测细胞内ROS水平，从而评价活性产物在细胞水平上的抗氧化活性［29］。

此外，细胞含有一套主要由抗氧化酶
等组成的氧化防御系统，可以清除过量积累的ROS。

例如，SOD可催化·O2-发生歧化反应而生成H2O2和O2，SOD酶活力检测可采用细胞色素C法、NBT显色法和WST-1法等方法进行。

CAT可催化H2O2分解生成H2O和O2，因此通过
高锰酸钾滴定法、碘量法和紫外分光光度法检测H2O2，或者通过电流测定法和
简易气量测定法检测O2，从而测定CAT的酶活力。

谷胱甘肽还原酶可将氧化型
谷胱甘肽还原成GSH，而GSH-Px可利用GSH清除细胞内的过氧化物，GSH-Px 酶活力可采用DTNB法来检测。

细胞内ROS水平的急剧升高可能诱发凋亡，采用噻唑蓝法和荧光素双醋酸酯染色法可以检测活性产物对细胞活力的影响［30-31］，也可以采用流式细胞术和TUNEL法等直接分析细胞的凋亡程度［32］。

2.3 动物模型抗氧化活性评价
在整体动物水平进行氧化胁迫造模，常用的诱导剂有H2O2、百草枯、1-甲基-4-
苯基吡啶离子、鱼藤酮、次氯酸、多巴胺、脂多糖、偶氮二异丁基二盐酸盐和环磷
酰胺等，这些诱导剂在动物体内可诱导产生过量的ROS并加速个体衰亡。

因此，通过检测动物模型的生存时间可以评价活性产物对氧化胁迫的缓解作用，在这方面应用较多的主要有秀丽线虫、果蝇等低等模式动物［33］。

对小鼠、大鼠、家兔
等寿命较长的哺乳动物，大多数采用D-半乳糖致衰、急性缺氧、挤压伤、局部组
织缺血再灌注损伤等方式进行氧化损伤造模，然后可通过检测血液和组织匀浆中的ROS水平、抗氧化酶活性和脂质过氧化物含量来评价活性产物的体内抗氧化活性［26］。

综上所述，植物含有多种抗氧化活性产物，而且这些产物表现出不同的抗氧化活性，不仅能够保护机体组织免受氧化损伤，还可以延缓衰老和防治衰老相关疾病，这些研究结果为植物天然抗氧化剂的开发提供了实验基础。

然而，植物抗氧化产物的活性评价迄今大多集中在体外和细胞模型层面，在动物体水平上的活性和机制研究并不深入。

同时，天然抗氧化剂目前在医药健康产业中的应用主要集中在维生素C、茶多酚等小分子物质，其他抗氧化产物的应用相对较少。

因此，加强多糖、多肽等天然抗氧化产物的研究，在分子、细胞和整体动物水平探索其作用机制，完善高效分离与规模化制备技术，将有利于推动这类抗氧化活性产物在药品、保健品等行业的应用。

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