.大豆异黄酮的抗氧化作用及其防治疾病作用

038　大豆异黄酮的抗氧化作用及其防治疾病作用
李　燕
(第二军医大学长海医院营养科中国人民解放军临床营养中心,上海　200433)
摘要:　大豆异黄酮对多种慢性疾病都有一定的防治作用,其抗氧化作用是近年来研究的热点。

本文综述了大豆异黄酮的抗氧化机制及其在防癌及防治心血管病、肾脏病、糖尿病和脑卒中等疾病的作用。

关键词:　大豆异黄酮;抗氧化作用;疾病防治
中图分类号:　Q 946.885 文献标识码:　A 文章编号:　1001-1226(2001)02-0100-04
审校者:蔡东联
收稿日期:2000-10-18;修回日期:2000-11-29
大豆及其制品可降低血清胆固醇浓度,改善糖尿病症状,控制体重等。

这主要归功于大豆中被称之为大豆异黄酮的物质,其中金雀黄素,又称染料木黄酮(genistein ,G )与大豆苷原(daidzein,D)是最主要的2种,具有多种生物学功能,G 和D 抗氧化功能是近年研究的热点。

研究发现大豆异黄酮可以防治心血管疾病及癌等多种慢性疾病,对肾脏疾病的预后也有一定的益处[1]。

1　大豆异黄酮的分类及特性
目前发现的大豆异黄酮共有12种,在大豆中主要以结合型糖苷形式存在,占总量的97%～98%。

其中有金雀黄苷(genistin)、大豆苷(daidzin )、丙二酰金雀黄苷(6-O -mal-onylgenistin)、丙二酰大豆苷(6-O -malonyl-daidzin)。

而游离形式的苷原占总量的2%～3%,包括金雀黄素、大豆苷原和大豆黄素(glycitein )。

只有苷原才能在体内被吸收利用。

因此,抗氧化作用研究是以苷原为主。

金雀黄素的结构为5,7,4-三羟异黄酮,大豆苷原的结构为7,4-二羟异黄酮,为含有芳香环的非类固醇化合物,都与雌激素相似。

2　大豆异黄酮的抗氧化机制2.1　自身抗氧化作用
在有氧的条件下,自由基中间物半醌、偶
氮和硝基离子可以向氧转移一个电子,形成超氧阴离子,进一步产生羟基自由基和单线态氧,这些反应性很强的物质称之为活性氧(ROS)。

ROS 可以损伤几乎所有的细胞成分,如蛋白质、酶、DNA 、RNA 等生物大分子及细胞器,甚至引起细胞的氧化应激损伤,导致细胞突变。

许多与年龄相关疾病如心脏病和癌症都与过度的分子氧化有关。

研究发现三羟异黄酮可显著抑制促癌剂12-O -十四烷酰佛波醇-13-乙酯(T PA )诱导的中性多形核细胞(PMN )及HL-60细胞过氧化物的生成[2]。

8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OH-dG)作为DNA 氧化应激损伤的标志,在癌变发生过程中起重要作用,而三羟异黄酮可以有效地抑制8-OH-dG 的产生,因此,G 能预防DNA 的氧化损伤[3]。

在微核测试系统中发现,G 与D 在较高浓度时可抑制脂质过氧化,能有效防止U VA 和UVB 过氧化基团诱导的脂质氧化,并可抑制T PA 诱导的
HL -60细胞过氧化氢的形成。

同时,异黄酮没有抑制NADPH 的酶促氧化作用,提示其抗氧化机制可能是通过自由基清除作用[2]。

大豆异黄酮的抗氧化特性首先是通过清除活性氧自由基,预防脂质过氧化的产生和阻断脂质过氧化的链式反应来发挥其作用的[4]。

大豆中的G 和D 与活性氧自由基相互作用而表现为抗氧化作用,且摄入含异黄酮的食物比单独补充抗氧化剂效果要好[5]。

2.2　诱导抗氧化酶活性
体内抗氧化的酶有很多种,如超氧化物歧化酶(SOD)是体内特异清除超氧阴离子自由基的一种抗氧化酶,它把超氧阴离子自由基歧化生成过氧化氢,而过氧化氢仍然具有细胞毒性,还可以经过Fenton反应生成羟基自由基,体内的过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)则可以将过氧化氢转化为无任何毒性的水。

用含三羟异黄酮的饲料喂养小鼠30d 后,可显著提高小肠、皮肤等器官的抗氧化酶如CAT、SOD、GSH-PX等活性。

用大豆异黄酮提取物(SIE)对阿霉素引起的小鼠过氧化损伤模型进行干预,结果SIE200mg/kg组小鼠红细胞、肝脏和心肌SOD活性分别提高97%、42%和97%(P<0.01)。

心肌GSH-PX 活性提高122.3%,肝脏GSH增加69%,血浆、肝脏和心脏的过氧化脂质LPO水平分别下降26.5%、20.1%和17.9%(P<0.01)。

50m g/kg SIE组红细胞、肝脏和心肌的SOD 活性分别提高88%、33%和46%,心肌的GSH-PX活性提高99.4%,肝脏GSH活性提高44%(P<0.01),并且心肌细胞的病理损伤也明显减轻[6]。

在雌鼠饲料中添加从天然大豆中提取的大豆苷原和金雀黄素,2周后发现大豆苷原能显著地诱导心脏谷胱甘肽转移酶的活性;但金雀黄素可使红细胞中谷胱甘肽还原酶(GR)、CAT、GSH-PX和SOD活性下降。

同时,动物在氧化状态时,G与D可以抑制氧化反应。

G与D对抗氧化酶的效果及其保护机体免受氧化损伤的作用,提示G与D有激发机体抗氧化作用的反馈机制。

但实验用的异黄酮剂量远远超过了人的摄入水平,在小剂量时大豆异黄酮仍只表现出对药物代谢和抗氧化酶很弱的诱导作用,可以认为单独给予异黄酮的抗氧化作用很微弱[7]。

金属硫蛋白(MT)是一类富含半胱氨酸残基与二价金属离子结合能力很强的非酶蛋白,M T对自由基有非常强的清除作用,同时对心肌缺血-再灌注损伤产生的自由基也有清除作用,还能保护细胞膜免受自由基的损伤。

用100L mol/L的G与D对小肠Co ca-2细胞进行干预,以研究其在抗氧化蛋白MT、CAT和SOD在mRNA表达水平上的作用,结果MT的mRNA表达增加到15倍,相反,CATm RNA的表达不受影响,同时用G-A系列检测CAT与Cu/Zn SOD在Co ca-2细胞中的作用,此法可以将异黄酮的抗氧化活性与酶抗氧化活性分开,CAT与Cu/Zn SOD在G、D处理后48h都未受影响。

因此,应首先考虑异黄酮对抗氧化酶的表达作用[6]。

同时用G干预小肠Coca-2细胞,发现G能诱导M T表达,并有时间-剂量反应关系(10～100L mo l/L),此结果可在蛋白质与mRNA水平检测,并与30L mol/L Zn有协同作用。

多种糖皮质激素对MT表达没有作用。

因此,可以认为G对MT的影响不是通过原来公认的雌激素途径[8]。

3　大豆异黄酮抗癌作用
3.1流行病学调查
日本前列腺癌、乳腺癌的发病率比西方的许多国家要低,而其血浆中大豆异黄酮含量是西方人的7～100倍。

对生活在新加坡的中国女性进行膳食与乳腺癌的病例-对照研究,结果表明大豆对绝经前妇女乳腺癌有显著预防作用(P<0.02)。

另有调查发现,摄入的大豆量与结肠癌发病率呈负相关。

G在人体内有效作用剂量为13.2L mol/L。

3.2　体外研究
体外实验表明三羟异黄酮能抑制人胃癌细胞的增殖,使之停留在G2/M期。

大豆异黄酮能抑制人髓性白血病细胞K562、人淋巴白血病细胞MOLT-4、人胃癌HGC-27细胞、神经母细胞、横纹肌肉瘤细胞、尤文氏肉瘤细胞和乳腺癌细胞系(MCF-7)等肿瘤细胞的生长。

3.3　抗癌作用机制
3.3.1　抗氧化作用机制
大豆异黄酮抗癌作用与某些抗癌药相
同,与使DNA变性有关,可作用于活性氧引起细胞分裂时的DNA变化。

活性氧引起膜脂质过氧化损伤,脂质过氧化物醛基或羟基可以加剧过氧化损伤,脂质过氧化物丙二醛为诱变剂,可以交联蛋白和DNA,G以插入方式与DNA连结,在G2期阻止细胞周期进展,此特性使异黄酮及其衍生物有可能成为未来抗癌新星[9]。

用紫外线照射培养人皮肤HaCaT角质形成细胞,大豆异黄酮可抑制细胞环氧合酶-2RNA表达,提高细胞抗氧化能力[10]。

3.3.2　抑制酪氨酸激酶活性
三羟异黄酮是酪氨酸激酶(PT K)活性的强抑制剂,PT K是细胞增殖信号转导通路中的重要分子,最终导致细胞分裂。

抑制PT K的活性即抑制肿瘤细胞生长。

3.3.3　抑制拓朴异构酶活性
拓朴异构酶(Topo)参与DNA的复制过程,该酶受抑可能会影响细胞分裂增殖。

实验发现三羟异黄酮抑制T opo的活性是通过稳定DNA-拓朴异构酶复合物而实现的。

肿瘤细胞中DNA-拓朴异构酶复合物稳定化可导致胞内DNA双键断裂,进而引起细胞生长抑制或死亡。

3.3.4　抑制血管的生成
G对牛脑毛细血管内皮细胞及牛主动脉内皮细胞均有生长抑制作用。

肿瘤组织生长快,需要新生血管提供营养,这种抑制作用可能与抗肿瘤作用有关。

用大鼠的肝细胞进行培养,研究大豆异黄酮抑制血管生成的作用机制,发现G和D有阻止CYP1A1酶活性作用,而此酶与血管生成有关,这种抑制作用对CYP1A1酶mRNA转录水平无作用,推测大豆异黄酮对CYP1A1酶有直接作用,有助于防止血管生成[11]。

4　对心血管疾病的作用
4.1　流行病学调查
在美国,40～69岁女性冠心病的死亡率是日本同龄女性的8倍,日本的饮食多含有大豆蛋白。

1999年对日本的饮食与大豆异黄酮的来源进行调查,调查分为两组1232人和88人,分别进行1d和4d的饮食调查,结果每日摄入D的量分别为12.1mg和9.5mg, G为19.6mg和14.9m g,比西方国家要高很多[12]。

对66名高胆固醇血症的绝经女性进行为期6个月的干预试验,试验组每天服用40g大豆蛋白,结果发现血浆总胆固醇与高密度脂蛋白(HDL)的比例下降了0.5。

用3组健康人进行的研究,分别给予豆奶、米乳和牛奶制品,4周后,豆奶组血浆G与D浓度明显增加,淋巴细胞DNA氧化损伤下降(P <0.05),但补充大豆对血浆胆固醇与甘油三酯浓度没有显著影响[13]。

近年来,F-2-异丙前列腺素(isopr ostans)被认为是体内脂质氧化的最好标志物,每天给正常人和高血压病人55m g 大豆异黄酮,结果尿中G与D增加,分别为5.22±0.75mg/d和2.53±0.43m g/d,与正常人相比有显著性差异(P<0.001),而F-2-isoprostans不增加,可见G与D对F-2-iso-pro stans无影响[14]。

4.2　动物实验
用猕猴研究大豆蛋白对高脂膳食诱导的心血管指标的影响。

动物分为酪蛋白组、饲料去异黄酮大豆蛋白组和含大豆异黄酮组,每天蛋白质供给量为每只动物143mg。

结果含异黄酮的大豆蛋白能有效地降低总胆固醇、低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL),并抑制动脉粥样硬块形成。

实验结果证明大豆蛋白降脂作用主要是异黄酮的功效[9]。

4.3　体外实验
用体外LDL氧化模型研究大豆异黄酮抗氧化性,发现G通过延长连结二烯形成时间而抑制由Cu参与的LDL氧化作用。

G使用剂量为5L m ol/L,作用时间为54.1±5.1 min;对照组为107.1±1.6min,此抑制作用呈一定的剂量-反应关系,剂量为200L mol/L 的G可以显著抑制LDL的过氧化反应[15]。

D在体外对HMG-COA还原酶有抑制作用。

推测D在体内亦有相似的作用,可以减少体内胆固醇的形成,降低血脂浓度。

4.4　作用机制
4.4.1　抗氧化特性
大豆异黄酮具有降低LDL颗粒体积和防止LDL过度氧化的作用。

异黄酮通过这种作用减少脂肪在冠状动脉壁沉积,从而减少粥样硬化发生率。

有研究发现酯化的大豆异黄酮更容易并入LDL,以发挥其抗氧化作用[16]。

4.4.2　LDL受体调节
大豆异黄酮可使LDL受体发生上调(up-r eg ulation),增加LDL受体活性,从而促进胆固醇清除。

4.4.3　脂蛋白的作用
脂蛋白(a)[LP(a)]是一种独立的冠心病危险因子,一般膳食和药物治疗对其影响不大,但绝经妇女使用雌激素治疗后,该物质浓度显著下降。

因此,根据大豆苷原和金雀黄素的雌激素活性及可与雌激素受体(ER)结合等特性,有学者推测异黄酮可能会通过降低LP(a)来减少冠心病发生的危险性。

4.4.4　抗血栓生成作用
活性氧在血管损伤及动脉血栓中起重要作用。

细胞氧化物H2O2参与血小板激活,此过程需要酪氨酸激酶参与。

G通过对酪氨酸激酶的抑制作用阻断血小板源性生长因子(PDGF)生成,从而抑制凝血酶诱导的血小板激活和凝聚。

通过干预G可以减少全身与动脉粥样硬化有关的血栓的形成[9]。

4.4.5　抑制血管平滑肌增殖
细胞培养发现5L mo l/L的金雀黄素可降低基底纤维生长因子(bFGF)及纤维蛋白溶酶原激活因子的活性,从而抑制平滑肌细胞的增殖和血管的生成;而血管生成可以扩大损伤灶,在粥样硬化的发生发展中都起重要作用。

4.4.6　在心肌缺血再灌注中清除氧自由基
当冠状动脉发生硬化,形成血栓,造成局部缺血,最后导致心肌梗死,如果用溶血栓的方法,会造成严重的缺血再灌注损伤。

近年来,研究发现,一些自由基的清除剂对此有保护作用。

G有清除自由基的功能,因此对缺血再灌注引起的损伤有保护作用,并可增加心肌肌浆网钙离子的摄取率和钙AT P酶的活性,但所用的剂量要比人体的可能剂量要大。

5　对其他疾病的影响
5.1　对糖尿病的影响
胰岛B细胞内抗氧化酶的水平不仅影响这些细胞的抗自由基损伤的能力,而且与胰岛素的释放有关。

有文献报道用大豆异黄酮对糖尿病进行干预时,发现它可抑制小肠对糖的吸收,更好地调整体内糖代谢平衡;G、D 与D的细菌代谢产物雌马酚,在体外能预防人的由糖诱导的低密度脂蛋白脂质过氧化反应。

大豆异黄酮在体外能抑制兔小肠粘膜对糖的吸收。

另外,大豆异黄酮具有较弱的雌激素样作用,对糖尿病患者的代谢紊乱也有一定的调节功能[17]。

5.2　对脑卒中的影响
用某种化合物激发损伤造成BALB/C 雄性大鼠脑卒中的动物模型,用G进行治疗,剂量为16mg/kg,结果从激发前24h到激发后24h期间,试验组脑卒中脑组织的病灶范围比阳性对照组明显减少,分别为8.1 mm×0.2m m和14.6mm×0.7mm。

结果表明G可以有效地防止脑卒中及其他活性氧所引起的病理损伤[18]。

5.3　对肾病的影响
近年来发现大豆对肾病病人的肾功能呈现出一种有益的影响[1],这种效果与传统上肾病忌食豆类制品有一定冲突,较难以解释。

很多肾病如肾病综合征可以并发高脂血症,最常见解释是低白蛋白血症刺激肝脏载脂蛋白B(apoB)代偿性合成增加,继而产生过多
(下转第116页)
细胞可到达PP细胞的圆顶区(dome
region),刺激局部免疫反应,引起T细胞产生IFN-C。

这会使M细胞增多,进而激活局部免疫系统,刺激局部和全身免疫反应。

但是这需要用进一步的研究加以证实。

一旦证明酸奶确有增强免疫反应的效能,对这种作用的益处尚需用大规模的临床试验加以证实,应看其在传染病的发病率及严重程度方面的主要后果。

之所以提出用传染病进行此种研究,是因为这样会使研究在较短的时间内(如1年)完成。

参考文献
[1]M eydani SN,Ha W K.Am J Clin N utr,
2000,71:861-872.
[2]R okka T et al.M ilchw issenschaft,1997,52:
675-678.
[3]G anjam L S et al.J D air y Sci,1997,80:2325-
2329.
[4]Salo ff-Coste CT.Dano ne W or ld N ew slett,
1997,15:2-8.
(上接第103页)
的VLDL,引起高脂血症。

许多年前就有肾毒性学说,即血脂增高会促进肾小球病变进行性加重,这一点已经得到证实。

因此,降低血脂以保护肾功能,是肾病治疗的一个很重要组成部分,大豆异黄酮降血脂作用可保护肾脏功能。

还有报道大豆异黄酮在体外表现出利尿剂的生物活性,可以抑制Na+-K+-2Cl-跨膜转运,保证有足够的血流量,有利尿作用[19],对于离体的肾脏能松弛肾血管。

因此,大豆异黄酮又可以防治肾病。

综上所述,大豆异黄酮的抗氧化作用可防治多种慢性疾病,在临床上,大豆异黄酮将有很重要的应用前景。

参考文献
[1]A nder so JW et al.A m J Clin Nutr,1999,
70(SU PP L):S464-474.
[2]董光守,张迪.中国肿瘤临床,1996,23(2):
84-86.
[3]L iu Z et al.J F r ee Radic Bio l M ed,1999,
27(1-2):127-133.
[4]M itchell JH et al.J Ar ch Bio chem Bio phy s,
1998,360(1):142-148.
[5]W ahlquist M T.A ust Pr escr,1999,22(6):
142-144.
　[6]Br einho lt V et al.Xeno bilt ica,1999,29
(12):1227-1240.
[7]郑高利,朱寿民.浙江医科大学学报,1997,
26(5):196-197.
[8]K uo SM et al.J Caco Bio chem Cell Bt ol,
1999,77(2):179-188.
[9]A nthony M S et al.A m J Clin N utr,1998,
68(Suppl):1390S-1393S.
[10]I so herr amen K et a l.Br J Dr emato l,1999,
140(6):1017-1022.
[11]Sher tx er HG et al.Radia Res,1999,152
(5):508-516.
[12]D u et al.V asl Biol,1999,19/9:2119-2126.
[13]M itchell JH.Eur J N ut r,1999,38(3):143-
148.
[14]Ho dg son JM et al.A thero scler osis,1999,
145(1):167-172.
[15]K er ry N et al.A thero sclero sis,1998,140
(2):341-347.
[16]M eng Q H et al.Biochem Bio phy s A cta M ol
Cell Bio l L ipids,1999,1438(3):369-376. [17]V edavanan K et al.Spe P hyto R es,1999,13
(7):601-608.
[18]T rieu V N et al.Radia Res,1999,152(5):
508-516.
[19]R osa M M et al.Am J Clin Nutr,1998,68
(Suppl):1354S-1357S.。