辣椒素的代谢途径及生理功能的研究进展
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辣椒是全世界范 围被 广泛 消费的 蔬菜 和香料 之一 。其 主要的辛辣成分是辣椒 素 ,辣椒素 的化 学名为 反 - 8 - 甲 基 - N - 香草基 - 6 - 壬烯基 酰胺 。辣椒 素在辣 椒中通 常与 其 它辣椒素类物质同时存在 ,主要包括二 氢辣椒素 (DC) ,降 二 氢辣椒素 (NDC ) 、高辣 素 ( HC) 和 高二 氢辣 椒素 ( HDC )等 。 辣椒中的辣椒 碱主要包 括辣椒素 , 约占 46% ～77% [1 ] ;其 次 是二氢辣椒素 ,约占 21% ～40% [ 1] , 其它辣椒素 类物质则 仅 占 10% ～20%。不 同品 种辣 椒素含量差异较大 ,有的可 高达 1%左右如古巴的 Habane ro品 种 ;而 低的 仅为 0. 1%如 Pep2 pe ronc ini, 甚至更低如甜椒中辣椒素的含量几乎为零 。
② 通过游离基 将辣椒 素 类物质 氧 化形成 苯 氧基 ,然 后 二聚体化或者与 细 胞色 素 过氧 化 物 酶 P450 2El ( CYP2El) 共价结合使该酶失去活性 。
③ 苯环分子的去甲基化及随 后的儿茶 素分子 被氧化 为 半苯醌或苯醌类衍生物 。
④ 辣椒素的非氧化代 谢途径 : 辣椒 素或 二氢辣 椒素 在 酰 —胺键处经酰 —胺水解 酶的 作用 而生成 香草 基胺 及脂 肪 酸。
子的中间产物 。此类物 质的 形成 首先通 过香 草胺基 环 3号 位脱甲基 ,随后被氧化 为半 醌和邻苯醌类衍 生物 。此类 邻苯 醌的类衍生物还可以通 过上 面提 到的形 成苯 氧基途 径首 先 形成苯氧基 ,然后 通过 去甲 基化脱 掉甲 基 (图 1 ③) 即得 到 邻苯醌类衍生物 。这一途径也会形成活性非常强的 ·CH3基 团 ,该基团会导致细胞 中核 酸和蛋白质分子 的烷基化 。上述 反应尤其在有微粒体苯 去甲 基酶 活性较 高以 及较丰 富的 儿 茶酚或半醌类衍生 物存 在时容 易发 生 。这类 儿茶酚 或半 醌
摘要 :首先探讨了 辣椒素 在体 内的代 谢途 径 : 侧烷基 链被 羟 基化 、氧化形成苯 氧基 、苯环 分子 的去甲 基化 及随后 的儿 茶 素分子被氧化为半苯 醌或 苯醌类 衍生 物 、以及水 解作 用 ;接 着对辣椒素可能的 生理 功能进 行了 分析 。得 出辣椒 素可 能 的生理功能错综复杂 ,其 可能 具有化 学保 护作 用 ,但 同时 也 可能是潜在的致突变剂 。 关键词 :辣椒素 ;辣椒素类物质 ;化学 保护作用 ;致癌作用
基金项目 : 农业部 948项目 (项目编号 : 2003 - T18) 作者简介 : 聂乾忠 ( 1962 - )男 , 湖南农 业大学食品 科技学 院副教授 、
博士。 E 2ma il: ndnie qianzhong@ 126. com 收稿日期 : 2007 - 12 - 07
目前辣椒素主要作为食品中的辣味 剂 ,同 时也有作为 药 物使用的 。因此从公众健康的角度讲 ,对其可 能造成的各 种 生理作用进行正确 的评 价显得 十分重 要 。根 据科学 家们 近 年的研究 ,可将辣椒素在体 内的 可能的代谢途径归纳如下 。
第 24卷第 2期 2 0 0 8年 3 月
Vol. 24, No. 2 M a r. 2 0 0 8
辣椒素 的代谢途径及生理功能的研究进展
The m etabo lism pathway of cap saicin and its po tential p hysio logical effec ts
辣椒素 类物质 4种可 能的代谢 途径及 可能的 生理作 用 如图 1所示 。 1. 1 由肝中多功能氧化酶系所至的 辣椒素类 物质的侧烷 基
链被羟基化 Su rh Y. 2J. 和 Lee S. S研究显示 [ 2] :辣 椒素的侧烷基 链 对氧化酶相当敏感 。当将辣椒素与 NADPH及经酚巴比妥 预 处理所得的老鼠肝 S9分 离物 共温时 ,辣 椒素 的侧烷 基链 可 被羟基化 (图 1 ①) 。 1. 2 通过游离基氧化作用形成苯氧基 最近 Gann ett等 的研 究 [3 ]发现肝中的 细胞 色素过氧化物
1 辣椒素在体内可能的代谢途径
据科学家们近年 来对辣 椒素在 体内 可能 的代谢 途径 研 究结果 [2 ]可知辣椒素在体内主要通过 4条途径进行代谢 :
① 辣椒素的侧烷基链 被羟基 化 : 辣 椒素 的侧烷 基链 据 认为对氧化酶相当敏感 , 当将辣 椒素与 NADPH及经酚巴 比 妥预处理所得的老鼠肝 S9分 离物共 温时 , 辣椒素 的侧烷 基 链可被羟基化 。
141
专论与综述
2008年第 2期
酶 P450 2El ( CYP2El) 可将辣椒素转变 为苯氧基 ,然后二 聚 体化或者与细胞色素过氧化物酶 P450 2E1 ( CYP2El )共价结 合并使该酶失去活 性 (图 1 ②) 。因 此 ,辣 椒素 也可 以作 为 C百度文库P2El的抑制剂 。
一些学者利用电化学 ,酶及 化学 方法对辣 椒素的一 个电 子氧化变化进 行了 研究 。Lawson和 Gannett报 道 [ 4] 将辣 椒 素与微粒体 保 温 或 通过 和 高 铁 氰化 钾 非 酶 促作 用 可 形 成 5, 5’2顺式 2辣椒素 。在辣椒 素的 致突 变作用中据认为是因为 形成了苯氧基 ,这种苯氧基在许 多植 物多酚类 物质的代 谢中 十分常见 ,其在木质素 的形 成中起重要作用 。用辣根过 氧化 物酶对酪氨酸进行氧化可形成酪氨酸二聚体 ,据报道 [4 ]这是 因为苯氧基基团的 形成 所致 。由 过氧化 物酶 催化甲 状腺 球 蛋白上二个碘酪氨酸残 基通 过二 聚体作 用形 成甲状 腺素 也 是基于同样的反 应机 制 [3 ] 。与此 相似 , Boersch 和他 的合 作 者 [5 ]也发现了当将辣椒素 与过氧 化物酶 和过 氧化 氢共温 时 可行成荧光二聚体 ,其 他研 究者 [ 4]也 有类 似的发 现 , 通过 化 学或电化学氧化也可以形成这种荧光氧化物质 。
聂乾忠 1
夏延斌 1
曾晓楠 2 杨 莹1
N I E Q ian 2zhon g1 X IA Yan 2b in1 ZENG Xia o2nan2 YAN G Ying1
( 1. 湖南农业大学食品科技学院 , 湖南 长沙 410128; 2. 湖南生物机电职业 技术 学院 , 湖南 长沙 410127)
图 1 辣椒素在体内代谢途径 ,可能的 代谢中间产物及其毒性作用
F igure 1 The m etabolic pa thway of cap sa icin, possible m et2 abolite s and their potential physiological effec ts
1. 3 苯环分子的去甲基化及随后的 儿茶素分 子被氧化 为半 苯醌或苯醌类衍生物 苯醌类物质也是辣 椒素 代谢 所形成 的一 种可能 的亲 电
除上述作用外 , 有些 学者 的研 究 [2 ]结 果发 现辣 椒素 还 可能具有一定的毒副作用 ,甚至认为 其可能产 生致癌或致 突 变的作用 。但另外的一些研究则不支持 这样的结论 ,相反 认 为其对人体也许具 有良 好的化 学保护 作用 。现将辣 椒素 可 能的生理作用分述如下 : 2. 1 辣椒素通过代谢活化所致的毒性
Ab stract: The p aper first of all di scu ssed the possible metabo lic p athways of capsaicin in human body which included: hyd roxylation of the side chain; oxidation by hepatic oxidase system to form epoxide; oxidation by radical form ation and hyd rolysis of cap saicin. Then all the poten tial physi2 o logical effects were analyzed. It is concluded that the possible effects of cap saicin in human body are very comp lex and may even be controversy. In some cases it m ay exert chem. 2protection wh ile in another i t may possi2 bly be carcinogenic or mu tagenic. Keywor d s: C ap saicin; Cap saicinoides; Chem 2p ro tection; Carcinogenic ac tivity
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类衍生物通常 容易 产 生酶 促或 自 发氧 化 。抗 肿瘤 剂 e topo2 side就是通过使带 甲基 的邻苯 醌 类衍 生物 用酶 解法 去甲 基 化从而导致其对癌细胞的毒性 ,邻苯 醌类衍生 物可以和癌 细 胞中的大分子共价结合 [ 2] 。 1. 4 辣椒素的非氧化代谢途径即酰 胺键的水 解作用生成 香
2 辣椒素生理作用
迄今为止有关辣 椒素的 研究显 示辣 椒素 具有多 种药 理 生理学活 性 ,如其对 某些感觉 神经系 统 、心血管 系统 、体温 、 胃肠机能等均具有显 著影 响 ; 同时具 有消 炎止痛 止痒 、促 进 脂肪代谢 、保护胃肠等作用 。其中尤 为突出的 是其独特的 长 效镇痛作用 。在临床 上常用 于治疗 带状 疱疹 后遗所 致的 神 经痛 、坐骨神经 痛 、糖尿病 性神经 痛等疾 患 ,另 外 ,对于预 防 老年人吸入性肺炎 、腰痛 、血 尿综合 征以 及银 屑病也 有显 著 疗效 [ 7 ～9] 。
(1. Co lleg e of Food Science a nd Tech nology, Hun an Ag ricu ltu ra l U n ivers ity, Cha ng sh a, H una n 410128, Ch ina;
2. The Poly tech n ica l Co lleg e in Hun an P rovince, Cha ngsh a, Hu na n 410127, Ch ina )
草基胺及脂肪酸途径 各种不含细胞的 老鼠组 织抽提 物都 可以 对辣椒 素或 二 氢辣椒素及类似物的酰胺键进行水解作 用 ,从 而生成香草 基 胺及脂肪酸 ,如图 1④所 示 。在各 种不同组 织中以 肝脏中 该 类酰胺水解酶的 活性最 高 ,其次 是肾 ,肺及 小肠 。有 趣的 是 老鼠肝中辣椒素水解 酶的活 性可以 通过 不断 饲喂辣 椒素 来 不断提高 。二 氢 辣椒 素 侧 链的 断 裂在 活 体 中 也存 在 , Surh Y. 2J. 和 Lee S. S[2 ]认为 这是 该种 化合 物代 谢的 限速 步骤 。 辣椒素类物质的酰胺键的水解断裂会生 成香草基胺 ,这是 此 类物质共有的代谢中间产物 ,另外根 据侧链不 同会生成不 同 的脂肪酸 。事实上 ,长链的香草基酰 胺类物质 在各种代谢 模 型中 ,包括不含细胞的肝组 织抽 提物 ,小 肠 ,肝 细胞及整个 动 物组织抽提物中都 更容 易被水 解为香 草基 胺 。香草 基胺 的 脱氨作用会产生香草醛 ,进一步被氧 化为香草 酸或被还原 为 香草醇 ,其以单体或与葡糖 醛酸 结合的形式 排出体外 。最 近 PAR K Y. 2H. 和 LEE S. 2S[ 6]从肝脏 微粒 体中 已成功 的得 到 纯化的辣椒素水解酶 并根据 其生化 及物 理特 性如其 等电 点 p I;随 pH变 化特 性 ,抑 制模式 等 确定 其为 羧酸 脂酶 的同 工 酶 ,该酶以游离或松散结合 的形 式存在于内 质网的表面 。当 辣椒素类物质以口服形式饲喂时将首先 被肠道吸收 ,主要 在 肝中代谢 ,最后 才进 入循环 体系 。因 此 ,通过 肠吸收 的辣 椒 素类物质到达中枢神 经系统 和其它 组织 几乎 都是以 其降 解 产物的形式来发挥作用的 。
② 通过游离基 将辣椒 素 类物质 氧 化形成 苯 氧基 ,然 后 二聚体化或者与 细 胞色 素 过氧 化 物 酶 P450 2El ( CYP2El) 共价结合使该酶失去活性 。
③ 苯环分子的去甲基化及随 后的儿茶 素分子 被氧化 为 半苯醌或苯醌类衍生物 。
④ 辣椒素的非氧化代 谢途径 : 辣椒 素或 二氢辣 椒素 在 酰 —胺键处经酰 —胺水解 酶的 作用 而生成 香草 基胺 及脂 肪 酸。
子的中间产物 。此类物 质的 形成 首先通 过香 草胺基 环 3号 位脱甲基 ,随后被氧化 为半 醌和邻苯醌类衍 生物 。此类 邻苯 醌的类衍生物还可以通 过上 面提 到的形 成苯 氧基途 径首 先 形成苯氧基 ,然后 通过 去甲 基化脱 掉甲 基 (图 1 ③) 即得 到 邻苯醌类衍生物 。这一途径也会形成活性非常强的 ·CH3基 团 ,该基团会导致细胞 中核 酸和蛋白质分子 的烷基化 。上述 反应尤其在有微粒体苯 去甲 基酶 活性较 高以 及较丰 富的 儿 茶酚或半醌类衍生 物存 在时容 易发 生 。这类 儿茶酚 或半 醌
摘要 :首先探讨了 辣椒素 在体 内的代 谢途 径 : 侧烷基 链被 羟 基化 、氧化形成苯 氧基 、苯环 分子 的去甲 基化 及随后 的儿 茶 素分子被氧化为半苯 醌或 苯醌类 衍生 物 、以及水 解作 用 ;接 着对辣椒素可能的 生理 功能进 行了 分析 。得 出辣椒 素可 能 的生理功能错综复杂 ,其 可能 具有化 学保 护作 用 ,但 同时 也 可能是潜在的致突变剂 。 关键词 :辣椒素 ;辣椒素类物质 ;化学 保护作用 ;致癌作用
基金项目 : 农业部 948项目 (项目编号 : 2003 - T18) 作者简介 : 聂乾忠 ( 1962 - )男 , 湖南农 业大学食品 科技学 院副教授 、
博士。 E 2ma il: ndnie qianzhong@ 126. com 收稿日期 : 2007 - 12 - 07
目前辣椒素主要作为食品中的辣味 剂 ,同 时也有作为 药 物使用的 。因此从公众健康的角度讲 ,对其可 能造成的各 种 生理作用进行正确 的评 价显得 十分重 要 。根 据科学 家们 近 年的研究 ,可将辣椒素在体 内的 可能的代谢途径归纳如下 。
第 24卷第 2期 2 0 0 8年 3 月
Vol. 24, No. 2 M a r. 2 0 0 8
辣椒素 的代谢途径及生理功能的研究进展
The m etabo lism pathway of cap saicin and its po tential p hysio logical effec ts
辣椒素 类物质 4种可 能的代谢 途径及 可能的 生理作 用 如图 1所示 。 1. 1 由肝中多功能氧化酶系所至的 辣椒素类 物质的侧烷 基
链被羟基化 Su rh Y. 2J. 和 Lee S. S研究显示 [ 2] :辣 椒素的侧烷基 链 对氧化酶相当敏感 。当将辣椒素与 NADPH及经酚巴比妥 预 处理所得的老鼠肝 S9分 离物 共温时 ,辣 椒素 的侧烷 基链 可 被羟基化 (图 1 ①) 。 1. 2 通过游离基氧化作用形成苯氧基 最近 Gann ett等 的研 究 [3 ]发现肝中的 细胞 色素过氧化物
1 辣椒素在体内可能的代谢途径
据科学家们近年 来对辣 椒素在 体内 可能 的代谢 途径 研 究结果 [2 ]可知辣椒素在体内主要通过 4条途径进行代谢 :
① 辣椒素的侧烷基链 被羟基 化 : 辣 椒素 的侧烷 基链 据 认为对氧化酶相当敏感 , 当将辣 椒素与 NADPH及经酚巴 比 妥预处理所得的老鼠肝 S9分 离物共 温时 , 辣椒素 的侧烷 基 链可被羟基化 。
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专论与综述
2008年第 2期
酶 P450 2El ( CYP2El) 可将辣椒素转变 为苯氧基 ,然后二 聚 体化或者与细胞色素过氧化物酶 P450 2E1 ( CYP2El )共价结 合并使该酶失去活 性 (图 1 ②) 。因 此 ,辣 椒素 也可 以作 为 C百度文库P2El的抑制剂 。
一些学者利用电化学 ,酶及 化学 方法对辣 椒素的一 个电 子氧化变化进 行了 研究 。Lawson和 Gannett报 道 [ 4] 将辣 椒 素与微粒体 保 温 或 通过 和 高 铁 氰化 钾 非 酶 促作 用 可 形 成 5, 5’2顺式 2辣椒素 。在辣椒 素的 致突 变作用中据认为是因为 形成了苯氧基 ,这种苯氧基在许 多植 物多酚类 物质的代 谢中 十分常见 ,其在木质素 的形 成中起重要作用 。用辣根过 氧化 物酶对酪氨酸进行氧化可形成酪氨酸二聚体 ,据报道 [4 ]这是 因为苯氧基基团的 形成 所致 。由 过氧化 物酶 催化甲 状腺 球 蛋白上二个碘酪氨酸残 基通 过二 聚体作 用形 成甲状 腺素 也 是基于同样的反 应机 制 [3 ] 。与此 相似 , Boersch 和他 的合 作 者 [5 ]也发现了当将辣椒素 与过氧 化物酶 和过 氧化 氢共温 时 可行成荧光二聚体 ,其 他研 究者 [ 4]也 有类 似的发 现 , 通过 化 学或电化学氧化也可以形成这种荧光氧化物质 。
聂乾忠 1
夏延斌 1
曾晓楠 2 杨 莹1
N I E Q ian 2zhon g1 X IA Yan 2b in1 ZENG Xia o2nan2 YAN G Ying1
( 1. 湖南农业大学食品科技学院 , 湖南 长沙 410128; 2. 湖南生物机电职业 技术 学院 , 湖南 长沙 410127)
图 1 辣椒素在体内代谢途径 ,可能的 代谢中间产物及其毒性作用
F igure 1 The m etabolic pa thway of cap sa icin, possible m et2 abolite s and their potential physiological effec ts
1. 3 苯环分子的去甲基化及随后的 儿茶素分 子被氧化 为半 苯醌或苯醌类衍生物 苯醌类物质也是辣 椒素 代谢 所形成 的一 种可能 的亲 电
除上述作用外 , 有些 学者 的研 究 [2 ]结 果发 现辣 椒素 还 可能具有一定的毒副作用 ,甚至认为 其可能产 生致癌或致 突 变的作用 。但另外的一些研究则不支持 这样的结论 ,相反 认 为其对人体也许具 有良 好的化 学保护 作用 。现将辣 椒素 可 能的生理作用分述如下 : 2. 1 辣椒素通过代谢活化所致的毒性
Ab stract: The p aper first of all di scu ssed the possible metabo lic p athways of capsaicin in human body which included: hyd roxylation of the side chain; oxidation by hepatic oxidase system to form epoxide; oxidation by radical form ation and hyd rolysis of cap saicin. Then all the poten tial physi2 o logical effects were analyzed. It is concluded that the possible effects of cap saicin in human body are very comp lex and may even be controversy. In some cases it m ay exert chem. 2protection wh ile in another i t may possi2 bly be carcinogenic or mu tagenic. Keywor d s: C ap saicin; Cap saicinoides; Chem 2p ro tection; Carcinogenic ac tivity
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类衍生物通常 容易 产 生酶 促或 自 发氧 化 。抗 肿瘤 剂 e topo2 side就是通过使带 甲基 的邻苯 醌 类衍 生物 用酶 解法 去甲 基 化从而导致其对癌细胞的毒性 ,邻苯 醌类衍生 物可以和癌 细 胞中的大分子共价结合 [ 2] 。 1. 4 辣椒素的非氧化代谢途径即酰 胺键的水 解作用生成 香
2 辣椒素生理作用
迄今为止有关辣 椒素的 研究显 示辣 椒素 具有多 种药 理 生理学活 性 ,如其对 某些感觉 神经系 统 、心血管 系统 、体温 、 胃肠机能等均具有显 著影 响 ; 同时具 有消 炎止痛 止痒 、促 进 脂肪代谢 、保护胃肠等作用 。其中尤 为突出的 是其独特的 长 效镇痛作用 。在临床 上常用 于治疗 带状 疱疹 后遗所 致的 神 经痛 、坐骨神经 痛 、糖尿病 性神经 痛等疾 患 ,另 外 ,对于预 防 老年人吸入性肺炎 、腰痛 、血 尿综合 征以 及银 屑病也 有显 著 疗效 [ 7 ～9] 。
(1. Co lleg e of Food Science a nd Tech nology, Hun an Ag ricu ltu ra l U n ivers ity, Cha ng sh a, H una n 410128, Ch ina;
2. The Poly tech n ica l Co lleg e in Hun an P rovince, Cha ngsh a, Hu na n 410127, Ch ina )
草基胺及脂肪酸途径 各种不含细胞的 老鼠组 织抽提 物都 可以 对辣椒 素或 二 氢辣椒素及类似物的酰胺键进行水解作 用 ,从 而生成香草 基 胺及脂肪酸 ,如图 1④所 示 。在各 种不同组 织中以 肝脏中 该 类酰胺水解酶的 活性最 高 ,其次 是肾 ,肺及 小肠 。有 趣的 是 老鼠肝中辣椒素水解 酶的活 性可以 通过 不断 饲喂辣 椒素 来 不断提高 。二 氢 辣椒 素 侧 链的 断 裂在 活 体 中 也存 在 , Surh Y. 2J. 和 Lee S. S[2 ]认为 这是 该种 化合 物代 谢的 限速 步骤 。 辣椒素类物质的酰胺键的水解断裂会生 成香草基胺 ,这是 此 类物质共有的代谢中间产物 ,另外根 据侧链不 同会生成不 同 的脂肪酸 。事实上 ,长链的香草基酰 胺类物质 在各种代谢 模 型中 ,包括不含细胞的肝组 织抽 提物 ,小 肠 ,肝 细胞及整个 动 物组织抽提物中都 更容 易被水 解为香 草基 胺 。香草 基胺 的 脱氨作用会产生香草醛 ,进一步被氧 化为香草 酸或被还原 为 香草醇 ,其以单体或与葡糖 醛酸 结合的形式 排出体外 。最 近 PAR K Y. 2H. 和 LEE S. 2S[ 6]从肝脏 微粒 体中 已成功 的得 到 纯化的辣椒素水解酶 并根据 其生化 及物 理特 性如其 等电 点 p I;随 pH变 化特 性 ,抑 制模式 等 确定 其为 羧酸 脂酶 的同 工 酶 ,该酶以游离或松散结合 的形 式存在于内 质网的表面 。当 辣椒素类物质以口服形式饲喂时将首先 被肠道吸收 ,主要 在 肝中代谢 ,最后 才进 入循环 体系 。因 此 ,通过 肠吸收 的辣 椒 素类物质到达中枢神 经系统 和其它 组织 几乎 都是以 其降 解 产物的形式来发挥作用的 。