大蒜素的研究与应用

2010-08-15鞠秀兰禹海波荆晓薇

卫生职业教育 2010年7期

关键词：大蒜胃癌注射液

鞠秀兰，禹海波，荆晓薇，谭群

（大连铁路卫校，辽宁大连 116001）

大蒜素的研究与应用

鞠秀兰，禹海波，荆晓薇，谭群

（大连铁路卫校，辽宁大连 116001）

大蒜素；化学结构；肿瘤细胞

大蒜素（Allicin）是大蒜中的主要生物活性成分，含多种烯丙基有机硫化物。大蒜素有多种生物学功能，具有抗菌、降低胆固醇、抗血小板聚集、护肝、预防心血管疾病和降低血压等生理学作用。近几年国内外学者的调查和实验研究表明，其对多种肿瘤均有明显抑制作用。它具有在人和动物体内无残留、不易产生耐药性、不造成环境污染且价格低廉等优点。

1 大蒜素的形成与化学结构

新鲜大蒜中并没有大蒜素，只含有蒜氨酸（alliin），当大蒜破碎后，大蒜中的蒜氨酸酶被激活，催化蒜氨酸分解合成为大蒜素（二烯丙基三硫醚）（CH3-CH=CH-S-S-S-CH=CH-CH3）。大蒜素是多种烯丙基有机硫化物复合体，主要成分为二烯丙基二硫化物（DADS，也称大蒜辣素）和二烯丙基三硫化物（DATS，也称大蒜新素）[1]。

2 大蒜素对肿瘤细胞的抑制作用

国内外研究表明，大蒜素对胃癌、结肠癌、肝癌和肺癌等多种肿瘤细胞均有明显的抑制作用[1]。

2.1 调控基因表达、诱导细胞凋亡和细胞增殖

诱导细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。尹春晖等认为大蒜素对肿瘤细胞的凋亡诱导作用是多层次、多靶点的。Lu等以DADS对人类膀胱癌T24细胞进行处理，发现DADS一方面能明显诱导癌细胞的凋亡，并且使细胞中caspase-3的活性、细胞内过氧化氢的含量均有所增加。而另一方面细胞中Cyclin-E蛋白的表达上调和cdk2基因的表达下调，使T24细胞被阻制在G2/M期。DADS作为细胞周期的阻滞剂而影响了癌细胞的遗传和快速分裂。有学者采用DATS处理人前列腺癌细胞PC-3和DU145后，2种细胞都发生明显凋亡[2]。

2.2 胃癌

王海燕等观察大蒜素对胃癌细胞株及移植瘤的作用，采用MTT法观察不同质量浓度及作用不同时间大蒜素对胃癌SGC-7901及MGC-803细胞的影响，流式细胞术分析100mg/L大蒜素分别作用4h和8h后2种肿瘤细胞增殖周期的变化。将荷胃癌SGC-7901裸鼠模型随机分成4组，每组4只，分别于荷瘤7d和14d用20g/L的大蒜素0.1ml和PBS 0.1ml对瘤体进行局部注射治疗，每隔2d一次，共3次，观察瘤体增殖及裸鼠生存状况的变化。结果不同质量浓度大蒜素对2种肿瘤细胞皆有一定的杀伤作用，大蒜素质量浓度为800mg/L及1 000mg/L时，对 SGC-7901细胞的抑制率分别为 65.5%、68.6%（P＜0.01，vs5-FU）。大蒜素对MGC-803细胞的抑制作用较明显，质量浓度为400mg/L、800mg/L及1 000mg/L时，抑制率分别为67.5%、75.3%和79.5%（P＜0.01，vs5-FU）。100mg/L大蒜素连续作用 3d，对SGC-7901及MGC-803的抑制率分别可达85.2%、96.7%（P＜0.01，vs5-FU）。大蒜素作用后SGC-7901及MGC-803细胞S期比例有增高趋势。荷瘤7d局部注射治疗组有3只裸鼠瘤体消失，余1只瘤体组织切片可见大量淋巴细胞聚集，肿瘤血管较少。荷瘤14d局部注射治疗组4只荷瘤裸鼠的瘤体生长延缓，生存状态较好，瘤体组织切片中可见大片肿瘤组织坏死。因此，得出结论：大蒜素可能通过直接杀伤胃癌细胞、提高机体免疫力等方面的综合作用抑制胃癌细胞的生长[3]。陈铁军等通过检测人胃癌细胞系SGC-7901细胞的增殖抑制率，发现大蒜素可使人2种胃癌细胞株SGC-7901和BGC-823细胞增殖明显受到抑制，细胞周期阻滞于G2/M期，因此，大蒜素可以作为一种新的M期抗肿瘤药物[4]。

2.3 肝癌

大蒜素可明显拮抗苯巴比妥的促癌作用，许多促癌剂或致癌剂可在细胞及组织诱导下产生氧自由基，而已证实氧自由基对小鼠肝癌具有促进作用，在加入大蒜素后，氧自由基对细胞的毒害作用可被大蒜素对抗，表明大蒜素对肝细胞有一定的保护作用[1]。

2.4 结肠癌

刘扬清等用不同浓度的大蒜素作用于体外培养的LoVo细胞，倒置显微镜下观察LoVo细胞的形态学变化，采用MTT法检测大蒜素对 LoVo细胞的增殖抑制能力，AnnexinV2FITC标记流式细胞术检测大蒜素对LoVo细胞的凋亡抑制率，流式细胞术检测大蒜素对LoVo细胞周期的影响。结果显示，大蒜素可以通过诱导LoVo细胞的凋亡、细胞周期的双重阻滞来抑制其增殖。由此提示，大蒜素在大肠癌的临床治疗中具有潜在的应用前景[5]。

3 大蒜素与抗癌药物的协同作用

大蒜素与其他抗癌药物有良好的协同作用。因此，大蒜素已作为癌症的辅助治疗药物投入临床使用。有实验表明，大蒜素对人肺癌A549细胞周期有影响，并且与周期特异性抗癌药物紫杉醇联合使用后抗肿瘤作用增强。通过MTT法、流式细胞仪检测法，观察大蒜素与紫杉醇联合使用后药物对细胞毒活性的改变。结果说明大蒜素可将肺癌A549细胞阻滞于G2/M期，大蒜素与紫杉醇联合使用有协同抗肿瘤作用[6，7]。马锐等就大蒜素与细胞周期特异性化疗药联合应用抗肿瘤方面进行研究，将大蒜素与NVB、5-FU、MMC、PDD 4种化疗药联合应用，观察细胞毒活性的改变。在实验中发现大蒜素对胃癌BGC-823和胃腺癌SGC-7901 2种细胞的生长均有明显的抑制作用，并且大蒜素与作用于G2/M期的细胞周期特异性化疗药NVB联合应用时可增强其对肿瘤细胞的杀伤作用[8]。此外，还有实验就大蒜素对人胃癌细胞系MGC-803细胞周期的影响及其与周期特异性药物联合使用进行了深入研究。结果表明，低剂量大蒜素当与其M期特异作用抗癌药物博莱霉素A5、长春新碱联合使用时，可使MGC-803和SGC-7901细胞周期阻滞于M期，具有协同抗肿瘤作用。在抗白血病K562细胞的实验中，Arora等研究发现，非中毒剂量的DADS增加了长春新碱和长春新碱类药物的细胞毒性作用，并通过降低P-糖蛋白的表达水平增强细胞的敏感性。可见，大蒜素还可作为多药耐药性非毒性调节剂，在肿瘤化疗中与其他药物联合使用[9]。

4 大蒜素对心脑血管系统的作用

4.1 降低血压

将香菇嘌呤与大蒜素在pH=5的条件下制成混合物，以其制成的制剂在较小剂量下即可降低血压。日本已应用于临床。Alqkk等也发现小鼠口服单剂量或多剂量的大蒜含水提取物后，在2～6 h内可有效降低血压。聂晓敏等发现大蒜素可增加一氧化氮合酶活性，提高体内一氧化氮水平，并认为大蒜素舒张血管作用正是通过激活一氧化氮合酶及增加一氧化氮水平而实现。体外研究发现，大蒜素可通过一氧化氮产生舒张血管作用，并提高血小板内及胎盘绒毛膜组织和绒毛膜癌组织中一氧化氮合酶和一氧化氮水平。进一步的体内研究也表明，大蒜素的舒张血管作用与增加一氧化氮水平有关[10]。

4.2 降低缺血心肌耗氧量，保护心肌

心肌缺血后处于缺氧代谢状态，降低心肌耗氧量有助于保护缺血心肌。史春志等对培养乳鼠心肌细胞缺氧P复氧（APR）损伤模型的实验显示，与APR模型组比较，大蒜素预处理组和缺氧预处理组乳鼠的乳酸脱氢酶（LDH）和丙二醛（MDA）水平降低，超氧化物歧化酶（SOD）水平则明显提高，表明大蒜素具有抗心肌细胞凋亡作用，可减轻心肌细胞的损伤[11]。

4.3 治疗冠心病心绞痛

聂晓敏等将冠心病心绞痛患者随机分为治疗组43例（大蒜素注射液60mg加入 5%葡萄糖注射液500ml静脉点滴，1次/天，疗程10d）和对照组25例（硝酸甘油5mg加入5%葡萄注射液500ml静脉点滴，1次/天，疗程10d），结果显示：治疗组治疗后对心绞痛症状有效36例（83.7%），心电图改变有效25例（58.1%），与对照组比较均无显著性差异（P＞0.05），治疗组总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和载脂蛋白B水平在治疗后均比治疗前降低，载脂蛋白B水平与对照组治疗后比较有显著性差异（P＜0.05）[12]。李君梅等将符合冠心病HHcy的62例患者随机分为2组，对照组予以阿司匹林、血栓通等常规治疗，治疗组在此基础上加用大蒜素，观察2组临床疗效，并检测治疗前后的血浆Hcy水平和IMT。结果显示：治疗组临床总有效率93.8%，明显优于对照组（P＜0.05）。治疗组治疗前后比较，血浆Hcy水平明显降低，IMT明显下降，均有显著性差异（P＜0.05）；治疗组治疗后血浆Hcy水平明显低于对照组治疗后（P＜0.05）。得出大蒜素是治疗冠心病HHcy的有效药物，其效果可能是通过降低血浆Hcy浓度、减轻动脉粥样硬化等作用实现的[13]。

4.4 降血脂

张庭廷等探讨大蒜素的降血脂作用及其机理，（将50只昆明种小鼠随机分成5组，即对照组、高脂饲料组（模型组）、大蒜素小、中、大剂量＋高脂饲料组。测定大蒜素对血清甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）以及低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的影响。测定大蒜素对血清卵磷脂胆固醇脂酰基转移酶（LCAT）、心肌脂蛋白酯酶（LPL）、肝脂酶（HL）活性的影响以及体外对肝脏3-羟基-3-甲基戊二酰CoA（HMG-CoA）还原酶活性的影响，进行离体胆固醇微胶粒形成实验。结果显示：大蒜素明显降低给予高脂饲料小鼠血清TC、TG及LDL-C水平，提高HDL-C含量，且作用与大蒜素剂量呈正相关。大蒜素可升高血清LCAT、心肌LPL和HL活性，并在一定程度上降低肝脏HMG-CoA还原酶活性。大蒜素体外实验可抑制胆固醇微胶粒的形成。由此得出结论：大蒜素有显著的降血脂作用，其机理一方面可能是促进了脂蛋白之间的代谢与转化，另一方面可能是因为抑制了肠道胆固醇的吸收，减少了肝脏胆固醇的合成，促进了肝脏甘油三酯的分解[14]。

5 大蒜素抗感染作用

大蒜素片剂临床用于治疗菌痢、肠炎效果显著，对滴虫性阴道炎有很好的治疗作用。大蒜素片治疗大叶性肺炎、百日咳、白喉、急性阑尾炎、化脓性软组织感染、肺结核、伤寒、鼻炎等都有较好的效果。大蒜素与NaHCO3合用，对新生儿鹅口疮有一定的预防作用。大蒜素还有抗真菌、抗霉菌作用，临床用于治疗隐球菌脑膜炎、肺部及消化道霉菌感染，白色念珠菌引起的小儿消化不良、头癣。据临床报道，大蒜素与二性霉素B联合用药可治疗霉菌性角膜炎。大蒜素与二性霉素B及酮康唑合用治疗CAPD霉菌性腹膜炎，副作用低，不易产生耐药性，对各种细菌或霉菌感染均有效[15]。大蒜素是天然广谱抗生素，临床用于治疗肺部和消化道的真菌感染、隐球菌性脑膜炎等。其对流感病毒、单纯疱疹病毒等也有一定杀灭作用[16]。大蒜素治疗念珠菌性阴道炎总有效率98.2%，效果满意[17]。

6 大蒜素抗氧化、延缓衰老作用

（1）刘浩、崔美芝、董娟将雄性20月龄Wistar大鼠40只分成4组：对照组（喂基础饲料），大蒜素大、中、小剂量组（喂基础饲料加大蒜素60、40、30 mg/（kg·d）连续喂养4 w。得出大蒜素对大鼠外观的影响。从外观看，对照组大鼠皮毛稀疏、精神涣散；大蒜素各组大鼠毛色顺滑、精力充沛。大蒜素对大鼠血清（MDA、SOI）的影响，得出大蒜素能降低老龄大鼠血清 MDA含量（P＜0.01），升高老龄大鼠血清 SOD活性，与对照组比较有显著性差异（P＜0.05，＜0.01）。又做果蝇生存试验，结果说明大蒜素延长了果蝇的半数死亡时间、平均寿命、最高寿命。研究证明大蒜素具有抗氧化和延缓衰老功能[18]。

（2）张庭廷、刘爱民、刘锡云进行的大蒜素口服液抗氧化及延缓衰老作用的试验研究证明，随着增龄，体内的自由基清除酶（SOD）与脂质过氧化物清除酶（GSH-Px）活力均显著下降，体内自由基的产生与消除失去平衡，使生物膜发生脂质过氧化以及脂质过氧化物等在体内堆积，破坏了生物大分子的结构和功能，导致细胞慢性损伤和衰老，特别是体内主要脏器心、肝、脑细胞等最易受累。张庭廷等试验观察到昆明种小鼠确有随年龄增加抗氧化酶呈递减趋势，LF与MDA则呈递增趋势，而大蒜素口服液能够显著提高7月龄小鼠全血中SOD与GSH-Px的活性，降低心、肝、脑组织中LF和MDA含量[19]。

7 大蒜素对四氯化碳引起的肝细胞损伤有保护作用

四氯化碳进入机体后产生自由基引起膜脂质过氧化，使膜结构和功能的完整性被破坏，从而引起细胞中毒死亡。大蒜素对CC14诱发小鼠肝损伤引起血清GPT和MPA水平的升高均有明显的抑制作用。减少自由基产生抑制膜的脂质过氧化物，从而维持肝细胞膜的完整性，减少酶的溢出。大蒜素可阻制小鼠肝组织内GSH耗竭及GST下降，增强肝脏的解毒功能，从而对肝脏乃至整个机体起保护作用[20]。

8 大蒜素具有杀菌防霉、改善环境作用

大蒜素分子中的活性基团是硫醚基（S-O-S），其二硫醚和三硫醚能透过病原菌的细胞膜进入细胞质内，其氧原子与细菌生长繁殖所必需的半胱氨酸分子中的巯基相结合，使细菌缺乏半胱氨酸，不能进行生物氧化，破坏细菌正常的新陈代谢，从而有效抑制细菌的生长和繁殖。对金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、变形杆菌、大肠杆菌、肉毒梭菌、黄曲霉、黑曲霉、产朊假丝酵母、啤酒酵母等污染食品的微生物都有抑菌和杀菌作用。同时由于大蒜素对巯基的氧化以及和巯基化合物发生竞争性抑制作用，破坏真菌的巯基酶，阻断其脂质合成和新陈代谢，能有效杀灭白色念珠菌和黄曲霉、黑曲霉、烟曲霉等霉菌[21，22]。添加大蒜素能有效防止饲料霉变，延长饲料的贮存期，可替代饲料中的防霉剂；同时能明显抑制食品上霉菌的生长，延长食品的保鲜期，其作用强度相当于甚至强于苯甲酸和山梨酸等化学防腐剂[23]。

大蒜素在体内酶的作用下转变成大蒜辣素，随尿排出后进入粪坑，可阻止成蝇在粪上繁殖，抑制蝇蛆和螨的生长，减少蚊蝇对动物的骚扰，减少疾病传播；还能减少粪氨的产生量，有效改善舍内的空气质量，从而改善周围环境[9]。

综上所述，大蒜素以其具有多种生物学功能、优良的保健作用和显著医疗效果，在人体内无残留、不产生耐药性等优点，已经日益引起人们的广泛关注。但由于大蒜具有臭味，易发生褐变，长期饲喂蒜产品会引起肉、蛋、奶带有蒜臭味等诸多因素制约，大蒜的应用受到一定限制；同时大蒜素很不稳定，在适宜条件下（如遇热、加碱）易被氧化分解而产生多种有挥发性的烯丙基硫化物，从而减弱或丧失其功效。苏桂兰等在动物实验中发现大蒜素注射液快速静脉推注可致动物发生一过性休克。进一步实验证实，高浓度大蒜素或大蒜的其他成分对离体灌流心脏有直接刺激作用，使心跳减慢，收缩力减弱，直至心脏停搏，随着浓度被灌流液稀释，心搏恢复。另外，大蒜注射液在相同抑菌浓度下，对心脏的刺激作用远小于大蒜素注射液，其原因是大蒜注射液在制备时因采用蒸馏法，成品又经流通蒸气灭菌等热因素的影响，抗菌作用已很低，故对心脏毒性也小，大蒜实验液制备过程避免了热因素的影响，保存了其抗菌效果，且对心脏毒性较大蒜素注射液为低。大蒜实验液致心脏停搏的最小浓度是3.919 u/ml，随大蒜实验液被灌流液稀释，浓度降低，心跳可恢复，而大蒜素注射液最小致心脏停搏的浓度为0.174 u/ml，停搏后随大蒜素注射液被灌流液稀释，浓度降低，心脏无恢复搏动的能力，可见大蒜素注射液对心脏的毒性高于大蒜实验液及大蒜注射液。临床上应用该类制剂时，应注意其对心脏的毒副作用，尤其是心功能不全的患者[24]。

大蒜素具有广阔的发展和应用前景。目前对大蒜素稳定性及各种功效及作用机理正成为新的研究热点，其必将推动大蒜素的工业化应用和发展。

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