羟基酪醇药理作用研究的新进展

2021-03-14张露云夏广清

人参研究 2021年1期

臧皓，张露云，徐倩，郭鑫，夏广清

（通化师范学院医药学院·吉林通化·134002）

地中海饮食对人类健康具有十分重要的意义，因此得到了广泛研究。这种饮食的基础是大量地摄入谷物，蔬菜水果，橄榄油，坚果和豆类，少量的肉类及适量的鱼类，以及适量饮酒，地中海饮食详见图1。众所周知，地中海饮食对抗心血管疾病、糖尿病、癌症，炎症和衰老的效果非常好。地中海饮食的诸多益处源于该饮食的几个组成部分中均存在大量的抗氧化剂和抗炎物质。大量证据表明，地中海饮食对健康有益主要归因于橄榄油的食用。橄榄油中含有大量的单不饱和脂肪酸和多酚类抗氧化剂，它们负责感官特性，自氧化稳定性和橄榄油与健康有关的所有特性。本文重点介绍橄榄油中最重要的多酚成分之一：羟基酪醇（HT）。

图1 地中海饮食

HT是两性化合物，又名3,4-二羟基苯乙醇，结构式见图2，分子量为154.16 g/mol，羟基酪醇纯品是一种无色至黄色的油状物。在市售的各种酚中，羟基酪醇是唯一具有欧洲食品安全局授权批准作为油脂产品的新资源食品配料[1]，并建议其添加在鱼油和植物油中。HT主要以HT-3-硫酸盐形式排出体外[2]。HT的安全性很高，不具有遗传毒性和致突变性[3]，在每天500 mg/kg的毒理学评价实验中未观察到不良反应[4]。

由于HT的抗炎和抗微生物特性，对抗心血管疾病和代谢综合征，以及其神经保护，抗肿瘤和化学调节作用，HT受到了制药界的高度关注。对这个分子的浓厚兴趣激发了对其药理活性的广泛研究，本文对HT近五年药理的研究进展进行了重点介绍。

图2 羟基酪醇的结构式

1 抗微生物作用

众所周知，橄榄树叶提取物和HT对某些微生物如大肠埃希氏菌、白色念珠菌、产气荚膜梭菌、变形链球菌或肠沙门氏菌具有强大的抗菌活性[5]。不仅如此，一些体外研究已证明HT对抗霍乱弧菌、伤寒沙门氏菌、流感嗜血杆菌的强大效果，使用剂量甚至低于氨苄青霉素等抗生素[6]。还有研究报道了HT的抗寄生虫活性[7]，例如利什曼原虫属的寄生虫。最近的一项研究已确定HT对金黄色葡萄球菌具有明显的抗菌作用，并且在预防和治疗医疗器械或慢性伤口相关的感染方面发挥作用，这要归功于HT清除微生物生物膜产生的活性氧以及抑制微生物的粘附能力[8]。尽管进行了上述研究，但仍有报道指出HT的微生物杀灭能力有限[9]，出现了一些关于其抗菌作用的争议，因此需要进一步的深入研究以阐明HT是否可在几年内用作人类的抗感染药物。

HT对SIV和不同的HIV-1进化枝具有活性，在免疫突触的前提下仍具有活性。局部施用HT不会引起兔阴道粘膜的刺激反应或形态学改变[10]。最高无毒浓度的HT对原代细胞系统中的病毒复制产生显著的抑制作用。HT没有引起CD4+和CD8+T细胞活化谱的显着改变，尽管它降低了CD38+和CD8+T细胞的百分比[11]。HT在所有测试的靶细胞中抑制重组或野生型病毒的HIV-1感染。HT与替诺福韦的组合使用是协同增效的，而它与拉米夫定和恩曲他滨组合使用则是相加的作用。即使在最高测试剂量下，HT的体内毒性也非常低[12]。因此，HT可被考虑用于预防HIV-1的传播。

2 抗炎作用

HT是一种强有力的酚类抗氧化剂，具有强大的抗血小板、抗炎和抗动脉粥样硬化的特性。营养基因组学研究发现，大量摄入富含多酚的橄榄油可以抑制数种促炎和促动脉粥样硬化基因的表达，从而加速降低外周血单核细胞的炎症反应[13]。体外脂多糖诱导人单核细胞THP-1炎症反应的研究表明HT可防止细胞因子形成，一氧化氮生成，TNF-α分泌和mRNA表达，以及它抑制iNOS和COX-2的表达，HT在细胞水平上显示出明显的抗炎能力[14]。另一方面，在人单核细胞中，通过评估其对基质MMP-9表达的影响及其与COX-2/PGE 2途径的关系来评估HT的抗炎能力。HT抑制MMP-9基因和蛋白质表达，对MMP-9信号通路具有直接作用。HT对MMP-9，COX-2以及其他促炎基因的抑制作用取决于其对PKC活化过程的抑制[15]。羟基酪醇抑制免疫和非免疫途径诱导的肥大细胞脱颗粒[16]。健康受试者的PBMC在Par j 1过敏原和羟基酪醇共同刺激下，Par j 1诱导的IL-10含量显著增加，HT还可以调节过敏原特异性免疫反应，增强对过敏原的抑制性免疫反应表明HT可作为预防过敏的营养素[17]。一些体内研究显示HT抑制环加氧酶COX-1和COX-2的能力与布洛芬和塞来昔布相同[18]。HT对患有稳定冠状动脉疾病的患者健康有益，作为额外干预，其可通过降低IL-6和C-反应蛋白的水平而达到效果[19]。系统性红斑狼疮（SLE）是一种多系统自身免疫性慢性疾病，目前仍未有有效和安全的治疗方法。HT显著减少促炎症细胞因子和预防肾损伤，阻断不同的炎症相关途径，未见经典药物的副作用，表明HT可开发为预防和治疗SLE的新药[20]。上述报道表明HT抗炎能力强，每日摄入可有效调节炎症，对健康有益。

3 抗肿瘤

活性氧（ROS）与肿瘤的形成直接相关，主要是因为其在癌症发展的各阶段中均发挥关键作用。因此，HT的抗肿瘤活性主要与其作为ROS清除剂或其抗氧化系统调节能力有关。近年来大量研究已证明HT的抗肿瘤作用[21]。HT可抑制人肝癌细胞的增殖，诱导G2/M期细胞周期阻滞和凋亡。机制研究时发现HT可抑制AKT和NF-κB途径的激活[22]。HT诱导G1/S细胞周期停滞，抑制细胞周期蛋白D1/E和CDK 2/4并诱导抑制p21/p27，HT还诱导细胞凋亡。它抑制AKT/STAT3的磷酸化，并诱导NF-kB的细胞质保留，最终HT抑制雄激素受体表达和雄激素受体响应性前列腺特异性抗原的分泌。并且其对正常细胞无毒副作用，实验结果支持HT可用于前列腺癌的治疗[23]。胆管癌是一种消化性肿瘤，早期诊断的困难和此肿瘤类型对化疗的抗性而导致高死亡率。研究发现HT抑制TFK-1、KMBC和GBS-SD细胞系的增殖。研究表明HT在体外和体内诱导细胞周期停滞和凋亡。这些数据表明HT具有优异的生物相容性和极低的副作用，可作为抗胆管癌的新药[24]。高剂量HT可降低甲状腺癌细胞的活力，同时减少细胞周期蛋白D1的表达和上调细胞周期关键调节因子p21的水平。在相同的实验条件下，Annexin V-PI染色和DNA梯度显示HT对乳头状和滤泡癌细胞具有促凋亡作用。此外，通过免疫印迹分析，观察到HT通过促进凋亡细胞死亡来降低甲状腺癌细胞活力[25]。HT抑制衰老的NHF细胞中CCL5的表达。这种抑制NHF细胞激活ERK1/2-细胞周期蛋白D1途径和增强MB231细胞增殖有关。这些结果表明，接近生命终点的成纤维细胞促进人乳腺上皮癌细胞增殖，HT可抑制该过程[26]。与单用紫杉醇相比，联合用药显著降低了肿瘤体积。同时该组合改善了氧化状态而不影响化学疗法的效果。还有研究揭示HT是紫杉醇联合治疗乳腺癌的有效伴侣。与HT的组合还将确保化学治疗药物的氧化作用较小，这可能有效地改善患者健康[27]。HT和西妥昔单抗组合对结肠癌细胞周期进程进行抑制，从而增强化疗的效果。HT下调EGFR表达并抑制结肠癌细胞增殖，其机制与EGFR抑制剂西妥昔单抗激活的机制相似。HT-西妥昔单抗组合在降低细胞生长方面表现出更佳的功效，药剂浓度比单一使用时低10倍。HT可有效治疗结肠癌，增强EGFR抑制剂的效果[28]。

4 神经保护作用

众所周知，高水平的氧化应激和亚硝化应激会损害脑组织的完整性和功能，特别是在衰老过程中。HT具有强大的清除自由基物种和诱导抗氧化酶的能力，可以改善一些神经退行性疾病，如帕金森病[29]。帕金森病是第二种最常见的神经退行性疾病。除了缓解症状外，目前尚无治疗方法。研究结果表明HT对DA-和6-OHDA诱导的多巴胺能细胞死亡具有保护作用，支持橄榄油在预防DA代谢相关的多巴胺能神经元功能障碍中的有益作用[30]。流行病学研究表明，糖尿病是阿尔茨海默病发病和发展的危险因素。胰岛素抵抗是糖尿病与AD之间的主要结合点。星形胶质细胞是最重要的脑胶质细胞，负责将葡萄糖转化为乳酸并将其转移到使用它作为燃料的神经元，但Aβ（1-42）损害胰岛素信号传导和糖原储存。HT通过改善胰岛素敏感性和恢复适当的胰岛素信号传导来保护Aβ（25-35）处理的星形胶质细胞[31]。HT通过调节线粒体氧化应激，神经元炎症和细胞凋亡来改善AD涉及的神经元损伤，而不影响AβPP加工[32]。蛋白质聚集是许多人类疾病的基础，鸡蛋白色溶菌酶原纤维是研究淀粉样蛋白疾病的模型蛋白，HT对其有很好的抑制作用，说明HT具有治疗阿尔茨海默病和帕金森病等相关疾病的能力[33]。

5 HT在心血管系统中的作用

由于其抗氧化作用，HT阻止低密度脂蛋白氧化，因此减少动脉粥样硬化斑块的形成[34]。一些富含HT的提取物降低血浆总胆固醇和脂质水平，降低血压等心血管危险因素[35]，这是欧洲食品安全局建议每日摄入至少5毫克HT（通常以橄榄油形式）的主要原因。HT及其代谢产物还具有降低人主动脉内皮细胞中不同粘附分子分泌的能力。HT及其代谢物负责保护细胞免受内皮功能障碍，因此降低了动脉粥样硬化早期的风险[36]。最近的一项研究表明，HT调节主动脉和心脏组织中数种蛋白质的表达，这些蛋白质参与内皮细胞的增殖和迁移，导致血管闭塞和影响心脏功能，使HT发挥对心血管系统的保护作用[37]。HT改善心肌损伤，恢复血液动力学功能并抑制ACE活性，防止心脏肥大和重塑，表明HT对异丙肾上腺素诱导的心肌梗塞发挥有效的心脏保护作用[38]。HT对心肌I/R损伤也具有保护作用，与心肌中AKT/GSK3β通路的激活有关[39]。

6 代谢综合征

代谢综合征被描述为多种代谢异常的组合，包括肥胖、血脂异常、葡萄糖耐量降低、胰岛素抵抗、糖尿病和高血压，这些增加了心血管疾病、糖尿病和中风的风险。已在中年超重男性中证明，补充12周橄榄苦苷和HT，可改善胰岛素的葡萄糖调节能力和β细胞分泌能力[40]。糖尿病促进脂质过氧化的增加，导致谷胱甘肽氧化还原状态的改变、抗氧化剂血浆水平的降低和抗氧化酶活性的降低。所有这些变化的产生可能是高血糖氧化应激引起。研究表明，给予糖尿病大鼠的HT补充剂引起肠道麦芽糖酶、乳糖酶、蔗糖和脂肪酶活性的显著降低，SOD、CAT和GPx活性的增强，以及谷胱甘肽还原水平的增加，然后减少氧化应激状态[41]。HT降低不饱和脂肪酸的生物合成，以及亚油酸、视黄醇、鞘脂和花生四烯酸的代谢，但上调甘油磷脂代谢[42]。HT显著降低空腹血糖，类似于二甲双胍。值得注意的是，HT降低了二甲双胍未能降低的血脂。此外，HT在降低肝脏和肌肉组织中脂质和蛋白质的氧化水平上更有效，这表明HT可能被开发为临床代谢综合征治疗药物[43]。

7 解毒作用(ROS清除剂)

与HT相关的最重要的活动之一是其作为ROS清除剂所发挥的作用。HT及其代谢物具有很高的根除细胞内外ROS产生的能力。在细胞外水平上，HT及其衍生物通过阻断ROS，显示出ROS清除活性。ROS由紫外线辐射或过氧亚硝酸根自由基产生时，它们均能破坏DNA并促进遗传毒性[44]。在细胞内，HT具有强大的ROS清除能力，特别是对于自由基、过氧化氢和次氯酸，HT作为金属螯合剂发挥作用[45]。使用HT可以逆转砷诱导的蛋白氧化、脂质过氧化、增加GSH含量以及过氧化氢酶和SOD活力。HT还防止细胞色素C从线粒体移位并增加细胞色素C的线粒体/细胞质比例。因此，HT可改善抗氧化系统并有效降低大鼠脑内的氧化应激水平[46]。庆大霉素是一种治疗严重革兰氏阴性菌感染的有效抗生素。然而其肾毒性限制了其使用。研究结果表明，HT保护肾脏免受庆大霉素诱导的肾毒性，部分原因是HT的抗氧化能力[47]。研究了HT对完整人红细胞中汞（Hg）诱导的氧化和形态变化的保护作用。研究结果表明，HT处理可防止细胞暴露于微摩尔氯化汞浓度下导致GSH细胞内水平降低引起的溶血和ROS增加。提供了HT具有清除汞毒性潜力的有力实验证据[48]。HT对甲基汞（MeHg）诱导的细胞毒性和基因毒性进行抑制从而起到神经保护作用。HT导致p53、bax、细胞色素C和caspase 3下调以及prosurvival蛋白上调。此研究表明HT主要是通过降低氧化应激对MeHg诱导中毒的细胞具有保护潜力[49]。HT通过显著降低线粒体改变和氧化损伤的百分比来改善阿霉素引起的心脏紊乱。这些结果表明羟基酪醇改善了线粒体电子传递链。该研究表明，羟基酪醇可以保护阿霉素引起的大鼠心脏损伤，减少氧化损伤和线粒体改变[50]。人类通过膳食摄入丙烯酰胺（AA），AA诱导的细胞毒性和细胞凋亡与Caco-2细胞中的氧化应激密切相关，HT通过改善Caco-2细胞的氧化还原状态和部分抑制凋亡途径能够降低AA毒性[51]。

8 其它药理作用

HT降低了SW982细胞中促炎介质的产生，此保护作用可能与MAPKs和NF-κB信号通路被抑制有关。因此HT可能是预防和控制与滑膜成纤维细胞过度活化相关的疾病（如类风湿性关节炎）的靶向制剂[52]。HT调节micro RNA-9及其靶标sirtuin-1的水平，从而抵消氧化应激诱导的软骨细胞死亡。Micro RNA表达的调节可能是HT保护作用的重要机制[53]。HT对骨的形成和维持起到关键作用，可作为治疗骨质疏松症的有效药物[54]。HT还有助于人类精子的保存[55]。羟基酪醇可有效降低大鼠血清中的尿酸，抑制大鼠肝脏的XOD活性，并在转录水平上调节肾脏尿酸转运体URAT1、GLUT9、OAT1、UAT和ABCG2的mRNA转录[56]。