传统的“地中海饮食”被认为是最健康的饮食方式之一,流行病学调查显示,地中海饮食降低了当地人结肠癌、动脉粥样硬化、心血管疾病以及炎症等疾病的发病率[1]。檄榄油是地中海饮食的特征成分之一,其中的多酚类物质主要包括3种--檄榄苦苷(oleuropein)、羟基酪醇(hydroxytyrosol, HT)和对羟基苯乙醇(tyrosol)。其中我们和其他一些实验室证实,轻基酪醇在代谢调节、抗菌、抗肿瘤等方面的有明显的生物学活性,受到国内外研究者的广泛关注。本文对其主要生物学活性及代谢机制进行综述。
1、羟基酪醇的理化性质
羟基酪醇的化学名称为3,4-二羟基苯乙醇(Fig 1),分子式为CgH1003,相对分子质量为154.16,在280nm处有最大吸收通常存在于檄榄油和檄榄叶中。羟基酪醇属于两亲性分子,具有较好的脂溶性与水溶性,易溶于水和二甲亚砚,在水中的溶解度可以达到50 g-L"1。轻基酪醇是一种多轻基酸类化合物,由乙醇甲基上的H原子被邻苯二酚取代而成。轻基酪醇的分子结构除了和其它酚类物质一样具有酚羟基以外,在连有苯环的乙醇链上还有一个醇轻基。轻基酪醇的抗氧化活性与它的结构是有密切关系的:它的盼轻基可以作为氢的供体,对多种活性氧具有清除作用,能够将单线态的氧还原成活性较低的三线态氧,降低氧自由基产生的可能性:另一面,轻基酪醇通过反应生成的活性较低的多盼自由基可以清除各种自由基,从而打断自由基氧化的链式反应:除此之外,轻基酪醇的两个邻位酚羟基可以整合金属离子,减少金属离子催化氧化反应的机会。
2、羟基酪醇的生物学活性
羟基酪醇对多种疾病有明显的作用,近年的研究表明,轻基酪醇在糖脂代谢调节、防治肿瘤、抗血栓、缓解动脉硬化、抑制病原微生物、防治视网膜黄斑变性、保护软骨和防治骨质疏松等方面都具有良好的生物活性,其作用机制主要包括以下几方面:
2.1清除自由基
羟基酪醇具有邻苯二酚结构,是典型的抗氧化应激物质和自由基清除剂。研究表明,轻基酪醇与心脏健康和抗炎效应相关,它的作用机制有可能是直接清除ROS及激活内源性的抗氧化系统。在外周血单核细胞中,轻基酪醇通过降低过氧化脂质、ROS的量和增加抗氧化酶的活性,减轻了二嗯英诱导的氧化应激,防止了细胞内DNA被破坏,并减少了细胞形态学的变化。另外,轻基酪醇在非常低的浓度下即能抑制丙二醛、H202脂肪酸和7-酮基胆固醇的生成,并有效阻断ERK和Akt/Pkb的磷酸化状态发生改变,还能抑制外来因素(例如紫外线B、苯并花等等)所导致的DNA破坏。轻基酪醇还可以通过激活内皮細胞AMPK活性,促进叉头样转录因子3a (FOXO3a)的细胞核内转位,进而上调过氧化氢酶的含量,达到缓解氧化损伤的目的。越来越多的研究结果证实轻基酪醇是一种良好的抗氧化剂
2.2 促进线粒体生成
我们发现,轻基酪醇可以增强脂肪细胞3T3-L1中线粒体的生成,改善线粒体的功能。此外0.000 1~0.01 mol-L"1浓度的羟基酪醇即可诱导PGC-1a及其下游基因JNK和ERK1/2蛋白含量上调、线粒体呼吸链复合体含量以及线粒体数量增加,与此同时,线粒体的整体功能以及单个酶的活力均有提高,胞内游离脂肪酸的含量下降。在阿霉素造成的慢性心功能障碍实验中发现,轻基酪醇能够明显增加心肌细胞呼吸链复合体蛋白I,复合体蛋白皿的水平,迅速逆转氧化标志物水平,明显地改善氧化损伤。这些证据都表明轻基酪醇可以通过调节线粒体的动态变化,降低线粒体的自噬,从而改善线粒体功能的失常。
2.3激活细胞二相酶体系
视网膜黄斑病变是造成老年人视力下降,甚至失明的主要原因之一。这种疾病产生的主要诱因包括氧化应激、线粒体功能素乱以及炎症的发生等等。流行病学调查结果表明,香烟产生的烟雾是视网膜黄斑病变的重要致病因素之一,烟雾中的某些成分可能会对视网膜或者色素上皮细胞具有毒性效应。丙烯醛是香烟烟雾中的一种主要成分,参与多不饱和脂肪酸的氧化以及体内多胺的代谢。我们前期的实验结果表明,轻基酪醇对丙烯醒处理的视网膜色素上皮细胞ARPE造成的氧化损伤具有保护作用,一方面轻基酪醇能够诱导PGC-1a的活化,促进线粒体转录因子A.解偶联蛋白2和线粒体呼吸链复合体蛋白的合成,最终增强了线粒体的再生能力;另一方面,轻基酪醇也促进了Nrf2在细胞核内的累积,促进了下游诸多抗氧化酶系统包括y-谷氢酰-半胱氢酸连接酶(y-GCL)、核苷酸(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)醒、还原酶1(NQ01)和血红素加氧酶-1(HO-1)的活化。这些二相酶的激活有效地改善了丙烯造成的氧化损伤,帮助维护了视网膜色素上皮细胞的正常功能,对老年性视网膜黄斑病变的发生可能具有较好的预防作用。
我们的研究还发现,轻基酪醇对丙烯醒诱导的前成骨细胞(MC3T3-E1)的细胞毒性有明显保护作用,在对MC3T3-E1细胞的二相酶的表达水平检测结果显示,包括y-谷氨酰半胱氢酸连接酶GCLc, GCLm, HO-1和NQO-1在内的几种酶在轻基酪醇处理后明显增加。进一步分离细胞核和细胞质的蛋白质的结果表明轻基酪醇能有效降低细胞质Nrf2含量和增加核Nrf2含量,这提示了轻基酪醇促进了Nrf2的核转位。总之,轻基酪醇能够通过激活Keap1/Nrf2信号通路,防止抗氧化酶的减少,从而保护线粒体自噬途径和使线粒体复合物维持在一个正常的水平。
2.4轻基酪醇是一种线粒体营养素
线粒体是真核生物进行氧化代谢的主要部位,亦是细胞凋亡的调控中枢之一,在细胞内具有重要的功能和作用,但它易受活性氧、活性氛等的攻击,很多涉及到能量障碍和氧化损伤的疾病,通常都伴随着线粒体的结构、功能及动态变化异常,越来越多的动物和人体试验表明线粒体的异常与许多疾病(例如阿尔茨海默病、帕金森病、2型糖尿病、代谢综合征等)有着重要的关系,因此,线粒体结构和功能的改善对这些疾病的预防和治疗有着重要的意义。寻找和发现靶向于线粒体的营养素或抗氧化剂可能是防治这些疾病的有效途径。线粒体营养素的概念由刘健康23)教授在2005年提出,特指一些靶向于线粒体,通过调节线粒体生成、复合物的活性以及抗氧化体系的活性,从而改善线粒体功能的营养素或者天然产物。刘健康教授在相关综述中总结了线粒体营养素的功能主要包括以下几个方面:①清除过多的自由基,防止氧化产物的产生,减少线粒体氧化应激;②作为二项酶的诱导剂,增强细胞自身抗氧化能力:3通过修复、降解受损线粒体,增加线粒体生成,增强线粒体的代谢能力;④通过增加线粒体相关酶的底物及辅酶水平从而增强线粒体酶的活性。依据上述线粒体营养素理论,结合我们实验室及其他研究团队的实验证据,我们认为,轻基酪醇是一种典型的线粒体营养素。
