白藜芦醇抗衰老研究新进展

衰老是自然界一切生命由遗传因素和内外环境互相作用下的生物学过程,这个过程从出生、发育、成长直到死亡,是机体功能退行性下降及紊乱的综合变化,具有累积性、普遍性、渐进性、内生性、危害性5个生理特征E1]。白藜芦醇是广泛存在于自然界的一种植物抗毒素,作为沉默信息调节因子1(SIRTD最强的激活剂,白藜芦醇可以模拟热量限制(CR)的抗衰老效应,参与有机生物平均生命期的调控E2J彐。已有报道"指出白藜芦醇能增加酵母、后生动物和其他动物的寿命,其抗衰老作用的细胞学和分子生物学机制也因此成为国内外学者研究的一个新热点。本文综述了白藜芦醇的一般性质、代谢途径以及近年来白藜芦醇抗衰老机制的研究进展,展望了白藜芦醇在临床应用中的良好前景及所存在的问题,为进一步开展白藜芦醇生理药理活性研究提供参考。

1白藜芦醇的一般性质

白藜芦醇(Resveratrol,Res)化学名为3,5,4L三羟基-1,2二苯乙烯(3,5,4-trihydroxystilbene),分子式C14H1203,相对分子质量228,25,为无色针状晶体,难溶于水,易溶于乙醚、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂。早在1940年白藜芦醇首次被发现存在于白藜芦(white hellebore)的根中,至20世纪70年代发现传统的中草药虎杖(polygonum cupsitum)中也含有该种物质,但受到越来越多学者的关注与青睐是源于1992年imann和Creasy报道E5]在红葡萄酒中亦发现有白藜芦醇的存在,并提出白藜芦醇是红葡萄酒中发挥心血管保护作用的主要功能因子。在对其自然资源进行广泛的研究后,白藜芦醇被认为是一种重要的植物抗毒素,一种至少存在于包括葡萄、虎杖、花生、桑葚、松树、朝鲜槐等12科、31个属的72种植物中含有芪类结构的非黄酮类多酚基化合物[6]。自然界中白藜芦醇以顺式和反式两种同分异构体的形式存在,反式异构体可在紫外光照射下转化为顺式异构体,这两种结构可分别与葡萄糖结合,形成顺式或反式白藜芦醇苷,发挥各自的生物学功能。植物中白藜芦醇主要以反式形式存在,表明反式异构体的生理活性强于顺式异构体,另有报道指出反式白藜芦醇才是红葡萄酒能抗动脉粥样硬化和冠心病的重要成分[7]。

2白藜芦醇的代谢

无论在人类或者啮齿类动物,摄人的白藜芦醇吸收入血后70%以上具有生物活性,其血浆浓度一般在30min内达到高峰,但白藜芦醇及其他多酚类物质的生物利用度均较低,如口服25mg反式白藜芦醇其血浆浓度峰值仅为2um。l/I,半衰期约8~14minE。白藜芦醇的药代动力学过程涉及肠肝循环,即游离的白藜芦醇通过肝脏代谢并由小肠粘膜细胞吸收后迅速与葡萄糖醛酸苷或硫酸盐共轭,从而以复合物的形式被重吸收或以粪便的形式排出体外,因此游离白藜芦醇的血浆浓度和到达靶组织、靶器官的浓度均可由于肠肝循环及迅速的肝脏代谢作用而显著降低[9]。但白藜芦醇是亲脂性物质,能与细胞膜、脂蛋白等含脂类物质较好地融合,表明其在细胞、组织中的浓度可能比血浆检测所提示的浓度略高。有学者提出白藜芦醇在小肠等耙器官中发挥主要的生物学功能并以后续效应影响全身各脏器,而不依赖于血浆浓度,从丽解释与低血浆浓度及高效的代谢速率不相一致的广泛药理学作用。部分白藜芦醇还通过肾脏进行代谢,在人体尿液中,已发现五种白藜芦醇代谢物,分别为白藜芦醇单硫酸盐、单葡萄糖醛酸苷白藜芦醇的两种同分异构体、二氢白藜芦醇单硫酸盐和二氢单葡萄糖醛酸苷白藜芦醇,总的硫酸盐结合物占尿液代谢产物的37%,总葡萄糖醛酸结合物占19%[11]。

3白藜芦醇抗衰老的机制

迄今为止的研究表明,白藜芦醇具有抗肿瘤、抗心血管疾病、抗炎、抗氧化、抗自由基、保肝、保护神经系统、调节雌激素及骨代谢等多种药理学作用。2003年K,T.Ho诫tz等学者[12彐发现白藜芦醇作为最强的沉默信息调节因子1(silent information regulation2homolog1RT1)的激活剂,还可以模拟热量限制(calooe resthction,CR)的抗衰老效应,参与有机生物平均生命期的调控E2剧。在去乙酰化酶⒏rtuins家族中,存在于酵母、线虫、果蝇中的⒏r~9对转录沉默、染色质稳态、DNA损伤后修复、延长细胞周期起着重要的作用,而在哺乳动物中发现了Sir2的7个同源基因SIRT1SIRT7,其中SIRT1与⒊r2的同源性最高。人类的⒐RT1基因定位于第10号染色体,所编码的⒏RT1蛋白含有500个氨基酸残基,分子量为62.0kDa,具有较高的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖性的脱乙酰化酶的活性,其蛋白结构保守,均含有一个由250个氨基酸残基构成的球状核心结构域,为去乙酰化酶结构域,该区域保守性氨基酸残基的突变会导致其催化活性消失E13]。⒏RT1作为一种多功能转录调节因子,可以通过使多种控制代谢及内分泌信号的转录因子(FOXO、PGC1α、p53、PPArγ及N,κB)脱乙酰基而调节其活性,从而广泛参与调控哺乳动物细胞寿命的多条信号通路,并与细胞的存活和代谢过程及增殖、衰老和凋亡等生命活动密切相关[1矧。CR是⒏RT1的强诱导剂,能增加SIRT1在脑、心、肠、肾、肌肉和脂肪等器官组织中的表达,已有证据表明CR所引起的生理变化包括延缓衰老和延长寿命,最显著者可延长50%[15]。白藜芦醇可竟争性抑制cAMP磷酸二酯酶,鸽CcAMP降解受阻而提高其表达水平,从而激活cAMP效应蛋白Epac1,引起Ca2+通道开放,Ca2+内流增加,进一步激活CamKK阡AMPK途径,导致NAD+及SIRT1活性增强,最终改善年龄相关代谢表型[16]。这为白藜芦醇的抗衰老机制提供了理论依据,且目前已证实摄人白藜芦醇能使酵母、线虫、果蝇和低等鱼类等的寿命延长阳。

3.1抗氧化、抗自由基

衰老的自由基理论E19]认为:随着年龄的增长,自由基产生增多,而清除自由基的相关酶类活性下降,导致机体自由基生成和抗氧化失去平衡而引起细胞变性坏死或是凋亡,细胞功能丧失,最终出现整个机体的衰老。自由基及其代谢产物引起的脂质过氧化是导致衰老与老年性疾病的潜在因素,超氧化物歧化酶(SOD)是机体抗氧化过程中的关键酶,可有效反映体内清除自由基的能力;丙二醛(MDA)是自由基攻击后的降解产物,故可间接反映组织的损伤程度;脂褐素(LF)是MDA与游离氨基,如磷脂酰乙醇胺、蛋白质及核酸等交联形成希夫式碱形式的产物,有随年龄增加的趋势,其含量可体现机体脂质过氧化水平,反映衰老的程度;高级糖基化终产物(AGEs)可影响蛋白质、核酸的结构和功能,并随衰老过程逐渐积累于血管及组织内,因此与糖尿病、动脉粥样硬化等老年常见病的发生密切相关。在以△半乳糖注射法建立衰老模型的研究中,经白藜芦醇干预后,SOD及与其作用类似的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH Px)活性均有不同程度的升高,而MDA、LF及直接氧化产物一氧化氮(NO)则呈现下降趋势,血清AGEs水平亦明显降低,表明白藜芦醇可通过清除氧自由基及脂质过氧化减轻机体的衰老程度。Y。T.wong等[23]的研究表明在F2代杂交小鼠中,白藜芦醇的干预可减少年龄依赖的氧化生物标志物的堆积,如肝脏及心脏中DNA的氧化损伤产物8羟基2-脱氧鸟苷(8-OHdG),心脏及尿液中的氧化代谢产物孓同型前列腺素F2α(8-iso PGF2α),还有肝脏及肾脏中蛋白质的氧化产物蛋白羧基内容物(PCC)。钠巴霉素的哺乳动物靶子中E2删,mTOR/S6K1信号传导通路为衰老的关键调节途径,尤其对血管内皮细胞的氧化损伤起了重要作用。白藜芦醇可抑制“K1,减少氧化应激产物于血管内皮的堆积,因此可缓解衰老诱导的内皮功能障碍,并发挥不同程度的保护功能。

3.2免疫调节

免疫系统在维护和调节机体生命活动中起着重要作用,囚而免疫功能下降是衰老的主要特征之一,并可反过来加速机体的衰老过程,最突出的表现为胸腺萎缩。胸腺是产生T细胞的场所,辅助性T细胞、杀伤性T细胞等多种细胞亚型均在胸腺分化成熟。当胸腺随着年龄逐步萎缩后,T细胞数目减少,吞噬及分泌干扰素的能力受到障碍,特异性免疫功能随之下降。胸腺指数和脾脏指数在一定程度上可反映机体的衰老状况[25],研究结果E21彐显示,白黎芦醇可使胸腺指数升高而脾脏指数无明显改变,使CD8+T细胞数量增多而不改变CD4+T细胞数量,导致CD奎+T细胞与CD8+T细胞比值降低,进一步说明白藜芦醇能够减慢机体胸腺萎缩,使得T细胞数量增加功能增强,从而提高机体的免疫功能,延缓组织的损伤过程。另有报道]26]指出,小剂量的白藜芦醇即可导致显著的T细胞应答,且CD8+T细胞增加的数量与年龄呈正相关,提示白藜芦醇对衰老的机体具有较好的保护作用,而对免疫系统的这种影响并不引起相关基因表达的改变,包括表型和基因型。

3.3抗炎作用

炎症因子与上述两个因素协同作用可加速整个机体的衰老进程,老年脑、肿瘤、心血管疾病等的发生发展中均有大量炎症因子的参与。IL-6、IL-8是反映组织损伤及功能障碍的特异性细胞因子,IL8还能趋化白细胞浸润并参与局部的炎症反应,这两种细胞因子随着衰老表达水平明显升高[21]。白藜芦醇通过对核因子kB(Nuclear factor kB,N,kB)和活化剂蛋白1(A山砘tor proto⒈1,AR1)的抑制效应,降低血清中IL-6、IL8的合量,阻碍诱生型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧化酶一2(COX-2)的合成,故能提高膜稳定性,从而影响促炎因子和炎症介质的释放[27]。此外,白藜芦醇的干预使IFNγ、IL-6、TNFα的分泌也受到抑制,因此可调控内环境的稳定,延缓机体的组织老化与损伤。

3.4对神经系统的保护作用衰老过程中动物自身退行性变化逐渐增加,对环境的适应能力减弱。无脊椎动物的研究显示神经系统对寿命的调控发挥着重要作用,神经元特异性基因操控及神经保护药物的应用可大幅度延长蠕虫和果蝇的寿命。白藜芦醇喂养鱼类后,呈现出显著的对其后天学习能力的维护作用,并可预防年龄相关的脑功能退行性变。随着增龄,人体内SOD活性下降,神经元细胞膜易受氧化应激而损伤,导致脑记忆功能减退,甚至引发阿尔兹海默症。在小鼠实验中[29],已证实白藜芦醇具有明显的抗缺氧和提高小鼠耐力抗疲劳的能力,进一步表明白藜芦醇有抗脑功能衰老的作用;同时,亦不能排除白藜芦醇是通过对神经系统的保护作用而间接导致生物体平均寿命的延长E+l。4展望综上所述,白藜芦醇在抗衰老方面具有良好的应用前景。虽然CR是目前公认的最有效最可靠的抗衰老和延年益寿的措施,但需要常年的节食,这让很多人难以接受,使其普及受到限制。而白藜芦醇广泛存在于自然界植物中,也可化学合成,无明显的毒性,具有良好的经济效益和社会意义。但其与CR在抗衰老机制上,不同研究的结果并不完全一致。因此,近年来医学界对白藜芦醇的研究迅速增加,各种关于白藜芦醇作用的临床试验也在积极进行中,以期对白藜芦醇的抗衰老和延长寿命的作用机制有进一步的了解。目前白藜芦醇在使用上存在三个问题E3⒉35]:(1)文献上关于它的治病剂量还很不一致,美国环境健康科学院推荐剂量为5~10mg/d;(2)白藜芦醇对成年人无明显毒性,但对儿童肾脏有毒性作用;(3)白藜芦醇吸收人血液后的半衰期仅为8~1碴min。故白藜芦醇的广泛应用仍需广大学者的共同努力。

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