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        單寧酸的生物活性研究進展

        2015-12-28 05:41:56
        化學(xué)與生物工程 2015年1期
        關(guān)鍵詞:單寧酸菌群抗氧化

        (中國科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,北京100049)

        單寧酸(tannic acid),又稱鞣酸,屬于水解類單寧,可水解為沒食子酸和葡萄糖,化學(xué)式C76H52O46,結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 單寧酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of tannic acid

        單寧酸為黃色或淡棕色輕質(zhì)無晶性粉末或鱗片;有特異微臭,味極澀。溶于水及乙醇,易溶于甘油,幾乎不溶于乙醚、氯仿或苯。

        單寧酸屬于多酚類化合物,由于其含有多個酚羥基而具有一系列的化學(xué)及生理特性,如能與多糖、蛋白質(zhì)、生物堿、金屬離子等結(jié)合或者絡(luò)合,并且具有捕捉自由基的活性,因而具有抗氧化功能。單寧酸可用于鞣革、墨水制造、紙張和絲綢上膠、鍋爐除垢等,還可用作媒染劑、啤酒和葡萄酒的澄明劑、橡膠的凝結(jié)劑等;在醫(yī)藥上曾用于治療咽喉炎、扁桃腺炎、痔瘡和皮膚皰疹等,內(nèi)用可制止腹瀉、腸出血等,但對其機理知之甚少。

        近年來,人們愈加關(guān)注單寧酸的生物學(xué)作用及其機理,除了在生物體內(nèi)的抗氧化作用外,還發(fā)現(xiàn)了其抗腫瘤、減肥、抑菌等功效[1-7]。研究顯示,單寧酸在治療阿爾茨海默癥方面也有潛在作用[8],甚至在先天性肌無力綜合癥中緩解了由于乙酰膽堿受體相關(guān)的抑制子突變引起的毒性[9]。隨著對單寧酸的了解和單寧酸本身的低毒性,人們逐步開始在生物材料的開發(fā)中應(yīng)用單寧酸,如將其與膠原支架連接可應(yīng)用于乳腺移植中,以減少癌癥發(fā)生的幾率;將其帶上锝-99m 的標(biāo)簽可用于診斷胃潰瘍[10]、治療痔瘡[11-12]等。

        作者在此綜述了近年來單寧酸的生物學(xué)作用及其應(yīng)用前景,以期為深入開發(fā)利用單寧酸提供參考。

        1 抑菌作用

        單寧酸可以通過依賴于推測性葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶IsaA的機制來抑制金黃色葡萄球菌的被膜形成,進而抑制該菌的克?。?3]。有研究表明,單寧酸能夠減少乳桿菌的種群數(shù)量,但是并不能消滅乳桿菌,乳桿菌會隨著單寧酸濃度的不同而保持一定的菌群數(shù)量,達到一個平衡[1]。抑制有害菌群,調(diào)節(jié)有益菌群的平衡,無疑對人類健康至關(guān)重要。通過富含單寧酸的食物可以改善胃腸道微生物菌群的平衡,以促進人類健康[14]。由此可見,單寧酸在調(diào)節(jié)胃腸道菌群、改善胃腸道疾病方面具有潛在的重大開發(fā)價值。

        2 在代謝綜合征方面的作用

        2.1 單寧酸在肝硬化、動脈粥樣硬化及心血管方面的研究

        Do等[15]通過研究單寧酸對apo-E 缺乏小鼠的肝內(nèi)mRNA 的表達和脂調(diào)節(jié)酶的活性發(fā)現(xiàn),在提高肝內(nèi)B-氧化、抑制3-羥基-3-甲基-戊二酰-CoA 還原酶(HMGR)和apo-E缺乏小鼠中動脈損傷形成中,單寧酸比魚肝油更有效,同時單寧酸還提高了肉毒堿轉(zhuǎn)移酶的活性。因此,在肝硬化及動脈粥樣硬化疾病的治療中,單寧酸更值得關(guān)注和研究。單寧酸通過MAPK依賴的信號通路可以下調(diào)Ⅰ型血管緊張素受體(AT1R)的表達進而緩解心血管壓力[16]。

        2.2 單寧酸在糖尿病及肥胖癥方面的研究

        糖尿病和肥胖癥在世界范圍內(nèi)普遍存在。越來越多的研究表明,飲食中的多酚類化合物能夠抑制腸道中的消化酶,進而從源頭上控制和預(yù)防糖尿病和肥胖癥,而微囊包裹的口服單寧酸可順利越過胃進入小腸,從而抑制α-淀粉酶的活性[17]。同時,單寧酸還可以通過抑制脂肪酸合酶進而抑制脂滴的形成,從源頭上減少肥胖以及由肥胖引起的代謝綜合征[6]。

        3 抗腫瘤作用

        3.1 單寧酸抑制腫瘤細胞的生長

        人結(jié)直腸腺癌細胞HCT-15與單寧酸(12.5~50 μmol·L-1)共同溫育時有明顯的生長抑制,組織學(xué)結(jié)果顯示,細胞幾乎完全被抑制在了細胞周期的S期[18]。單寧酸通過抑制20S蛋白酶體的糜蛋白酶樣活性進而導(dǎo)致兩種天然的蛋白酶體底物的積累,從而導(dǎo)致腫瘤細胞的生長抑制和凋亡[19]。

        3.2 單寧酸誘導(dǎo)癌細胞的凋亡

        單寧酸在急性骨髓樣白血?。╝cute myeloid leukemia)細胞系HL-60細胞中可誘導(dǎo)細胞凋亡,并且顯示出時間和劑量的依賴性[7];單寧酸在大鼠胚胎心肌細胞H9c2可抑制PARG/PARP的活性,減少Bax的表達并且增加Bcl-2 的表達,進而補救了多柔比星(doxorubicin)誘導(dǎo)的細胞凋亡,同時緩解了多柔比星引起的心血管毒性,而在乳腺癌細胞系MDA-MB-231中卻降低了細胞活力,在哺乳動物中增強了p53的表達,減小了腫瘤體積,說明單寧酸有潛在的抗癌作用[20]。

        4 抗炎癥作用

        諾沃克樣病毒是引起各年齡段人群中病毒性急性胃腸炎的重要原因,單寧酸可以通過抑制諾沃克樣病毒與其抗原決定簇的受體結(jié)合從而在腸道內(nèi)起到抗炎癥的作用[21];在遺傳過敏性皮炎中,單寧酸可以和槲皮素作為組合藥方通過抑制血管生成和胸腺活化調(diào)節(jié)趨化因子(TARC)的表達進而改善皮炎癥狀[22];經(jīng)過單寧酸改良的銀納米顆粒還可以減少納米顆粒應(yīng)用時的炎癥及活性氧的產(chǎn)生,即單寧酸可以使得銀納米顆粒的應(yīng)用更安全[23]。

        5 其它作用

        研究表明,長期使用適量的單寧酸可以減少鎘的積累,保護大腦[24]。單寧酸還可能具有延緩衰老的功能,因為有研究表明單寧酸和槲皮素能夠延長新桿狀線蟲的壽命[25-26]。單寧酸的抗氧化效果眾所周知,其機制又有新突破,有研究表明單寧酸可以抑制產(chǎn)生活性氧(ROS)的細胞色素P450還原酶(CPR)[27],進而產(chǎn)生抗氧化的作用。

        6 結(jié)語

        單寧酸可以影響細胞膜的合成、糖酵解、脂代謝、氨基酸代謝、轉(zhuǎn)錄水平的修飾、線粒體內(nèi)的氧化還原鏈、胞內(nèi)蛋白(如G-蛋白、腺苷酸環(huán)化酶、AMP依賴的周期蛋白激酶等)以及一些酶的作用等[28],可見單寧酸的作用范圍之廣泛。有研究者進行了單寧酸對乳酸菌蛋白組學(xué)的研究[29],也證明了這一點。但是,因為單寧酸的抗氧化作用只是在一個小的范圍之內(nèi),如果改變濃度就可能出現(xiàn)促氧化的作用[30],因此,需要研究者找到合適的濃度。如果能找到合適的單寧酸濃度或者配方可以供人們長期食用,或許人類可以更健康長久地生存下去。同樣的,如果可以找到單寧酸各種不同濃度作為不同藥用價值的話,無疑是對人類健康的重大貢獻。所以,單寧酸有望成為治療多種疾病的藥物。

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