楊芳媛　趙智慧　趙 錦　郭金堂　劉孟軍，4*

(1 河北農業(yè)大學中國棗研究中心， 河北 保定 071000)(2 河北農業(yè)大學生命科學學院， 河北 保定 071000)(3 河北農業(yè)大學山區(qū)研究所， 河北 保定 071000)(4 北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 昌平 102206)

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棗中環(huán)磷酸腺苷的研究進展

楊芳媛1趙智慧1趙 錦2郭金堂3劉孟軍1，4*

(1 河北農業(yè)大學中國棗研究中心， 河北 保定 071000)(2 河北農業(yè)大學生命科學學院， 河北 保定 071000)(3 河北農業(yè)大學山區(qū)研究所， 河北 保定 071000)(4 北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 昌平 102206)

環(huán)磷酸腺苷是重要的生物活性物質，對增強人體抵抗力以及抑制癌細胞生長等有重要作用。在目前已測動植物中，棗中環(huán)磷酸腺苷含量最高。對棗環(huán)磷酸腺苷檢測方法、提取方法以及合成代謝關鍵基因進行了綜述，有助于棗產業(yè)開發(fā)以及將為果實分子育種提供科學依據(jù)。

棗； 環(huán)磷酸腺苷； 代謝

棗(Ziziphus jujuba Mill.)是藥食同源植物，鼠李科棗屬[1]，原產中國，種植歷史悠久。據(jù)報道，棗中環(huán)磷酸腺苷( cAMP )含量是所有已知動植物材料中最高的[2]。而且cAMP是棗果中最重要的生物活性物質，并且具有調節(jié)細胞內的物質代謝[3]、降血糖、抑制癌細胞生長等顯著作用[4-5]。因此棗cAMP功能性產品開發(fā)具有重要的市場價值。

1　棗中cAMP檢測方法

天然的cAMP無毒副作用，商業(yè)價值較高，因此，cAMP的檢測與分離現(xiàn)階段研究較為廣泛[6]。

1957年， Sutherland 從哺乳動物的組織中發(fā)現(xiàn)了cAMP[7-8]。Cyong J等人采用薄層色譜法檢測出棗果中cAMP。在化學反應中，利用薄層色譜觀察原料斑點的逐步消失來判斷反應是否完成[9]。此試驗證明，棗果完熟期cAMP含量遠遠高于其他時期。但是此操作繁瑣且時間長、靈敏度低。

在此之后，劉孟軍和王永蕙對棗和酸棗等14種植物的cAMP進行了研究，采用競爭蛋白結合法和酶聯(lián)免疫吸附法，抗體與酶復合物相結合，并通過顯色來檢測，具有靈敏度高、用樣少等特點[10]。測定結果表明，棗和酸棗含量明顯高于其他植物，并且山西木棗成熟果肉中含量最高。但是此方法造價比較高，試劑要求也更嚴格。

隨著分析儀器的逐漸更新，高效液相色譜在產物分析中逐漸體現(xiàn)出優(yōu)勢，其優(yōu)點為微量、快速、高效。史紅梅等人利用高效液相色譜，創(chuàng)建了有效方法來測定棗汁中cAMP含量，其色譜條件是：應用Shim-PackVP-ODS 色譜柱，檢測波長為260 nm，流動相是甲醇與0. 1mol/L磷酸二氫鉀緩沖液，體積比為30 ：70，流速為0.6 ml/min，回收率101. 5%[11]。目前，高效液相色譜法被廣泛應用。

2　棗中cAMP提取方法

由于大棗中 cAMP含量豐富，近年來從棗中提取 cAMP 的相關的研究較多。JC Cyong 等率先從棗中分離出cAMP，利用離子交換柱法并優(yōu)化了該分離提取工藝[9]。李明等對離子交換樹脂提取法進行改進，將6步縮減到3步，并將樹脂轉型，將氯型轉變成羥基型樹脂，分離效果比較好。米東等采用硅膠柱層析法進一步純化分離，首次使國產離子交換樹脂代替進口，大大降低了成本[2]。

王向紅將棗果中cAMP的不同提取方法進行了比較，結果顯示，水浴法提取效果最好。此試驗步驟為：用沸水將樣品溶解于500 ml容量瓶中，再冷卻，60 ℃水浴48 h后定容[12]。之后，又有人對超聲法進行了優(yōu)化。蔣勱博建立一種基于超聲波輔助提取紅棗中cAMP的方法。結果測出cAMP 最佳提取參數(shù)：料液比為 1: 15. 5、處理時間為 11.7 min、超聲波功率為 314 W，提取率高達 96. 80%[13]。高喬軍等采用微波-超聲波輔助提取金絲小棗的cAMP，得到了提取最佳參數(shù)：料液比為1: 8，超聲處理溫度為20 ℃、超聲時間21 min、超聲功率300 W，微波功率440 W、微波時間64 s，極大提高了cAMP 提取率，提高了棗的利用價值[14]。

3　棗中cAMP含量多樣性

3.1棗不同品種cAMP含量多樣性

劉孟軍教授研究發(fā)現(xiàn)：棗和酸棗品種及類型的成熟果肉中cAMP 含量存在很大差異。在44個棗品種中，每克鮮果肉測得的cAMP 含量平均值為38. 05 nmol (SD=50. 09 nmol), 其中山西木棗最高且達到302. 5 nmol，測得最低值在3. 75 nmol以下，59 個酸棗品種和類型的平均值為23. 87 nmol(SD=3. 76 nmol)，54號酸棗最高且值為152. 0 nmol，最低的不足3. 75 nmol[10]。張倩等人對不同棗cAMP含量進行了詳細的檢測和分析，得到cAMP含量比較高的是新疆大棗等等[2]。

3.2棗不同時期、器官cAMP含量多樣性

王向紅等發(fā)現(xiàn)在棗果的生長發(fā)育期間，隨著果實的不斷成熟，cAMP 含量急劇增加，到棗果完全成熟后達到最大值[12]。趙愛玲等[15]對不同發(fā)育時期的棗果cAMP含量進行測定，結果顯示白熟期、脆熟期、完熟期含量依次升高，差異極顯著。在檢測26個品種不同器官的cAMP含量時，發(fā)現(xiàn)果皮的含量最高，果肉次之，葉片和吊梗的含量極低，差異也達到極顯著水平。cAMP與cGMP的含量變化規(guī)律以及在器官間的變化趨勢一致，因此，在棗的發(fā)育過程中cAMP與cGMP可能有一定的正相關性。

4　cAMP代謝相關基因

腺苷酸環(huán)化酶(AC)是 cAMP 信號轉導通路中的重要組分，其主要作用是催化ATP生成 cAMP，是cAMP合成的關鍵酶[16-17]。目前在動物體內已鑒定了10種不同的AC亞型，即AC1-AC10，其中AC1-AC9為膜結合蛋白，AC10 為可溶性蛋白[18]。Brygida S等在植物中分離獲得一個新的腺苷酸環(huán)化酶基因[19]。

Qin Yonghua 等在水稻的基因組中分離鑒定了新的環(huán)化酶家族，并對它們的結構和功能進行了分析[20]。

磷酸二脂酶(PDE)是在時間及空間上調節(jié) cGMP 和 cAMP 動力學平衡的重要分子。它催化水解環(huán)核苷酸，保持細胞內cAMP 和cGMP 水平。PDE 的超家族包含 11 個基因家族，其中包括特異性水解cAMP的PDE(PDE4、PDE7 以及PDE8)，特異性水解cGMP 的PDE (PDE5、PDE6以及PDE9)，以及水解雙底物的PDE (PDE1、PDE2、PDE3、PDE10 以及PDE11)。并且各家族含有的磷酸二酯酶亞型不同[21]。

盡管有學者在植物中分離獲得了環(huán)核苷酸代謝的相關基因，但對棗這一環(huán)核苷酸含量最為豐富的資源未見相關報道。

5　cAMP生理功能

5.1cAMP 對心血管系統(tǒng)的調節(jié)作用

cAMP作為某些激素的第二信使，通過活化心肌細胞蛋白激酶使底物進行磷酸化[22]。同時，cAMP可以激活體內參與物質氧化過程的酶，進而調控心肌中能量和物質的代謝。cAMP含量降低會導致各種心臟疾病產生，如心肌梗死、心率失常、動脈硬化等等[23]。

5.2cAMP與變態(tài)反應關系

根據(jù)臨床研究發(fā)現(xiàn)，牛皮癬患者上表皮AC活力下降，導致cAMP生成不足。此外，正常人比特異性皮炎、哮喘等病人白細胞中的cAMP水平要高[24]。這些發(fā)現(xiàn)對醫(yī)療研究具有重要意義。

5.3cAMP抗癌作用

據(jù)研究表明，向腫瘤細胞中加入cAMP或其衍生物進行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞恢復到接觸抑制的狀態(tài)，甚至可能在形態(tài)上轉為正常型[25]。目前大量研究認為，cAMP可以調控癌變細胞膜通透性。癌細胞cAMP水平下降，血清因子對細胞膜的作用失調，導致營養(yǎng)物質過度進入細胞，致使細胞迅速增值，細胞膜發(fā)生生化改變，從而導致細胞分裂、癌變[23]。

6　展望

cAMP在科研工作和醫(yī)學臨床試驗中具有重要作用。簡便快速的對棗中天然的cAMP提取及檢測對進一步開發(fā)棗產業(yè)，推動醫(yī)療保健發(fā)展具有重要意義。棗cAMP代謝關鍵基因的研究將為棗和其他果樹果實分子育種提供科學依據(jù)。

[1]劉孟軍. 棗屬植物分類學研究進展[J]. 園藝學報，1999，26 (5)：302-308.

[2]尤妍.陳愷，李煥榮, 等. 響應面法優(yōu)化哈密大棗環(huán)磷酸腺苷提取工藝的研究[J]．保鮮與加工，2011,(2)：21-26.

[3]胡云峰，姜曉燕，劉維維， 等． 響應面法確定超聲波提取靈武長棗中環(huán)磷酸腺苷(cAMP)的最佳條件[J]． 食品科技，2010， 35(7):213 -216．

[4]Wang W, Zhang X L, Zheng J Q，et al. High glucose stimulates adipogenic and inhibits osteogenic differentiation in MG- 63cells through cAMP/protein kinase A/extra cellular signal- regulated kinase pathway[J]. Molecular and Cellular Biochemistry，2010， 338(1/2):115 -122．

[5]Subr A H, Walter U, Gambar Y S. Differential regulation of platelet inhibition bycGMP and cAMP dependent protein kinases[J].BMC Pharmacology and Toxicology,2013,14(1):69.

[6]姚文華, 尹卓容. 大棗的研究[J]. 農產品加工, 2006(2): 28-33.

[7]Beavo J.A., Brunton L.L. Cyclic nucleotide research -- still expanding after half a century[J].Nat Rev Mol Cell Biol. 2002,3(9):710-718.

[8]Feil, R. and Kemp-Harper, B. cGMP signalling: from bench to bedside[R].Report of EMBO, 2006,7(2): 149-153.

[9]Cyong J, Hanabusa K. Cyclic AdenosineMonophosphate in FruitsofZiziphusJujuba [J].Phytochemistry, 1980,19:2747.

[10]劉孟軍,王永蕙. 棗和酸棗等14種園藝植物cAMP含量的研究[J]. 河北農業(yè)大學學報,1991,(4):20-23.

[11]史紅梅, 尹卓容, 蔣文強 . 高壓液相色譜法測定金絲小棗環(huán)磷酸腺苷的含量 [J].食品科學,2006,27(5):216-218.

[12]王向紅，桑亞新，崔同等.高效液相色譜法測定棗果中的環(huán)核苷酸[J].中國食品學報，2005,5(3)：108-112.

[13]蔣勱博．紅棗中環(huán)磷酸腺苷提取與純化工藝研究[D]．新疆:新疆農業(yè)大學，2013．

[14]高僑君，鄭佳佳，朱傳合. 微波-超聲波輔助提取金絲小棗環(huán)磷酸腺苷的技術研究[J].山東科學，2014, 27(6)：10-16.

[15]趙愛玲,李登科,王永康等.棗樹不同品種、發(fā)育時期和器cAMP和cGMP含量研究[J]．園藝學報， 2009, 36 (8): 1134 -1139.

[16]Johnson, J.L. and M.R. Leroux. cAMP and cGMP signaling: sensory systems with prokaryotic roots adopted by eukaryotic cilia[J]. Trends Cell Biol, 2010. 20(8): 35-44.

[17]Defer, N., M. Best-Belpomme, and J. Hanoune. Tissue specificity and physiological relevance of various isoforms of adenylyl cyclase[J].Am J Physiol Renal Physiol, 2000. 279(3): F400-16 .

[18]Visel, A., G. Alvarez-Bolado, C. Thaller, et al. Comprehensive analysis of the expression patterns of the adenylate cyclase gene family in the developing and adult mouse brain[J]. J Comp Neurol, 2006. 496(5): 84-97.

[19]Brygida S., Krzysztof J., Agnieszka P., et al, Molecular cloning and characterization of a novel adenylyl cyclase gene, HpAC1, involved in stress signaling in Hippeastrum x hybridum[J].Plant Physiology and Biochemistry, 2014, 80: 41-52.

[20]Yonghua Qin, Xin Shen, Nili Wang, Xipeng Ding, Characterization of a novel cyclase-like gene family involved in controlling stress tolerance in rice[J]. Journal of Plant Physiology, 2015,181:30-41.

[21]Jeon YH，Heo YS，Kim CM，et al． Phosphodiesterase: overview of protein structures，potential therapeutic applications and recent progress in drug development[J]. Cell Mol Life Sci，2005， 62( 11) :1198-1220．

[22]闞小峰．環(huán)磷酸腺苷葡胺治療老年心力衰竭的療效觀察[J]．臨床合理用藥，2012，5(10C)：47-48．

[23]段禹軒.紅棗中環(huán)磷酸腺苷的分離純化及其口服液的開發(fā)[D].天津：天津商業(yè)大學，2013.

[24]任迪峰，曹晨晨，王維有等．一種具有抗過敏活性的大棗中環(huán)磷酸腺苷的提取方法：中國，CN102875625A[P]. 2013-01-16．

[25]韓喜明，鄂建偉，湯燕平等．胃腺癌細胞環(huán)磷酸腺苷和環(huán)磷酸鳥苷含量的變化[J]．中華檢測醫(yī)學雜志，2006，29(3)：263．

Research Status of Cyclic Adenosine Phosphate in Ziziphus jujuba Mill.

Yang Fangyuan1Zhao Zhihui1Zhao Jin2Guo Jintang3Liu Mengjun1，4*

(1 Research Center of Chinese Jujube，Agricultural University of Hebei, Baoding, Hebei 071000) (2 College of Life Science, Agricultural University of Heber, Baoding, Hebei 071000) (3 Mountainous Areas Research Institute, Agricultural University of Heber, Baoding, Hebei 071000) (4 Beijing Collaborative Innovation Center for Eco-environmental Improvement with Forestry and Fruit Trees, Changping, Beijing 102206)

Cyclic adenosine phosphate(cAMP) is an important bioactive substances, which is do favor to enhance body's resistance and inhibit the growth of cancer cells. The contents of cAMP in Ziziphus jujuba is the highest among the tested plants and animals. The major emphasis of this review is the detection and extraction methods as well as anabolic key genes of cAMP in Ziziphus jujuba. It is helpful for the development of Chinese jujube industry and provide scientific basis for molecular breeding.

Ziziphus jujuba; cyclic adenosine phosphate; metabolism

2015-08-07

河北省青年拔尖人才計劃和河北省高等學?？茖W技術研究項目(QN2015232)。

楊芳媛(1988-)，女，碩士，學生，研究方向為干果種質資源與分子輔助育種。E-mail：yfy9769555@126.com

?E-mail：lmj1234567@aliyun.com

1009-0568(2016)03-0119-04

S665.1

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.03.020