姜春姣，江 蕓，耿志明*，張牧焓，孫 沖，卞 歡，王道營，徐為民3

亞油酸（linoleic acid，LA）是一種ω-6多不飽和脂肪酸，是人體生長發(fā)育的必需脂肪酸。LA是磷脂中主要的多不飽和脂肪酸，也是前列腺素、白細胞三烯等的前體[1]，參與構(gòu)建細胞膜，對細胞信號傳導(dǎo)、基因表達調(diào)節(jié)等有著重要的影響[2]。與花生四烯酸一樣，LA在脂肪氧合酶（lipoxygenase，LOX）和細胞色素P450[3-5]、過渡金屬離子和自由基[6-7]等作用下極易發(fā)生氧化。在LOX催化或自由基誘導(dǎo)自動氧化途徑中，LA被氧化形成初級氧化產(chǎn)物——氫過氧化十八碳二烯酸（hydroperoxyoctadecadienoic acids，HPODEs）[8]。HPODEs極不穩(wěn)定，通過酶或非酶途徑進一步分解形成一系列次級氧化產(chǎn)物，其中包括羥基十八碳二烯酸（hydroxyoctadecaenoic acids，HODEs）[9]。

研究表明，內(nèi)源性HODEs具有病理生理學(xué)作用，脂質(zhì)代謝產(chǎn)生的HODEs與某些疾病的形成與發(fā)展有關(guān)，過多攝入脂肪可導(dǎo)致機體產(chǎn)生高濃度HODEs，對動脈粥樣硬化及某些癌癥的發(fā)生具有促進作用[2,10-11]。近年來的研究顯示，HODEs也廣泛存在于富含油脂、高溫加工或加工周期較長的食品中[12-13]，在腌臘肉制品中含量尤其豐富[14]。膳食中的外源性HODEs可能具有內(nèi)源性HODEs同樣的病理生理學(xué)作用，其潛在的安全隱患值得關(guān)注。本文就HODEs的種類、形成機理、病理和生理學(xué)意義、檢測方法等進行簡要綜述，并就食品安全領(lǐng)域的相關(guān)研究作一些展望。

1 HODEs的種類以及在生物和膳食樣本中的含量

早在20世紀40年代，LA即被發(fā)現(xiàn)在LOX作用下被氧化形成HPODEs[15]。在隨后20多年的時間里，色譜分離以及質(zhì)譜技術(shù)在分離與鑒定由LA自動氧化（非酶）途徑和LOX催化的酶促氧化途徑產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物中得到了廣泛的研究[16-20]。HPODEs本身不穩(wěn)定，通常采用硼氫化鉀（鈉）將HPODEs還原成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的HODEs，并進行甲酯化，然后進行色譜分離、質(zhì)譜鑒定。由于LA含有1,4-戊二烯基團，在形成HPODEs時不僅有位置異構(gòu)體，還有順反異構(gòu)體。還原反應(yīng)以及甲酯化不改變異構(gòu)體信息，所以存在同樣多異構(gòu)體的HODEs[19]，包括13-、9-羥基-（順,反）-十八碳二烯酸（9-,13-hydroxy-(Z,E)-octadecadienoic acid，9-,13-(Z,E)-HODE）、13-、9-羥基-（反,反）-十八碳二烯酸（9-,13-hydroxy-(E,E)-octadecadienoic acid，9-,13-(E,E)-HODE）。由于在HODEs中連接羥基的碳是手性碳，HODEs還有對映異構(gòu)體存在，如9-（S）-羥基十八碳二烯酸（9(S)-hydroxyoctadecadienoic acid，9(S)-HODE）和13-（S）-羥基十八碳二烯酸（13(S)-hydroxyoctadecadienoic acid，13(S)-HODE）[21]。除HODEs形成機理相關(guān)研究外，一般研究只關(guān)注位置異構(gòu)體，即9-HODE和13-HODE。

在相當長的一段時期，HODEs作為性質(zhì)穩(wěn)定的LA的次級氧化產(chǎn)物，以人工合成的形式出現(xiàn)在LA氧化產(chǎn)物的分離鑒定等相關(guān)研究中。直到1970年，Brooks等[22-23]才首次報道晚期主動脈病變的人體組織中存在9-HODE和13-HODE。1990年后，陸續(xù)出現(xiàn)更多的有關(guān)人體或動物組織中HODEs的報道[24-28]，如山羊血清中13-HODE質(zhì)量濃度為22.30 ng/mL[24]；健康人體尿液中13-HODE質(zhì)量濃度0.92 ng/mL[24]，血漿中tHODE（9-HODE與13-HODE之和）濃度為203 nmol/L，紅細胞中濃度為1 917 nmol/L[27]；健康人體紅細胞膜中9-HODE/LA之比為3.1∶100.0，而Ⅱ型糖尿病人則為20.9∶100.0[26]。由此可見，HODEs是人體脂質(zhì)代謝的產(chǎn)物，血液中tHODE以及9-HODE、13-HODE與LA之間的相互關(guān)系與某些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，將來有可能成為某些疾病診斷新的標志物。

食品中的HODEs直到最近才為人們關(guān)注。Levandi等[29]發(fā)現(xiàn)小麥貯藏過程中有HODEs形成，Püssa等[13]發(fā)現(xiàn)畜禽肉在貯藏過程中產(chǎn)生大量LA的氧化產(chǎn)物，其中包括HODEs，某些產(chǎn)品中tHODE含量高達1 000 μg/g。Song Hui等[14]的研究表明，傳統(tǒng)腌臘肉制品普遍含有HODEs，其中13-HODE含量范圍為1.40～100.77 μg/g。膳食中的HODEs（外源性HODEs）進入人體后可能具有體內(nèi)脂質(zhì)代謝產(chǎn)生的HODEs（內(nèi)源性HODEs）同樣的生理病理學(xué)作用，但有關(guān)膳食中的HODEs進入人體后如何代謝、轉(zhuǎn)歸，以及是否具有生理病理學(xué)作用仍需要開展廣泛而深入的研究。

2 HODEs的形成機理

表1 LA氧化類型及其初級產(chǎn)物HPODEsTable 1 Oxidation types and primary oxidation products of LA

HODEs是LA的次級氧化產(chǎn)物，即HPODEs還原后的產(chǎn)物。LA主要通過LOX酶促氧化、自由基自動氧化以及非酶促非自由基途徑產(chǎn)生HPODEs，不同途徑產(chǎn)生的HPODEs的異構(gòu)體數(shù)量不同[8,30]（表1），目前有關(guān)LA的氧化研究以LOX酶促氧化、自由基自動氧化途徑為主。HPODEs經(jīng)過酶促（如谷胱甘肽過氧化物酶等）或非酶促（血紅蛋白、過渡金屬離子等）途徑還原形成HODEs，不改變原有的異構(gòu)信息（如位置、順反），HPODEs的酶促、自由基自動氧化形成途徑見圖1。

圖1 亞油酸氧化產(chǎn)生HODEs的途徑Fig. 1 Formation pathways of HODEs from LA oxidation

兩種途徑都首先是LA中1,4-戊二烯亞甲基上H被俘獲產(chǎn)生自由基，然后與O2反應(yīng)形成LA的氫過氧化物自由基，再從另一個LA俘獲H生成HPODEs[8,30]。最終，HPODEs通過酶促或非酶促途徑還原產(chǎn)生HODEs[31]。自由基途徑產(chǎn)生4 種HPODE異構(gòu)體，通過還原后形成同樣4 種HODE異構(gòu)體；而在LOX的酶促途徑中，只產(chǎn)生2 種HPODE異構(gòu)體，即13-(Z,E)-HPODE和9-(Z,E)-HPODE，還原后形成13-(Z,E)-HODE和9-(Z,E)-HODE[30]。在LOX催化的LA氧化途徑中，不同來源LOX的產(chǎn)物中9-HPODE和13-HPODE的比例不盡相同[32]。在大豆LOX的作用下，產(chǎn)生的13-HPODE和9-HPODE的比例通常在92∶7至70∶30之間變化，而來源于玉米胚芽、土豆及一些谷物的LOX的產(chǎn)物中9-HPODE的量高于13-HPODE[32]。

HPODEs還原為HODEs有酶促和非酶促兩種途徑，其中體內(nèi)HPODEs的酶促途徑在谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和谷胱甘肽還原酶作用下完成[31]。硒是GSH-Px酶系的組成成分，它通過催化谷胱甘肽（glutathione，GSH）氧化成氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG），同時使HPODEs還原成HODEs。而谷胱甘肽還原酶則利用還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸催化GSSG產(chǎn)生GSH，同時使HPODEs還原為HODEs的反應(yīng)得以持續(xù)進行。

有關(guān)HPODEs轉(zhuǎn)變?yōu)镠ODEs的非酶促途徑研究，除早期在氧化產(chǎn)物分離、鑒定研究中常用硼氫化鉀作為還原劑外，1970年即已發(fā)現(xiàn)在愈創(chuàng)木酚[20]、血紅蛋白[33]作用下HPODEs可被還原為HODEs。在抗壞血酸、半胱氨酸等存在下，血紅素、血紅蛋白以及鐵、銅等金屬離子可以降解HPODEs[31]。Gardner等[34]研究了Fe（Ⅲ）-半胱氨酸作用下HPODEs的降解產(chǎn)物，認為在半胱氨酸存在下，F(xiàn)e（Ⅲ）被還原為Fe（Ⅱ），然后和HPODEs反應(yīng)形成羥自由基和烷氧自由基，引發(fā)鏈式反應(yīng)，產(chǎn)生一系列次級產(chǎn)物，其中包括HODEs。

LA的LOX酶促和非酶促氧化產(chǎn)生的HPODEs中9-HPODE和13-HPODE的比例不同，也導(dǎo)致兩種途徑產(chǎn)生的HODEs中9-HODE和13-HODE的比例不同。如哺乳動物L(fēng)OX催化氧化LA形成的HODEs中13-HODE占絕大多數(shù)[35]。因此，分析樣本（血液、尿液等）中9-HODE和13-HODE比例的變化，有助于了解人體內(nèi)HODEs形成途徑的演變、不同途徑的貢獻，及其與某些疾病發(fā)生發(fā)展的潛在關(guān)系；研究肉制品加工過程中9-HODE和13-HODE比例的變化及其影響因素，有助于揭示HODEs的形成規(guī)律及其機理，為加工過程中脂質(zhì)氧化的調(diào)控提供新的思路。

3 HODEs的檢測方法

在早期的LA酶促氧化以及自由基誘導(dǎo)的自動氧化機理研究中，氣相色譜（gas chromatography，GC）和質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）技術(shù)是主要的分離、鑒定HPODEs和HODEs的手段[16-20]。GC-MS也應(yīng)用于生物樣本（如血漿等）中包括HODEs在內(nèi)的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物的定性、定量分析[26-27,36]。LA的初級氧化產(chǎn)物HPODEs經(jīng)過硼氫化鉀還原形成HODEs，然后催化加氫、甲酯化，經(jīng)GC分離后運用MS進行不同異構(gòu)體產(chǎn)物的鑒定。借助GC-MS手段，LA酶促和非酶促途徑的氧化產(chǎn)物（包括不同異構(gòu)體）得到了鑒定，為解析LA酶促和非酶促途徑氧化機理提供了強有力的技術(shù)支撐。但這一方法操作繁瑣，對設(shè)備及人員要求高。1990年以后，為滿足生物樣本分析的需求，HODEs的酶聯(lián)免疫吸附分析[2,25]以及放射免疫分析[37]也得到了發(fā)展與運用，這些方法具有操作簡便、高效、運行成本低廉等優(yōu)點，但通常難以提供異構(gòu)體的相關(guān)信息，且結(jié)果易出現(xiàn)假陽性等缺陷，但對于大樣本篩選仍不失為較好的方法。

LA氧化形成HPODEs時，原來的1,4-戊二烯基團的兩個雙鍵轉(zhuǎn)變?yōu)楣曹楇p鍵，在234 nm波長處有典型的紫外吸收，這一特征也為利用高效液相色譜-紫外（high performance liquid chromatography-ultraviolet，HPLC-UV）檢測法分析HODEs提供了可行性。通過選擇合適的分離柱以及流動相，HPLC-UV法還可以測定不同異構(gòu)體的HODEs[38-40]。HPLC-UV法操作簡單、適于普及，但靈敏度相對較差。近年來，串聯(lián)質(zhì)譜（tandem mass，MS/MS）技術(shù)不斷發(fā)展，HPLC-MS/MS在脂質(zhì)氧化產(chǎn)物分離、鑒定上的應(yīng)用越來越多。這一方法也已用于血漿[41-42]、畜禽肉制品[13-14,43-44]中HODEs等的分析。HPLC-MS/MS方法樣本前處理無需繁瑣的還原及甲酯化等步驟，擁有優(yōu)異的靈敏度和穩(wěn)定性，尤其適合多種成分的定性、定量分析，但是和GC-MS一樣，運行及維護費用比較昂貴。

目前，HODEs的檢測方法主要應(yīng)用在體內(nèi)脂質(zhì)代謝以及肉制品貯藏加工過程中脂質(zhì)氧化等研究領(lǐng)域。由于血液等生物樣本中HODEs含量相對較低，HPLC-MS/MS分析方法是最佳的選擇。而在加工肉制品中HODEs普遍含量較高，輔以合適的樣品前處理手段，HPLC-UV方法可以滿足定性、定量分析加工肉制品中HODEs的要求。

4 HODEs與健康

1971年Harman[45]發(fā)現(xiàn)衰老與多不飽和脂肪酸的攝入量之間存在某種關(guān)聯(lián)。LA是哺乳動物體內(nèi)含量最多的多不飽和脂肪酸，越來越多的研究表明LA的氧化產(chǎn)物參與多種生化反應(yīng)，這些反應(yīng)與衰老相關(guān)疾病的發(fā)生、發(fā)展有著緊密聯(lián)系[29]。HPODEs化學(xué)性質(zhì)活潑，可以與蛋白質(zhì)、核酸等發(fā)生反應(yīng)，而HODEs化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，曾經(jīng)認為HPODEs轉(zhuǎn)變?yōu)镠ODEs是體內(nèi)的一種脫毒反應(yīng)，但事實似乎并非如此[29]。研究顯示，HODEs可誘導(dǎo)巨噬細胞釋放白介素1β[46]，白介素1β具有刺激骨吸收[47]、阻止細胞程序性死亡[48]等作用。HODEs還可以誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators activated receptor，PPAR）蛋白的產(chǎn)生[49]，PPAR與脂肪細胞分化有關(guān)[50]，并具有促進單核細胞、巨噬細胞分化的作用[51]。研究還顯示，HODEs具有促炎特性[52]，可導(dǎo)致線粒體腫脹[53]。

1992年研究人員即發(fā)現(xiàn)在動脈粥樣硬化病變組織中有大量的HODEs[54]，動脈粥樣硬化患者低密度脂蛋白的HODEs水平是健康人群的20 倍以上[10]。HODEs具有促進單核細胞、巨噬細胞凋亡的作用，9-HODE的作用更強[55]。在動脈粥樣硬化早期，15-LOX-1主導(dǎo)催化LA氧化形成13-HODE，由于受損細胞得到有效清除，13-HODE導(dǎo)致的巨噬細胞凋亡可以減少細胞結(jié)構(gòu)損傷，延緩病變進程。但在病變晚期，自由基主導(dǎo)促進LA氧化，迅速上升的HODEs水平導(dǎo)致大量巨噬細胞凋亡，超出受損細胞清除能力，最終導(dǎo)致斑塊破裂、形成血栓[55]。

Sauer等[56]研究發(fā)現(xiàn)，LA攝入量、13-HODE釋放量與肝癌細胞株7288CTC生長之間呈現(xiàn)正相關(guān)性；用LOX抑制劑處理肝癌細胞株7288CTC不影響其LA攝入，但抑制13-HODE釋放及腫瘤生長；將13-HODE添加到不含LA飼料喂養(yǎng)的小鼠全血再進行灌注，發(fā)現(xiàn)小鼠腫瘤DNA水平顯著增加。Sauer等認為，13-HODE的形成減緩了上皮生長因子受體脫磷酸化，是[3H]胸腺嘧啶摻入和腫瘤生長的限速步驟；同時13-HODE還對絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的磷酸化形態(tài)具有穩(wěn)定作用，也有利于腫瘤生長。

Spindler等[21]在人前列腺細胞（prostatic cell，PC）以及前列腺癌（prostatic cancer，PCa）細胞系中檢測到高水平13-HODE，認為13-HODE具有致癌作用。Kelavkar等[57]在無胸腺裸鼠中分別注射正常表達15-LOX-1的PC細胞系和高表達15-LOX-1的PCa細胞系，發(fā)現(xiàn)后者形成了前列腺腫瘤。13-HODE對MAPK活性具有上調(diào)作用，這一作用強化PPARγ磷酸化，降低其轉(zhuǎn)錄活性。合成的13-HODE具有與體內(nèi)代謝產(chǎn)生的13-HODE相同的作用，且達到同樣生理效果所需濃度更低[58]。

Connolly等[59]發(fā)現(xiàn)LOX活性提高、食物中亞油酸含量增加具有促進乳腺癌發(fā)生和轉(zhuǎn)化生長的作用。Reddy等[11]認為15-LOX-1代謝LA產(chǎn)生的13-HODE，可以通過調(diào)節(jié)表皮生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子促進乳腺癌細胞生長。Dauchy等[60]在雌裸鼠體內(nèi)異種移植人乳腺癌細胞MCF-7，發(fā)現(xiàn)MCF-7的生長與雌裸鼠的LA攝入及其體內(nèi)13-HODE水平呈現(xiàn)正相關(guān)，認為13-HODE對人乳腺癌細胞增殖有促進作用。

關(guān)于HODEs對直腸結(jié)腸腫瘤的調(diào)節(jié)作用研究，目前未取得一致結(jié)果。Ikawa等[61]發(fā)現(xiàn)直腸結(jié)腸腫瘤中15-LOX-1的表達顯著高于相鄰正常組織。在直腸結(jié)腸癌細胞株HCT116中，15-LOX-1的高表達伴隨腫瘤細胞快速生長，表明13-HODE對腫瘤生長有促進作用[62]；但也有研究得出了不同結(jié)論[63]。值得關(guān)注的是，在乙醇協(xié)同下，HODEs破壞腸上皮細胞屏障完整性，誘發(fā)人克隆結(jié)腸癌細胞Caco-2炎癥反應(yīng)，這些作用可以促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[64]。

雖然關(guān)于HODEs病理生理學(xué)作用的研究尚未取得一致性結(jié)論，但是研究人員普遍認為HODEs與人類某些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)；通過控制LA的攝入量、下調(diào)15-LOX-1表達或抑制其活性，降低體內(nèi)HODEs水平，可以預(yù)防相關(guān)疾病發(fā)生或控制其發(fā)展。

5 膳食中HODEs的安全問題

Kuroda等[65]在釀制啤酒時發(fā)現(xiàn)，麥芽粉碎糖化過程伴隨產(chǎn)生大量的HODEs；2009年，Püssa等[13]報道了畜禽肉在0～4 ℃貯藏過程中產(chǎn)生大量脂質(zhì)氧化產(chǎn)物，其中包括HODEs；而最新研究表明，香腸、風(fēng)魚制作中HODEs含量隨加工時間的延長而增加，在市場上獲取的26 個腌臘肉品均含有HODEs[14,43]。

值得關(guān)注的是，Montine等[66]研究發(fā)現(xiàn)13C同位素標記的羥基脂肪酸可以直接被人體吸收并進入血液中；Ferreiro-Vera等[67]的研究結(jié)果顯示，食用高溫加熱油脂制作的食品能顯著增加消費者血液中HODEs水平。高溫加熱誘導(dǎo)油脂氧化產(chǎn)生包括羥基脂肪酸的一系列產(chǎn)物[12]。由此可見，膳食中的HODEs可以被直接吸收并導(dǎo)致體內(nèi)HODEs水平增加。

目前，HODEs的病理生理學(xué)作用研究中，體內(nèi)HODEs被視作內(nèi)源性HODEs，即都是通過體內(nèi)脂質(zhì)代謝產(chǎn)生的；而體內(nèi)HODEs中多少來源于膳食，以及在HODEs的病理生理學(xué)作用中外源性HODEs的貢獻如何尚不清楚。已有科學(xué)家建議在病理生理學(xué)研究中區(qū)分體內(nèi)HODEs的來源，考慮膳食中的HODEs對體內(nèi)HODEs總水平的貢獻[29]。

6 結(jié) 語

HODEs是脂質(zhì)氧化過程中亞油酸的氧化產(chǎn)物。自從20世紀80年代以來，內(nèi)源性HODEs在病理生理學(xué)上的作用一直是研究熱點。HODEs不僅可以作為某些疾?。ㄐ哪X血管疾病、癌癥等）的信號分子，而且可能具有調(diào)控抑制某些疾病發(fā)生的功能，其相關(guān)研究將會是未來醫(yī)藥研究領(lǐng)域的一個重要方面。

膳食中HODEs的相關(guān)研究在近年來才開展，現(xiàn)有不多的研究表明HODEs可以在食品加工、儲藏過程中形成并積累，在動植物油脂、腌臘肉制品、啤酒、麥芽汁等中廣泛存在。由于HODEs具有病理生理學(xué)作用，HODEs在食品中的安全性相關(guān)研究將越來越受到關(guān)注。這些研究包括：常見食品中HODEs的含量分布；食品儲藏、加工過程中HODEs的變化規(guī)律、影響因素及形成機理；食品中HODEs在人及動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)歸；HODEs膳食暴露量評估及流行病學(xué)調(diào)查等。

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