劉曉冉,朱娜,李輝,王繼鳳,闞默,明思彤,張壯,楊擎,李晶,曲曉波,李娜※
(1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué),吉林 長(zhǎng)春130117;2.青島市中心醫(yī)院藥學(xué)部,山東 青島266042;3.吉林省前衛(wèi)醫(yī)院,吉林 長(zhǎng)春130012)
羥基-2-癸烯酸(10-hydroxy-2-decenoic acid,簡(jiǎn)稱(chēng)10-HDA),又名王漿酸,由德國(guó)科學(xué)家Lange于1921年首次在工蜂上顎腺中發(fā)現(xiàn),是一種天然的不飽和脂肪酸。蜂王漿(royal jelly,RJ)是一種天然產(chǎn)品,對(duì)人類(lèi)具有良好的醫(yī)療保健作用,被國(guó)內(nèi)外醫(yī)藥行業(yè)廣泛應(yīng)用于各種保健食品、藥物制劑及化妝品等領(lǐng)域[1-2]。RJ的成分等級(jí)為水分60%~70%,蛋白質(zhì)1.5%~2.4%,糖7.5%~15.0%,脂類(lèi)7%~18%[3]。RJ具有抗菌消炎、抗腫瘤、抗衰老、免疫調(diào)節(jié)以及促進(jìn)組織生長(zhǎng)等功能[4]?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,RJ的多種藥理學(xué)特性歸因于其獨(dú)特且豐富的化學(xué)成分,其中脂類(lèi)中90%是稀有且獨(dú)特的短鏈羥基脂肪酸,最突出的RJ脂肪酸10-HDA占1.4%~2.0%[5],為蜂王漿抑菌、抗癌和抗輻射的有效成分,是蜂王漿的特有成分。為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)王漿酸,本文對(duì)蜂王漿特征性產(chǎn)物10-HDA的化學(xué)性質(zhì)、藥理作用及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,以期更好地將10-HDA應(yīng)用于醫(yī)療保健等相關(guān)研究。
10-HDA的分子式是HO-CH2-(CH2)6-CH=CHCOOH(C10H18O3),在常溫狀態(tài)下為白色晶體,性質(zhì)穩(wěn)定,在室溫或高溫下長(zhǎng)期存放不易被破壞或完全消失。易溶于甲醇、乙醇、乙醚和氯仿等有機(jī)溶劑,不溶于水。因其不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu),10-HDA對(duì)石蕊試紙顯酸性,使溴水、高錳酸鉀迅速褪色,對(duì)三氯化鐵不顯紫色[6],其化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
長(zhǎng)期暴露于紫外線(ultraviolet rays,UV)是導(dǎo)致皮膚過(guò)早老化的主要原因,即所謂的光老化。10-HDA對(duì)UV誘導(dǎo)的正常人真皮成纖維細(xì)胞(normal human dermal fibroblasts,NHDFs)損傷具有保護(hù)作用。Park等[7]研究了10-HDA對(duì)UVB(280~320 nm)誘導(dǎo)NHDFs光老化的影響。結(jié)果表明,UVB照射后細(xì)胞變長(zhǎng)、變薄、凋亡,而經(jīng)10-HDA處理后,細(xì)胞形態(tài)的恢復(fù)呈劑量依賴(lài)性,I型前膠原蛋白(皮膚中的主要膠原類(lèi)型)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-b1(transforming growth factor-b1,TGFb1)的水平增加,但基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo proteinase-1,MMP-1)的水平?jīng)]有改變。因此,10-HDA是通過(guò)促進(jìn)膠原蛋白的產(chǎn)生來(lái)保護(hù)皮膚免受紫外線誘導(dǎo)的光老化。
Zheng等[8]通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn)證明10-HDA對(duì)UVA(320~400 nm)誘導(dǎo)人真皮成纖維細(xì)胞(human dermal fibroblasts,HDFs)細(xì)胞毒性、活性氧(reactive oxygen species,ROS)、細(xì)胞衰老和膠原生成有明顯的保護(hù)作用。此外,10-HDA在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平上均抑制了UVA誘導(dǎo)的MMP-1和MMP-3的表達(dá),并抑制了JNK和p38 MAPK通路激活。由此可見(jiàn),10-HDA對(duì)UVA和UVB誘導(dǎo)的皮膚光老化均具有良好的保護(hù)作用,可能是預(yù)防和治療皮膚光老化的潛在藥物。
RJ及其蛋白質(zhì)成分已被證明具有免疫調(diào)節(jié)活性,然而,10-HDA對(duì)免疫系統(tǒng)的影響較小。Vucevic等[9]采用大鼠樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)-T細(xì)胞培養(yǎng)模型,研究得出10-HDA通過(guò)作用于靶點(diǎn)DC,抑制異基因T細(xì)胞的增殖和白介素(IL)-2的產(chǎn)生;此外,10-HDA還可以抑制抗原特異性免疫反應(yīng),從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)活性,并進(jìn)一步指出其免疫調(diào)節(jié)能力與化學(xué)結(jié)構(gòu)、濃度有關(guān)。
Takahashi等[10]研究發(fā)現(xiàn)10-HDA對(duì)干擾素(IFN)-誘導(dǎo)的一氧化氮(NO)產(chǎn)生具有抑制作用,同時(shí)抑制IFN-誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子(TNF)-的產(chǎn)生和核因子(NF)-kB的活化,也能抑制干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)-8的誘導(dǎo),而不抑制基因啟動(dòng)子上的IFN-激活位點(diǎn)(CAS)。因此,上述研究表明10-HDA可以作為一種免疫調(diào)節(jié)藥物,用于治療屬于IRF-8依賴(lài)基因調(diào)控的自身免疫或炎癥性疾病。
Fan等[11]采用10-HDA處理環(huán)磷酰胺(cyclophosphamide,CP)產(chǎn)生免疫抑制的小鼠,結(jié)果表明,10-HDA可使小鼠體重、胸腺和脾臟的重量減輕,對(duì)由CP引起的胸腺/脾臟指數(shù)降低具有緩解作用。這是10-HDA通過(guò)增加分子活動(dòng)以恢復(fù)CP誘導(dǎo)的胸腺和脾臟中相關(guān)細(xì)胞生長(zhǎng)。與此同時(shí),10-HDA使得T細(xì)胞和B細(xì)胞的活性得到加強(qiáng),以參與免疫反應(yīng)。試驗(yàn)首次在蛋白質(zhì)組水平上分析了10-HDA在免疫器官調(diào)節(jié)中的作用,揭示了10-HDA在促進(jìn)免疫功能、改善人體健康方面的功能。
Chen等[12]發(fā)現(xiàn)蜂王漿的3種不飽和脂肪酸10-HDA、10-羥基十二酸和癸二酸對(duì)細(xì)胞內(nèi)炎癥物質(zhì)、一氧化氮以及相關(guān)細(xì)胞因子的產(chǎn)生均有抑制作用,并且呈劑量依賴(lài)性。其中,10-HDA的抗炎效果比10-羥基十二酸和癸二酸更強(qiáng),通過(guò)MAPK和NF-kB信號(hào)通路調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)。10-HDA對(duì)動(dòng)物或人類(lèi)特有的病原體,包括金黃色葡萄球菌、半乳鏈球菌、中間型葡萄球菌B、木糖葡萄球菌、霍亂沙門(mén)氏菌、副溶血性弧菌和大腸桿菌(溶血性)均具有強(qiáng)殺菌作用[13]。
陳伊凡[14]在原有研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究得出10-HDA抑制炎性介質(zhì)IL-6的生成,并呈明顯的劑量依賴(lài)性,同時(shí)降低IL-1、IL-6、IL-10和環(huán)氧合酶(COX)-2等炎癥基因的表達(dá),對(duì)炎癥信號(hào)通路ERK、p38和JNK蛋白的磷酸化也具有調(diào)控作用。表明10-HDA對(duì)脂磷壁酸(LTA)誘導(dǎo)的小鼠急性肺炎具有保護(hù)作用。
You等[15]研究表明,10-HDA可減輕脂多糖(lipo polysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的小鼠和人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(human brain microvascular endothelial cells,HBMECs)的血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)功能障礙。尤其對(duì)LPS誘導(dǎo)的緊密連接(tight junction,TJ)蛋白的抑制作用是依賴(lài)線粒體內(nèi)AMPK/PI3K/AKT通路引起。You等[16]研究表明,10-HDA通過(guò)下調(diào)TNF-/NF-B通路和NLRP3炎癥因子IL-1通路,顯著降低LPS處理的C57BL/6J小鼠和小膠質(zhì)細(xì)胞BV-2中促炎介質(zhì)的產(chǎn)生,在體內(nèi)外均具有抗炎作用。此外,研究數(shù)據(jù)顯示,10-HDA觸發(fā)了細(xì)胞自噬,通過(guò)調(diào)節(jié)叉盒蛋白1(FOXO1)介導(dǎo)的自噬減輕BV-2細(xì)胞的神經(jīng)炎癥,表明10-HDA可能作為一種自噬激動(dòng)劑治療神經(jīng)炎癥相關(guān)疾病。
Filipi等[17]體外研究發(fā)現(xiàn)10-HDA在人結(jié)腸腺癌細(xì)胞(colorectal adenocarcinoma cells,CaCo-2)中具有抗增殖活性,通過(guò)降低谷胱甘肽(GSH)的水平,增加脂質(zhì)過(guò)氧化能力,來(lái)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激。2005年,Merendino等[18]發(fā)現(xiàn)10-HDA在胰腺癌細(xì)胞(PaCa-44)中同樣具有誘導(dǎo)凋亡、抗增殖活性。Yang等[13]同樣通過(guò)體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),10-HDA可抑制人腺癌細(xì)胞(WiDr)促炎性細(xì)胞因子、TNF-、I L-1和IL-8的產(chǎn)生,同時(shí)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的NF-kB也具有抑制作用,進(jìn)而調(diào)節(jié)炎癥功能來(lái)發(fā)揮抗癌細(xì)胞增殖的活性。
Takikawa等[19]研究發(fā)現(xiàn)10-HDA顯著增加肌管5’-AMP活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化,并通過(guò)加速葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(Glut4)向質(zhì)膜(plasma membrane,PM)轉(zhuǎn)運(yùn)而增加葡萄糖攝取,這是首次提出10-HDA可以通過(guò)激活A(yù)MPK調(diào)節(jié)胰島素非依賴(lài)性葡萄糖攝取。
脂肪細(xì)胞的肥大是由過(guò)量的三酰甘油(TG)和游離脂肪酸(FFA)的積累引起的,其中氧化應(yīng)激的增加是肥胖相關(guān)代謝并發(fā)癥的重要致病機(jī)制。Pandeya等[20]研究了RJ在脂肪樣細(xì)胞系(3T3-L1脂肪前體細(xì)胞)中的抗脂肪生成活性,并分離了該活性成分。結(jié)果表明,10-HDA可明顯抑制TG的積累和ROS的產(chǎn)生,并證實(shí)RJ的主要抗脂肪成分是10-HDA,其作用機(jī)制是抑制cAMP/PKA、p-Akt和MAPK依賴(lài)性胰島素信號(hào)途徑。因此,10-HDA可作為治療肥胖的潛在藥物。另外,10-HDA作為RJ的特征性產(chǎn)物,對(duì)肥胖者來(lái)說(shuō)是一種有潛力的天然功能性食品。
天然存在的10-HDA只在蜂王漿中被發(fā)現(xiàn),是評(píng)估蜂王漿質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志,10-HDA含量也是決定蜂王漿價(jià)格的最關(guān)鍵因素[21]。10-HDA含量與地理來(lái)源、蜜蜂品系和花蜜植物來(lái)源均有關(guān)[22],根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),新鮮蜂王漿中10-HDA含量下限是1.4%,是蜂王漿質(zhì)量控制的金標(biāo)準(zhǔn)[23]。目前,王漿酸的來(lái)源主要有兩個(gè)途徑:一是提取法,即直接從蜂王漿中提取,但是10-HDA含量少且難以滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn),價(jià)格昂貴;二是化學(xué)合成法,即從便宜易得的原料出發(fā),經(jīng)多步化學(xué)反應(yīng)合成王漿酸,其所得產(chǎn)品含量高,質(zhì)量便于控制。追求更高的10-HDA含量是蜂王漿發(fā)展的難點(diǎn)和重點(diǎn),未來(lái)將更多地發(fā)掘10-HDA潛在的藥理作用,闡明其作用機(jī)制,更好地將10-HDA用于醫(yī)療保健,實(shí)現(xiàn)10-HDA的工業(yè)化生產(chǎn)。