天然药物有效成分抗氧化作用及机制研究

徐 阳，邹 翔，曲中原，刘 影，张逸乔，张振国，王 震，季宇彬

(1. 哈尔滨商业大学 英才学院，哈尔滨 150028；2. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；3. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

天然药物有效成分抗氧化作用及机制研究

徐 阳1，邹 翔2，曲中原3，刘 影2，张逸乔3，张振国1，王 震1，季宇彬2

(1. 哈尔滨商业大学 英才学院，哈尔滨 150028；2. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；3. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

许多疾病如动脉粥样硬化、肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病以及炎症等的发生和发展与机体内自由基的氧化损伤有关.从自由基与疾病关系角度综述了近年来的研究成果，为进一步研究天然药物有效成分的抗氧化作用提供参考.

天然药物有效成分；抗氧化；自由基；氧化损伤；机制

自由基可以由机体正常代谢产生，具有一定的生理功能，机体可以通过自身的抗氧化系统调节自由基的生成和消除速率.一旦机体的调节系统出现故障，形成氧化应激，就可能引起疾病的发生.目前研究表明氧化应激与动脉粥样硬化、肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病以及炎症等的发生和发展密切相关.目前研究药物在体内的抗氧化作用主要是基于人们对体内氧化应激反应及自由基代谢的了解.氧自由基的形成是研究药物抗氧化作用的基础[1].本文从自由基与疾病关系角度进行归纳，为进一步研究天然药物的抗氧化作用提供参考.

1 天然药物有效成分抗氧化作用与心血管疾病关系研究

氧化应激是导致动脉粥样硬化的主要因素之一.自由基能与内皮细胞膜上的多不饱和脂肪酸相互反应生成过氧化脂质损伤内皮细胞，使其肿胀或死亡，导致动脉粥样硬化.所以清除自由基、防止脂质过氧化就成为了抗动脉粥样硬化的有效途径.

许多天然药物有效成分可以通过抗氧化作用来预防动脉粥样硬化.研究表明，花青素主要存在于植物的花瓣和果实中.摄入花青素含量丰富的饮料能够提高体内抗氧化酶活性和血浆抗氧化能力，从而起到预防动脉硬化的作用[2].花青素-3-O-β葡萄糖苷能够改善内皮细胞的功能损坏，起到限制糖尿病引起的动脉硬化的作用[3].三七皂苷R1能通过干预体内的氧化应激、脂代谢而达到抗动脉粥样硬化的作用[4].人参皂苷Rb1可以有效阻止体内超氧离子产生，减少内皮细胞的损伤起到抗动脉粥样硬化的作用[5].枸杞多糖、果聚糖具有抗氧化活性并且能通过防止氧化应激起到防止动脉粥样硬化的作用[6-7].

2 天然药物有效成分抗氧化作用与肿瘤关系研究

抗氧化剂可以通过抑制癌细胞的增殖和促进癌细胞的凋亡来实现预防癌症的功能.其作用机制大致为：1)抗氧化剂可以抑制机体内自由基的形成；2)抗氧化剂可以激发机体内抗氧化酶的活性，从而抑制癌细胞的代谢；3)抗氧化剂可以通过抑制癌细胞的基因复制从而减少癌细胞繁殖；4)抗氧化剂可以通过减弱自由基对DNA的氧化损伤，从而减少癌细胞的形成；5)抗氧化剂可以通过修复氧化损伤导致的细胞因子错误信息传递，减少癌细胞异常增殖；6)抗氧化剂可以通过干扰肿瘤细胞内的信号转导途径诱导细胞凋亡[8].

许多天然药物有效成分可以通过抗氧化作用来预防肿瘤的发生与发展.研究表明，大黄素可以通过降低细胞内活性氧的水平[9]，干预机体内氧化应激的方式诱导人结肠癌HCT116细胞凋亡[10].多酚类化合物可以通过抑制机体内氧化应激来抑制肿瘤细胞产生.蓝莓花色苷可以通过抑制致癌物质对DNA的损伤从而对结肠癌的发生发展起到很好的抑制作用[11].柴胡皂苷D能够显著提高放疗后机体的抗氧化水平并且能抑制SMMC-7721肝癌细胞系的体外生长[12].芥菜籽不仅可以降低血清中自由基产物丙二醛，而且能通过提高机体内过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶的活性来减弱自由基对机体的损伤起到预防细胞癌变的作用[13].

3 天然药物有效成分抗氧化作用与糖尿病关系研究

氧化应激是导致糖尿病发生的重要机制之一.胰岛β细胞内抗氧化酶含量及其活性较低，所以胰岛β细胞是自氧化应激产生的自由基损伤的一个重要靶点；氧化应激还可以降低外周组织对胰岛素的敏感性导致糖尿病的发生；同时，活性氧自由基有类似第二信使的作用，激活许多氧化还原敏感的信号通路，例如核因子Kappa-B(NF-kB)、P38丝裂原活化蛋白激酶(P38MAPK)、JNK和己糖胺等途径导致胰岛素受体以及胰岛素受体底物的蛋白磷酸化，进而引起胰岛素抵抗导致糖尿病的发生.

许多天然药物能通过抗氧化应激来控制糖尿病的发生与发展.研究表明，花青素类化合物能通过抑制胰岛素受体的氧化而抑制Ⅱ型糖尿病的发生[14].鼠曲草总黄酮能通过抗氧应激来起到控制糖尿病的作用[15].儿茶素类成分能抑制机体内的氧化应激，预防糖尿病肾病的发展[16].葡萄籽提取物能对氧化应激引起的糖尿病起到抑制作用[17].茶多糖能通过增加大鼠体内超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的活性来提高大鼠体内的抗氧化能力和免疫力进而起到降血糖的作用[18].普洱茶多糖能显著提高四氢嘧啶诱导的糖尿病小鼠模型中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，通过抑制小鼠模型体内氧化应激起到降血糖的作用[19].

4 天然药物有效成分抗氧化作用与神经退行性疾病关系研究

目前对神经退行性疾病的发病机制、治疗方法还不太清楚.但是神经退行性疾病所具有的一个共同发病机制是氧化应激.阿尔茨海默氏病(AD)病人脑中出现异常高的氧化修饰蛋白、脂类和DNA水平说明了氧化应激在AD中发挥了非常重要的作用.某些抗氧化剂可以通过减少β淀粉样蛋白(Aβ)的沉积起到治疗AD的作用.多巴胺神经元内的6-羟多巴胺诱导的氧化应激能损伤中脑黑质中的多巴胺神经元导致帕金森症(PD)的产生；治疗中风后大脑的缺血再灌注导致突然增多的大量自由基对脑部造成损伤；氧化应激产生的大量自由基可以与脑细胞的不饱和脂肪酸反应使脑细胞发生脂质过氧化，脑细胞的这种损伤可以引发多种精神障碍(如抑郁症)疾病.同时，线粒体的损伤与神经退行性疾病有很大的相关性，自由基可以损伤线粒体并且在线粒体损伤的同时刺激细胞产生更多的自由基而使细胞释放凋亡因子细胞色素C使细胞凋亡.

许多天然药物通过抗氧化作用抵抗自由基对神经系统的损伤.研究表明，黄芩素能减轻自由基小神经胶质细胞的损伤，起到保护神经元作用[20].山楂(CrataeguspinnatifidaBge.)果实中的黄酮类化合物可以通过提高大脑内抗氧化剂的水平起到防止脑缺血再灌注引起的氧化应激对大脑的损伤[21].茶多酚可以抑制体内过氧亚硝基的生成从而对6-羟多巴胺诱导的细胞凋亡起到抑制的作用[22].口服茶多酚可以通过ROS和NO途径提高兔脑组织中黑质中神经元的存活量，保护兔脑组织受到的6-羟多巴胺诱发的细胞凋亡损伤[23].三七皂苷R1可以抑制氧化应激而起到抑制脑缺血再灌注损伤及保护线粒体的作用[24].三七皂苷R1能通过增加细胞活力、降低氧化性损伤等途径来抵消Aβ对细胞的影响，从而对AD起到治疗作用[25-26].淫羊藿苷可以通过提高脑内抗氧化水平起到抗抑郁作用[27].

5 天然药物有效成分抗氧化作用与炎症关系研究

炎症反应是指损伤因子对机体局部组织损伤后所呈现出的反应.炎症导致氧化应激，其机制为：1)炎症因子能刺激中性粒细胞和单核细胞释放大量活性氧自由基.2)组织缺血再灌注时期大量自由基的进入导致氧化应激.3)病原体入侵机体后，机体处于应激状态，增加释放的大量儿茶酚胺自氧化产生大量自由基导致氧化应激.氧化应激也可以导致炎症，其机制为：1)氧化应激产生的大量自由基作为炎症介质促进炎症反应和破坏组织.2)自由基能损伤血管内皮细胞导致血管的通透性增加.3)自由基能使抗蛋白酶失活，使蛋白酶的活性增加.自由基能损伤红细胞和其他实质细胞导致炎症反应.

天然药物抗氧化有效成分一方面可以减少炎症反应产生的自由基对机体的损伤，另一方面可以抑制氧化应激诱导的炎症反应的发生.研究表明，贯叶连翘(HypericumperforatumL.)提取物(主要为黄酮类化合物)对炎症反应中的中性粒细胞募集和氧化应激有抑制作用[28].槲皮素和儿茶素具能通过抗氧化作用起到抗炎的效果[29].西番莲(PassifloracaeruleaL.)多糖能通过影响中性粒细胞和干预机体氧化应激起到调节炎症反应的作用[30].红豆(PhaseolusradiatusL.var.Aurea)的乙醇提取物可以抑制机体内自由基诱导的炎症反应[31].人参皂苷能抑制四氯化碳诱导产生的自由基攻击细胞膜而对肝炎和肝纤维化能起到抑制作用[32].当归多糖和黄芪多糖能通过清除自由基、抑制氧化应激和抑制脂质过氧化等途径来抑制肝炎的发生[33].

6 结 语

氧化应激与许多疾病的发生、发展密切相关.天然药物抗氧化有效成分能从提高机体内源性抗氧化能力、抑制机体内活性氧的产生和选择性抗氧化等途径抑制氧化应激的发生.目前天然药物有效成分抗氧化作用及机制研究还有很多亟待解决的问题，如具有抗氧化作用的天然药物有效成分的筛选方法有待进一步完善；有效成分的抗氧化能力如何准确测定；抗氧化成分在机体中发挥抗氧化作用的途径是什么，以什么指标来描述其效应？这些问题的解决有助于发现天然药物中具有抗氧化作用的化学成分，有助于从抗氧化作用的角度阐明药物治疗动脉粥样硬化、肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病以及炎症等疾病的作用机制，并为天然药物有效成分药效的开拓提供理论基础.

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Study on antioxidant effect and its mechanism of active ingredients of natural medicine

XU Yang1, ZOU Xiang2, QU Zhong-yuan3, LIU Ying2, ZHANG Yi-qiao3，ZHANG Zhen-guo1, WANG Zhen1, JI Yu-bin2

(1. School of Honors, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 2. Research Center on Life Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of Commerce, Harbin 150076,China ; 3. School of Pharmacy, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

The occurrence and development of many diseases, such as atherosclerosis, cancer, diabetes, neurodegenerative diseases and inflammation, are related to free radical oxidative damage in vivo. This paper has reviewed the recent advance research from the view of the relationship between free radical and diseases. This paper provided a reference for the further study of the natural medicine on antioxidant effect.

natural medicine; antioxidant; free radical; oxidative damage; mechanism

2015-01-31.

哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划国家级项目(201410240007)

徐 阳(1993-)，男，本科，研究方向：抗肿瘤天然药物.

曲中原(1980-)，女，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：抗肿瘤天然药物.

R285

A

1672-0946(2015)03-0259-04