食物中植物甾醇生理活性及药理作用研究进展

任建敏

（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆400067）

食物中植物甾醇生理活性及药理作用研究进展

任建敏

（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆400067）

甾醇是人与动、植物细胞膜的重要组成成分，植物甾醇对维护健康和预防慢性病起着非常重要的作用。本文结合甾醇化学结构的差异，分析植物甾醇对人体的生理活性，介绍我国居民常见植物性食物中的主要植物甾醇，重点概述近年来植物甾醇药理作用的研究进展，以促进人们形成良好的膳食习惯。

甾醇，植物甾醇，生理活性，药理作用

食物是指食用并经消化吸收后，以供机体生命活动所需能量或调节生理机能的物质，人类食物按来源主要包括动物性、植物性和微生物性三大类。甾醇是各类食物中重要的生理活性分子，也是一切真核生物（人、动物、植物）细胞膜的重要组分，参与重要的生命活动，被誉为生命的“钥匙”[1]，因其呈固态又称固醇。人们最熟悉、研究最多的是动物甾醇，又称胆甾醇，即胆固醇，主要存在于人和动物的脑、脊髓、肝脏及血液中[2]。

人体胆固醇有内源性和外源性，外源性胆固醇是通过摄取动物性食物获得。适量的胆固醇对细胞膜通透性、细胞正常代谢、维持大脑细胞或神经元之间的通讯传导以及人体甾体激素合成等，起非常重要的作用[3]。食物中植物甾醇，广泛存在于蔬菜、水果等各种植物性食物的根、茎、叶、果实和种子细胞中，主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇等[4]，是人体不能合成的。因其化学结构与胆固醇细微差异，使其在人的生命活动中，具有很多胆固醇所没有的、有利人体健康的生理活性与药理作用，如抗氧化、抗衰老、调节人体甾体激素、抑制肿瘤、降血脂、抗菌消炎、抗溃疡、抗动脉粥样硬化、抗神经性退化等[4-5]，已被广泛应用于功能食品、保健品、制药等行业，并受到市场青睐。

随着社会发展与人民生活水平提高，摄入动物性食物过多等原因造成的肥胖症、心脑血管疾病、糖尿病、肿瘤等慢性病困扰人类健康。同时，人口老龄化与环境污染等，也对人类健康构成了严重威胁[6-7]。因此，合理的膳食结构与食物多元化，对人体健康和预防疾病尤为重要。

1 植物甾醇化学结构及其生理活性

植物甾醇化学结构与胆固醇类似，都含有氢化程度不同1，2-环戊烷并菲甾核，归属于四环三萜类天然产物[8-9]，C-3位连接有羟基，多数甾醇C-5位有双键，C-17有由8～10个碳原子构成的侧链。胆固醇结构见图1（a），植物甾醇C-24有甲基或乙基见图1（b，c，d，e），部分植物甾醇C-22为双键如菜籽甾醇与豆甾醇等见图1（d，e）[4]。从食物中摄取的植物甾醇，因化学结构与胆固醇仅C-24上支链及C-22有无双键的不同，导致了它在人体生命活动中具有如下生理活性。

与胆固醇一样，C-3位羟基是重要的活性基团，在生物体酸碱介质与酶等作用下，与生物体中磷脂、葡萄糖、脂肪酸等发生专一性反应，形成各种与胆固醇衍生物类似的生物活性物质，如甾醇脂肪酸酯、甾醇阿魏酸酯（谷维素）（图1f）、甾醇葡萄糖苷（强心苷）（图1g）、酰基甾醇葡萄糖苷、甾醇糖苷生物碱等[4，10]；C-24基团位阻与C-3羟基结构，使其具有降胆固醇[11]、促进脂肪分解[5]等作用，从而抑制人体因从食物中摄取胆固醇、甘油脂肪酸混脂（是动物脂肪与植物油的主要成分）过高，所引发肥胖症、冠心病、动脉粥样硬化等疾病[12-13]；C-24叔碳抗氧化能力更强，能清除体内活性氧簇（ROS）、阻断细胞膜脂肪酸链氧化降解等，以抑制炎症、衰老、肿瘤、神经性退化等[5，14-15]慢性病；也有甾体药物如氢化可的松（图1h）等具有调节甾体激素合成等重要作用[14-15]。

图1 甾醇与甾醇衍生物化学结构式Fig.1 Chemical structure of major sterols and some compounds

2 我国居民膳食中常见植物性食物主要植物甾醇及含量

随着植物甾醇对人体生理活性的不断被认识，一些研究者相继开展了部分植物性食物植物甾醇含量的分析[4，16]。韩军花等[17]针对我国居民的膳食习惯，按植物油、谷、豆、蔬菜、水果、坚果、薯等7大类，应用气相色谱法，对160余种植物性食物进行了测定。

2.1 植物油类

玉米胚芽油、大豆油、花生油、菜籽油、芝麻油等均含有植物甾醇，其中玉米胚芽油中植物甾醇含量最高，总含量超过了1000 mg/100 g，其次是菜籽油和芝麻油。多数植物油中以β-谷甾醇为主，其含量在56.4%～81.2%之间。

2.2 谷类

胚芽、麸皮和胚乳中含量最高[18]。小麦面粉中植物甾醇含量在47～86 mg/100 g之间，β-谷甾醇占总甾醇的50%以上。加工越精细，植物甾醇含量越低。

2.3 豆类

植物甾醇的含量比谷类稍高，各甾醇所占的比例接近。

2.4 蔬菜类

按鲜重计，油麦菜、豇豆、大葱、胡萝卜、香菜等蔬菜中植物甾醇含量较高，总含量为18.17～31.15 mg/ 100 g。另有文献[4]报道，西兰花、花椰菜、莴苣等，植物甾醇含量达50 mg/100 g。

2.5 水果类

橙、桔子、芒果、山楂等水果中植物甾醇含量较高，总含量超过20 mg/100 g。

2.6 薯类

马铃薯和红薯是我国居民膳食中的主要薯类，植物甾醇含量平均值为8.43 mg/100 g。

2.7 坚果和种子类

开心果、黑芝麻、核桃仁、葵花籽、松子、腰果、花生、杏仁等，植物甾醇含量较高，总含量在156.81～481.70 mg/100 g之间，以β-谷甾醇为主。

除此，我国保健食品较常见的40多种中草药[19]，如柏子仁、杜仲、女贞子、桑白皮、车前子等均含较高的植物甾醇，总量均超过200 mg/100 g，大部分以β-谷甾醇为主。

以上植物性食物，是祖先经千百年生活实践流传下来，是人类的瑰宝。其中除含丰富的人体生命活动所需碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐等营养外，高含量植物甾醇等活性成分，可以抑制与预防疾病、促进人体健康，已引起世界各国相关研究者的高度关注。

3 植物甾醇的药理作用

从上世纪50年代Pollak等[20]，发现谷甾醇能显著降低人血浆中胆固醇，此后掀起了对植物甾醇药理作用的大量研究，取得了如下进展。

3.1 抗炎症作用

Backhouse等[21]用β-谷甾醇、豆甾醇、豆甾烯醇、豆甾烷醇和β-谷甾醇葡萄糖苷的混合物，局部外用，发现可抑制12-O-十四烷酰佛波乙酸酯（TPA）诱导的大鼠耳肿胀。Valerio等[22]得出β-谷甾醇对脂多糖（LPS）诱导的J774A1巨噬细胞，在提高抗炎因子IL-10活性的同时，也增强酪氨酸磷酸酶（SHP-1）活性，减小促炎因子和趋化因子活性，抑制NF-kB因子向细胞核迁移。Loizou等[23]发现β-谷甾醇对TNF-α诱导的人大动脉内皮细胞（HAEC），除阻止U937细胞与其键合，也抑制血管细胞粘附分子1（VCAM-1）和细胞间粘附分子1（ICAM-1）表达，减弱NF-kB p65磷酸化，提示β-谷甾醇有抗内皮细胞炎症与护心肌作用。β-谷甾醇葡萄糖苷也有强的抑制TNF-α、IL-1β和IL-6炎症因子作用[24]。β-谷甾醇还具有抗过敏性哮喘活性，提高潮气量，降低呼吸频率，抑制TNF-α，IL-4和IL-5，防护肺组织气道炎症[25]。β-谷甾醇还可通过强的抗氧化活性，猝灭人体产生的ROS，经嗜酸粒细胞渗滤等缓和炎症[26]。

很多研究[27-29]得出，炎症是许多慢性病如肥胖、高血压、动脉粥样硬化、癌症、老年痴呆症等发病的根源。

3.2 抗癌作用

Raicht等[30]给大鼠饲喂0.2%β-谷甾醇，28周后发现甲基亚硝脲诱导的结肠癌的发生率降低39%，表明β-谷甾醇可以抑制结肠癌的发生。Choi等[31]研究β-谷甾醇诱导人结肠癌细胞HT116凋亡的机制得出，β-谷甾醇可诱导激活HT116细胞中的caspase-3和caspase-9，促进细胞色素C从线粒体向细胞质释放，提高促凋亡基因Bax，抑制细胞凋亡抑制剂-1（cIAP-1）和抑凋亡基因Bcl-2的表达。Awad等[32]发现，β-谷甾醇抑制结肠癌细胞HT-29增殖，对细胞膜的磷脂浓度并无影响，其抑制作用是通过影响膜磷脂的信号转导通道实现。Awad等[33]又研究了β-谷甾醇抑制人乳腺癌细胞，是其参与调节细胞生长和凋亡过程中的两条重要途径，激活MAPK途径，抑制甲羟戊酸途径羟甲戊二酰COA（HMG-COA）还原酶活性，减少胆固醇生物合成，从而抑制癌细胞生长，诱导癌细胞凋亡。Kassen等[34]在人前列腺癌细胞培养液中，加入β-谷甾醇，发现可诱导TGF-β1与蛋白激酶-α（PKC-α）的表达与分泌。β-谷甾醇能渗入细胞膜中，改变细胞膜流动性，抑制雄性激素敏感的人前列腺癌细胞增殖，诱导癌细胞凋亡，提高凋亡速率[35]。张忠泉等[36]研究β-谷甾醇对人肝癌HepG2细胞的抑制作用，发现是通过线粒体途径及膜死亡受体途径诱导细胞凋亡。王莉等[37]发现β-谷甾醇能降低子宫颈癌细胞SiHa细胞微管蛋白α和微管相关蛋白2的表达，并抑制SiHa细胞内微管的聚合，提示β-谷甾醇有天然抗肿瘤药物紫杉醇及类似物紫杉特尔的抗微管作用[38]。β-谷甾醇与它莫西芬或肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）结合，可作为乳腺癌潜在的预防与治疗剂[39]。

除此，植物甾醇及衍生物对纤维肉瘤细胞、肺癌细胞、肾癌细胞、食管鳞状癌细胞等均有明显的抑制作用[40]。

流行病学研究表明，膳食中植物甾醇摄入量，特别是β-谷甾醇与结肠癌、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌和肺癌等癌症的发生呈负相关，如食用高植物性和低动物性食物的亚洲人群，比食用低植物性和高动物性食物的西方人群癌发病率低，素食者癌发病率更低[41]。

3.3 抗高血脂

高血脂是血浆总胆固醇（TC）、甘油脂肪酸酯（TG）、脂蛋白胆固醇（LDL-C、HDL-C）成分超过正常标准，是导致脑卒中、冠心病、心肌梗死、心脏猝死等重要的危险因子。高血脂还可引发动脉粥样硬化、高血压、癌症、胆结石、眼底出血、高尿酸血症、胰腺炎，加重脂肪肝、老年痴呆等疾病[42]。

陈茂彬等[43]发现，植物甾醇酯能显著降低高血脂小鼠的血清TC和LDL-C水平，减小动脉硬化指数，对小鼠高脂血症和动脉硬化具有较好的预防作用。Raicht等[44]研究得出，喂养了植物甾醇的大鼠胆固醇吸收率降低。Jones等[45]持续3周给高脂血症患者，摄入相当于1.84 g/d植物甾醇的人造奶油，发现植物甾醇具有显著的降血脂作用，特别是TC与LDL-C明显降低。Law等[46]报道，服用2 g/d甾醇酯可使心脏病发生率下降约25%。

植物甾醇脂化能力弱，在肠道的吸收率远低于胆固醇[5]。膳食摄入的植物甾醇，少量进入血液、肝和其他组织，对主要内脏组织无明显负作用；进入血液的植物甾醇，尽管提高了机体合成胆固醇的补给，但膳食中大量的植物甾醇，在肠道内参与胆固醇空间竞争，控制与减小膳食中摄入过多的胆固醇进入血液，并随未吸收胆固醇经肠道细菌转化，形成系列代谢产物如粪甾醇等经大便排出[47]。这有利于抑制肠细胞生长速率、清除肠道产生的ROS、提高肠粘膜免疫[48]等，从而预防与抑制结肠癌等[41]疾病。

β-谷甾醇是治疗高胆固醇血症有效的药剂[49]，除能降低胆固醇小肠吸收，还能通过抑制胆固醇合成酶HMGCoA的表达，减小机体胆固醇合成[50]。β-谷甾醇衍生物如棕榈酸酯和葡萄糖苷，能有效抑制平滑肌细胞增生与血小板凝聚，这可用于预防与治疗动脉粥样硬化等[51]疾病。

β-谷甾醇与苯扎贝特联用，是治疗小孩严重家族性高胆固醇血症安全有效的方法[52]。β-谷甾醇与降血脂药新伐他丁联用，可明显抑制胆固醇的生物合成，且抗氧化能力更强，能减少体内ROS量高达73%。也许与混合物组分清除自由基、上调对氧磷酶-2、激活还原型谷胱甘肽等有关。因此，β-谷甾醇与新伐他丁混合制剂，可减少巨噬泡沫细胞的形成和动脉粥样化[53]。

3.4 抗糖尿病

在口服葡萄糖耐量实验中，β-谷甾醇与其葡萄糖苷，均能提高空腹血浆胰岛素水平，降低空腹血糖，且β-谷甾醇葡萄糖苷强于β-谷甾醇[54]。Gupta等[55]对链脲霉素诱导的大鼠糖尿病模型，各组口服β-谷甾醇10、15、20 mg/kg，21 d后发现，除提高胰腺细胞胰岛素与抗氧化剂量、减小硫代巴比妥酸反应底物，也降低了血糖、一氧化氮、糖化血红蛋白。有趣的是，β-谷甾醇能提高脂肪细胞对葡萄糖的吸收，刺激分化的脂肪前体细胞生成脂肪细胞，同时也有引起脂肪分解的作用，这种诱导脂解作用，受胰岛素和肾上腺素的影响不大。提示β-谷甾醇促进脂肪细胞葡萄糖的吸收，与GLUT4基因从头合成无关，而脂解作用与下调Akt和PI3K基因有关。β-谷甾醇对葡萄糖吸收、脂肪合成与脂肪分解等独特作用，说明β-谷甾醇除能预防糖尿病外，还可用于治疗肥胖与控制体重等[56]。

3.5 抗神经退行性疾病

神经退行性疾病是一组以原发性神经元变性为基础的神经系统疾病，主要包括阿尔茨海默氏病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Pakinson’s disease，PD）等。导致神经元变性的主要因素有线粒体功能不良、自由基和氧化应激反应等[57-58]。

膳食中的植物甾醇能通过大脑血流屏障，贮积在脑细胞膜。Shi等[59]在原代培养的HT22海马神经元细胞中，用羟丙基环糊精为载体，加入β-谷甾醇，得出β-谷甾醇能阻碍葡萄糖氧化酶诱导的氧化应激和脂质过氧化，提高磷脂酰肌醇激酶（PI3K）活性，上调雌激素受体拮抗剂抑制糖原磷酸化酶-3β（p-GSK3β）表达。β-谷甾醇进入线粒体，通过提高线粒体内膜流动性，提高线粒体跨膜电位和ATP量，从而减少神经元的凋亡[60]。

脑内β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块沉积和神经纤维缠绕成团，引起线粒体结构和功能损伤，是神经退行性疾病的病理之一[58]。β-谷甾醇可通过调节脑细胞膜胆固醇的动态平衡，抑制由胆固醇所产生的Aβ。Aβ与线粒体蛋白结合，使ROS量增加，植物甾醇的抗氧化能力，能阻止脂质过氧化，猝灭或抑制ROS产生，进而降低氧化应激引起的钙超载和神经元损伤。因此，富含β-谷甾醇的食物，可预防神经退行性疾病如老年性痴呆症（AD）等[59-61]。

3.6 其他

植物甾醇有类激素功能，在人体内能调节甾体激素，但却无激素的副作用。还有皮肤保健、美容等功效，特别是β-谷甾醇对皮肤具有很高渗透性，能促进皮脂分泌，保持皮肤湿润和柔软[9]。

4 结论

植物性食物是人类食物重要的组成部分，其主要活性成分植物甾醇具有预防与抑制衰老、糖尿病、肿瘤等慢性病，是人类健康的卫士[62-63]。因此，养成食物多样、粗细与荤素搭配的膳食习惯，注意膳食平衡，适当偏重植物甾醇高的植物性食物，如五谷、蔬菜、水果等，对于维护健康、延年益寿，大有裨益。

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The bioactivities of the phytosterols in foods and their pharmacological actions

REN Jian-min
（Environment and Biological School，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

Sterols are an essential component of cell membrane of both the animal and plant cell.Phytosterols in plant food play a significant role in the maintenance of healthy and the prevention of chronic diseases.In this paper，the relationship between chemical structures and bioactivitie is summarized.Phytosterol contents in Chinese plant food are introduced and their pharmacological actions are mainly expounded so as to guide the promotion of people to form a good dietary habits.

sterols；phytosterol；bioactivities；pharmacological actions

TS201.2

A

1002-0306（2015）22-0389-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.072

2015－04－18

任建敏（1964－），男，博士，教授，研究方向：天然药物化学及药物制剂的教学与科研工作，E-mail：renjianmn123@sohu.com。