槲皮素抗氧化作用研究新进展

黄海艳，邹彦芬

（北京大学深圳医院，广东深圳518036）

众多研究证实自然界中富含黄酮类化合物的食物有益于人体健康，包括抗氧化作用、抗炎作用，抗肿瘤作用，心血管保护作用和预防退化性疾病等多种作用[1]。其中槲皮素（Quercetin）是最具代表性的黄酮类化合物，因有多种生物活性尤其较强的抗氧化作用而被广泛关注。下文就近年来关于槲皮素的抗氧化作用的相关研究及进展进行综述。

1 活性氧簇（ROS）与氧化损伤

自由基是指携带一个或多个电子的活性分子。其在机体内形成后既可作为神经传导和炎性反应的必要介质。有少量（约1%～3%）的氧通过氧化还原反应未能充分消耗，从而导致了氧自由基和活性氧分子形成增多，这些不同形式的自由基和活性分子能导致细胞内其他分子成分氧化，被总称为ROS[1]。正常情况下，ROS可促进细胞的增殖、存活，并促使氧化还原反应中敏感蛋白活性的保持。但过量的ROS可能导致细胞毒性最终使细胞发生凋亡。氧化还原体系稳态非常重要，因为其能够调节转录因子、信号转到通路的功能，并能够调节细胞凋亡的介质。氧化还原体系失衡时，ROS能够轻易与多种生物分子如蛋白，脂质等发生反应，导致氧化损伤。众多研究证实ROS所致氧化损伤可导致DNA损伤，细胞内多种酶功能丧失，细胞通透性增加，细胞内信号传导受干扰，最终可导致细胞坏死或凋亡[2-4]。此外，ROS激活NF-κB的活性，参与细胞内炎性反应。氧化应激与炎性反应可相互作用，相互影响。除了能够直接损伤机体内生物分子，活性氧也可参与炎性反应。炎性反应的关键因素是各种细胞因子的产生，而ROS恰恰能够通过激活NF-κB和AP-1而诱导产生多种细胞因子[5]。因而，研究认为ROS所致氧化损伤在多种疾病的病理生理学中扮演重要的角色，包括神经病变、心血管疾病、糖尿病、肿瘤等[6-8]。

2 槲皮素的结构及抗氧化作用结构基础

槲皮素是人们日常饮食中消耗最多的黄酮类化合物之一，通常在苹果，洋葱和绿茶中含量较高。槲皮素同大多数的黄酮类化合物一样，也拥有一个共同的三环结构，见图1。其中A环和B环为芳香族结构，而C环则为杂环结构，正是由于C环杂环结构的多样性，才形成黄酮类化合物多种亚类，如黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷酮、花青素和查尔酮等[9]。

图1 槲皮素化学结构

槲皮素有很强的抗氧化作用，这主要与其强效清除ROS的功能有关，这种抗氧化功能的发挥可能与其分子结构中含有两大抗氧化药效基团酚羟基相关[10]，也与其羟基可提供电子的能力有关，包括在B环中邻苯二酚基团AC环第3位点上的羟基团。

3 槲皮素与常见氧化应激相关疾病

笔者对目前研究较多的几个方面进行综述，主要包括其神经保护作用，对心血管的保护作用以及皮肤科的相关应用。

3.1 槲皮素的神经保护作用及其可能的作用机制 脑部细胞代谢旺盛，耗氧量高，ROS产生过多，可导致脂质过氧化、DNA损伤和细胞膜的损害，最终可导致神经元细胞的死亡。因此许多研究证实氧化应激是脑血管病变和神经退行性变的关键因素[11]。

Ossola等[6]发现槲皮素能够对经过致死性的氧化刺激处理的体外培养的神经元细胞有保护作用，可以提高细胞的存活，表明槲皮素能够保护PC12细胞免受氧化损伤。此外，Ansari等[12]发现槲皮素预处理能够显著降低β-淀粉蛋白对体外培养的原代海马区神经细胞的毒性作用，蛋白氧化，脂质过氧化和凋亡，而这与阿尔茨海默症的发病机制密切相关。Arredondo等[13]发现在体外培养的神经元细胞，槲皮素能够迅速进入细胞，到达细胞核，极大的增加细胞质和细胞核内分子间相互作用。近期研究发现槲皮素能够保护Caco-2细胞抵抗吲哚美辛所致线粒体功能障碍，正是由于槲皮素能够进入细胞并在线粒体内累积[14]。以上研究表明槲皮素对于氧化应激增加而导致的细胞损伤甚至线粒体功能障碍相关的疾病有潜在治疗作用。

细胞内信号转导的平衡对于细胞凋亡和抗凋亡有着至关重要的意义，氧化刺激会导致氧化还原硫醇出现改变，从而影响细胞内信号转导级联反应的活动。槲皮素能作用于信号通路相关蛋白。研究发现槲皮素是广泛的激酶抑制剂，可作用于许多信号转导通路，如PI3K/Akt/PKB通路，酪氨酸激酶，蛋白激酶C（PKC）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）[15]。此外，氧化修饰会影响细胞对氧化还原反应敏感的一些蛋白，比如核转录因子Nrf2及其受体Keap1蛋白能够通过诱导编码谷氨酰半胱氨酸轻链和重链合成的基因来调节谷胱甘肽的合成[16]。

3.2 槲皮素与心血管疾病 在多种病理状态下，氧化应激是血管功能紊乱的主要因素之一。有学者发现膳食类黄酮摄入量与心血管疾病的死亡率呈负相关性，提示其对心血管疾病患者有保护作用[17]。Edwards等[18]对19例高血压前期和高血压1期患者进行随机双盲对照交叉研究，治疗组患者服用槲皮素730 mg/d，共28 d，结果显示高血压1期患者的收缩压、舒张压以及平均动脉压均显著下降。Prince等[19]对Wistar大鼠口服补充槲皮素（10 mg/kg·d）预处理，共7 d，研究发现槲皮素能够保护实验大鼠免受皮下注射异丙肾上腺素诱导的实验性心肌梗塞，其机制可能是使ST段抬高下降并降低血清和心脏中脂质过氧化产物的水平。近来，Milton等[20]通过对大鼠进行实验，研究发现槲皮素能够保护大鼠对抗镉所致心脏毒性和血脂异常。

目前槲皮素对心血管疾病的预防作用的具体机制仍不清楚，很大程度上与其抗氧化和抗炎作用相关[21-22]。Panda等[23]发现补充槲皮素能够降低大鼠血浆中肌酸激酶、乳酸脱氢酶、丙二醛的水平，这可能与槲皮素能够清除自由基的作用相关。通过对心肌H9C2细胞的体外实验研究发现槲皮素抑制STAT3、PI3K/AKT及P38蛋白酶的磷酸化，以及COX-2的表达，抑制ROS的激活，减少氧化应激所诱发的炎性反应。这可能是槲皮素对心肌缺血再灌注损伤发挥保护作用的机制之一[24]。Shen等[25]对大动脉内皮细胞研究发现槲皮素可能通过调控AMPK通路发挥对内皮细胞的保护作用，从而发挥心血管保护作用。此外，在培养的人的原代脂肪细胞，槲皮素能够改善许多依赖于肿瘤坏死因子（TNF）-α的细胞事件，比如降低炎性反应相关基因的表达；减少白细胞介素（IL）-6，IL-8的分泌，下调TNF-α诱导NF-κB的转录活性[26]。

3.3 槲皮素对皮肤科方面的研究现状 孙学成等[27]应用B1OBR细胞研究发现槲皮素可抑制H2O2诱导的黑素细胞凋亡。笔者前期研究发现槲皮素保护H2O2诱导的永生化正常人PIG1黑素细胞和白癜风PIG3V黑素细胞凋亡，并减轻线粒体损伤[28]。另有研究应用UVB诱导HaCaT角质形成细胞产生细胞内ROS，观察发现槲皮素可有效抑制UVB诱导的细胞内ROS产生，进而保护线粒体[29]。槲皮素可清除痒自由基，抗炎抗氧化作用可有望用于皮肤肿瘤的治疗[30]。有学者发现槲皮素通过NF-κB通路改善咪喹莫特诱导的银屑病样皮损[31]。对小鼠放射性照射研究发现，膳食中加入槲皮素能减轻小鼠放射性皮肤损伤，减轻皮肤胶原挛缩和纤维化[32]。有学者应用尘螨诱导NC/Nga转基因小鼠背部出现AD样皮损，然后给予槲皮素（50 mg/kg·d）共2周，观察发现小鼠皮损减轻，组织病理学检查发现槲皮素改善小鼠角化过度及角化不全，肥大细胞及炎性浸润减少[33]。

4 结语

槲皮素作为在植物界广泛存在的一种类黄酮小分子药物，有来源广泛、价格低廉、安全性高、不良反应少等优点。目前槲皮素的抗氧化作用可望成为应用前景广阔的临床治疗药物。然而其对细胞和机体发挥保护作用的机制复杂，在不同的细胞类型中表现出不同的效应，诱导效应的分子机制也不相同，对其研究很多还是停留在细胞和动物实验的水平上。槲皮素是否有望应用于与氧化应激相关的皮肤病治疗仍值得深入研究。