柑橘类黄酮的抗炎机制研究进展

梁曾恩妮 苏瑾 付复华 单杨

摘 要：柑橘类黄酮是人类膳食黄酮的主要来源之一，在体外和体内均具有多种生物学作用。概述了几种潜在的抗炎柑橘类黄酮的作用机理，以解释柑橘类黄酮的抗炎功能，并在此基础上展望柑橘类黄酮的研究方向与应用前景，以期为相关保健品及辅助治疗药物的开发利用提供参考依据。

关键词：柑橘;类黄酮;抗炎;机制;综述

中图分类号：R961文献标识码：A文章编号：1006-060X（2020）03-0113-04

Abstract： Citrus flavonoids are one of the main sources of human dietary flavonoids， which have many biological functions in vitro and in vivo. This paper summarized the mechanism of several potential anti-inflammatory citrus flavonoids in order to explain the anti-inflammatory function of citrus flavonoids， and on this basis， looked forward to the research direction and application prospect of citrus flavonoids in order to provide reference for the development and utilization of related health products and auxiliary treatment drugs.

Key words： citrus; flavonoids; anti-inflammatory; mechanism; review

柑橘是世界第一大水果，也是仅次于玉米和小麦的第三大贸易农产品，在巴西、中国、美国等140个以上国家和地区均有栽培。柑橘种类较多，主要包括甜橙类、宽皮柑橘类、葡萄柚和柚类、柠檬类、杂柑类和金柑类等。类黄酮是柑橘中一类重要的多酚类次生代谢物，影响着柑橘花和果实的色泽和风味[1]，广泛存在于橘、柚、枸橼、甜橙、酸橙、柠檬等柑橘种质的果实、叶片、花及根中[2]。柑橘类黄酮以甲基化衍生物、糖苷或糖苷配基形式存在，通常不是天然存在的糖苷配基而是糖苷，其中糖苷配基与糖部分相连。黄酮苷元由苯环（A）和六元环（C）结合而成，该六元环在2位带有一个苯环（B）作为取代基。

已发现的柑橘中类黄酮超过80种，主要分为黄酮醇、黄酮、儿茶素、黄烷酮、花色苷和异黄酮等。一般来说，柑橘中黄烷酮的含量最高[3];而花青素则以酰基化糖苷或糖苷形式主要存在于血橙中[4];黄酮醇则存在于柠檬中[5]。国内外研究表明，柑橘属类黄酮具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗高血压、降血脂、保护心脏、预防动脉粥样硬化、抗菌等活性功能。笔者对柑橘属类黄酮的抗炎机理进行综合阐述，为进一步研究柑橘属类黄酮提供参考。

1 類黄酮的结构与其抗炎作用的关系

柑橘类黄酮的抗炎活性与其结构紧密相关。在B环上有3位或4位羟基取代基的黄酮可作为选择性脂氧合酶抑制剂，而含有5个或更多甲氧基取代基的黄酮具有更高的磷酸二酯酶抑制活性[6]。在脂多糖诱导的人单核细胞和BV2小神经胶质细胞中，川陈皮素可显著降低TNF-α等炎症因子水平，并且显现出比其他黄烷酮糖苷和多甲氧基黄酮更强的抗炎功效 [7]。含有川陈皮素和橘皮素的橙皮提取物可抑制脂多糖和干扰素-γ（IFN-γ）诱导的RAW 264.7细胞中的促炎介质iNOS和COX-2的转录水平，这与橙皮提取物化学成分含有大量的甲氧基团有关。川陈皮素和橘皮素具有较好的抗炎作用，却与其抗氧化作用没有太多相关性，究其原因是川陈皮素和橘皮素等多甲氧基黄酮的多数羟基被甲氧基取代而使得抗氧化活性较差[8]。

2 类黄酮的抗炎作用机理

炎症是血管组织对病原体、化学物质等有害刺激物的复杂生物反应，以内皮组织的通透性增加、血液中白细胞向间隙组织渗出而引发水肿为典型特征。生物体会尝试去除有害刺激并启动组织的愈合，以防止免疫系统过度活化以及有害免疫反应发生。据报道，柑橘类黄酮可通过调节与炎症发生有关酶的活性在体外和体内表现出抗炎活性。尽管其作用机理尚未完全弄清楚，但学者提出了几种可能性来解释其抗炎作用。柑橘类黄酮抗炎活性的一种重要机制是抑制类花生酸生成酶，包括磷脂酶A2、环加氧酶和脂加氧酶，从而降低前列腺素和白三烯的浓度。此外，其他机制如抑制组胺释放、抑制磷酸二酯酶和蛋白激酶活化以及激活转录酶等也参与了柑橘类黄酮的抗炎作用。

2.1 抑制前列腺素的生物合成

炎症反应是一系列高度同步的细胞激活过程，其中大多数通过花生四烯酸（arachidonic acid）的代谢与前列腺素 E2和F2（prostaglandins）的生物合成有关。花生四烯酸通过磷脂酶A2（phospholipase A2）从磷脂中释放出来，并通过环氧合酶（cyclooxygenase）或5-脂氧合酶（5-lipoxygenase）的作用进一步氧化为前列腺素或血栓烷。据报道，这些介质在免疫和炎症反应以及其他血管疾病中起主要作用。

柑橘类黄酮对花生四烯酸和前列腺素的抑制作用已在许多体外研究中被证实。采用固相萃取-超高效液相色谱三重四级杆质谱联用法分析尿液脂蛋白发现，柑橘（95%）和野樱梅（5%）混合果汁可通过降低促炎性免疫介质前列腺素的含量水平，来减轻铁人三项运动员的炎症反应，并大量增加与血管稳态和平滑肌功能有关的代谢物[9]。橙皮苷通过抑制花生四烯酸衍生物、前列腺素E2和F2及血栓烷等不同促炎介质的合成及其生物活性实现抗炎作用[10]。橙皮苷已显示出对不同疾病磷脂酶A2的形成有显著抑制作用。值得关注地是，橙皮苷可作为针对磷脂酶A2同工酶的高度特异性抗炎药的先导药物用于临床炎症治疗[11]。

2.2 抑制磷酸二酯酶

在慢性和过敏性炎症的情况下，抑制磷酸二酯酶活性特别重要。对磷酸二酯酶的抑制是许多药用植物的重要活性，柑橘中的某些抗炎类黄酮也具有这种活性。研究表明，柑橘中具有5个或多个甲氧基取代基的黄酮苷元（如多甲氧基黄酮）可有效抑制cAMP磷酸二酯酶，C-糖基黄酮的抑制作用较弱，黄酮-O-糖苷的活性低于苷元[12]。研究证明，柑橘多甲氧基黄酮可抑制LPS活化的人单核细胞中磷酸二酯酶的活性。这些化合物还可抑制活化的单核细胞产生细胞因子，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、巨噬细胞炎性蛋白-1和白介素10（IL-10）、细胞因子IL-1、IL-6和IL-8等[8]。

3，5，6，7，8，3，4-七甲氧基黄酮（3，5，6，7，8，3，4-heptamethoxyflavone，HMF）和川橙皮素等多甲氧基黄酮对TNF-α的活性有较强的抑制作用。例如：川橙皮素抑制LPS诱导的小胶质细胞TNF-α和IL-1β的产生，并抑制NF-κB信号传导而呈现抗炎反应[13];HMF对TNF-α产生的抑制作用发生在转录水平，并且与细胞内cAMP的升高有关，这与涉及磷酸二酯酶的机制是一致的[8]。在小鼠J774A.1巨噬细胞中，川橙皮素可能干扰由脂多糖诱导的PGE2生成和IL-1α、IL-1β、TNF-α和IL-6等促炎细胞因子的分泌[14]。槲皮素也中等程度地抑制TNF-α的产生，但与多甲氧基黄酮不同，它们的抑制作用与细胞毒性有关[15]。HMF在活化的人单核细胞中对细胞因子产生的抑制作用与已知的磷酸二酯酶抑制物（3-异丁基1-甲基黄嘌呤）的抑制作用非常相似。这进一步表明，柑橘多甲氧基黄酮对TNF-α的抑制作用部分是通过抑制磷酸二酯酶而发生的。

2.3 抑制蛋白激酶

炎症过程中的细胞活化还涉及各种负责蛋白和脂质磷酸化调节的信号转导的激酶。越来越多的证据表明，橙皮苷和柚皮苷等柑橘类黄酮可调节细胞内信号传导级联的蛋白激酶的活性，例如磷酸肌醇3-激酶（PI3K）、Akt/蛋白激酶B（Akt/PKB）、酪氨酸激酶、蛋白激酶C（PKC）和促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）等[16]。在免疫反应中，与淋巴细胞受体结合的抗原会激活选择蛋白酪氨酸激酶，而后导致多种蛋白底物的磷酸化。淋巴细胞活化还可触发磷脂酰肌醇的更新，并形成磷酸肌醇途径的关键细胞内信号分子，而橘皮素通过下调Th2和Th17细胞因子、上调 IFN-γ水平，来抑制参与该途径的PI3K[17]。而且，类黄酮可抑制PKC调节淋巴细胞功能，阻碍嗜碱性粒细胞在刺激物作用下的组胺释放能力[18]。

大量研究表明，柑橘类黄酮对蛋白激酶抑制作用部分归因于类黄酮在核苷酸结合位点的竞争性结合。柑橘类黄酮可与蛋白质（例如线粒体ATPase、钙膜ATPase、PKA、PKC和拓扑异构酶）的ATP结合位点结合，或与受体（例如GABA-A和腺苷受体）的苯二氮卓结合位点结合，从而改变其活性[19]。同样，橙皮素、柚皮素、槲皮素和木犀草素可通过与ATP结合位点的相互作用竞争性地抑制ATP与激酶的结合[20]。其中，柚皮素和橙皮素在酶抑制剂模式的分子对接研究中具有较高的滑行分数，表明它们能够在异常的人表皮生长因子受体2（HER2-TK）的ATP結合位点建立稳定而强大的相互作用[21]。

目前，柑橘类黄酮抑制炎症的研究似乎扩展到其他调节激酶（包括磷脂酰肌醇激酶和酪氨酸激酶）的表皮生长因子受体（EGFR）方面。柚皮素通过调节EGFR-AKT和ERK1/2 MAPK细胞信号通路抑制活性氧的产生和NF-κB的活性，从而减少因感染诱导的气道模型中粘液的过度分泌及炎症[22]。在过度表达EGFR的细胞系中，槲皮素和木犀草素可强力抑制EGFR酪氨酸激酶活性[23]。近来发现，抑制EGFR酪氨酸激酶的活性是山奈酚诱导的结肠肿瘤细胞生长抑制的组成部分[24]。

2.4 其 他

研究表明，柑橘类黄酮可减轻过敏反应后期的组胺释放。在过敏反应的过程中，脂氧合酶催化组胺生成及白三烯的产生，促进炎细胞趋化、浸润及细胞间黏附分子的活性。许多羟基化黄酮、糖苷配基黄酮均可抑制该过程，而甲氧基化黄酮的抑制效果更好[25]。在这些研究中，类黄酮对嗜碱性粒细胞组胺释放和脂氧合酶活性的抑制作用与其结构有关。类黄酮的另一种抗炎特性是抑制中性粒细胞脱粒的能力。这是减少嗜中性粒细胞和其他免疫细胞释放花生四烯酸的直接方法。例如橙皮苷抑制角叉菜胶诱导的胸膜炎，从而减少渗出液的体积及迁移白细胞的数量。

3 结 论

由于独特机理和显著的体内活性，柑橘类黄酮被认为是新型抗炎药的理想原料。越来越多的证据表明，炎症反应可促使帕金森氏病和阿尔茨海默氏病等神经退行性疾病中的进行性神经元损害[26]。因此，调节神经炎症过程的治疗方案可能会减慢这些破坏性脑部疾病的进程。柑橘类黄酮对炎症细胞，特别是肥大细胞的抑制作用似乎超过了任何其他临床上可用的化合物。柑橘类黄酮能够调节炎症的各种介质活性，表明它们具有影响炎症的潜力。以柑橘类黄酮研制新的药理抗炎药可为调节炎症过程提供新的途径。尽管大量体外研究明确了柑橘类黄酮作用的分子机制，但所产生的数据必须在人类中得到验证。在分析柑橘类黄酮给药的潜在有益作用时，也必须谨慎，因为这些分子在高剂量时可能成为促氧化剂。

参考文献：

[1] Miyashita T，Adhikari-Devkota A，Hori K，et al. Flavonoids from the flowers of Citrus 'hebesu'[J]. Natural Product Communications，2018，13（7）：845-847.

[2] Upadhyaya S，Khatiwora E，Bora D K. Estimation of total phenol and flavonoid contents of Citrus limon L Burmf leaves from north eastern region of India[J]. Journal of Drug Delivery and Therapeutics，2017，9（2-s）：40-42.

[3] Frydman A，Weisshaus O，Bar-Peled M，et al. Citrus fruit bitter flavors：isolation and functional characterization of the gene Cml，2RhaT encoding a 1，2 rhamnosyltransferase，a key enzyme in the biosynthesis of the bitter flavonoids of Citrus[J]. The Plant Journal，2004，40（1）：88-100.

[4] Escriche I，Kadar M，Juan-Borrás M，et al. Using flavonoids，phenolic compounds and headspace volatile profile for botanical authentication of lemon and orange honeys[J]. Food Research International，2011，44（5）：1504-1513.

[5] Chen C X. Pigments in fruits and vegetables[M]. New York：Springer，2015.

[6] Chen X M，Tait A R，Kitts D D. Flavonoid composition of orange peel and its association with antioxidant and anti-inflammatory activities[J]. Food Chemistry，2017，218：15-21.

[7] Ho S C，Kuo C T. Hesperidin，nobiletin，and tangeretin are collectively responsible for the anti-neuroinflammatory capacity of tangerine peel（Citri reticulatae pericarpium）[J]. Food and Chemical Toxicology，2014，71：176-182.

[8] Manthey J A，Grohmann K，Montanari A，et al. Polymethoxylated flavones derived from Citrus suppress tumor necrosis factor-α expression by human monocytes[J]. Journal of Natural Products，1999，62（3）：441-444.

[9] García-Flores L A，Medina S，Gómez C，et al. Aronia–citrus juice （polyphenol-rich juice） intake and elite triathlon training： a lipidomic approach using representative oxylipins in urine[J]. Food & Function，2018，9（1）：463-475.

[10] Manthey J A，Guthrie N，Grohmann K. Biological properties of Citrus flavonoids pertaining to cancer and inflammation[J]. Current Medicinal Chemistry，2001，8（2）：135-153.

[11] Abhithaj J，Arun K G，Sharanya C S，et al. Isozymes inhibited by active site blocking： versatility of calcium indifferent hesperidin binding to phospholipase A2 and its significance[J]. Journal of Receptors and Signal Transduction，2019，39（1）：60-66.

[12] Dehmlow C，Murawski N，de Groot H. Scavenging of reactive oxygen species and inhibition of arachidonic acid metabolism by silibinin in human cells[J]. Life Sciences，1996，58（18）：1591-1600.

[13] Cui Y J，Wu J J，Jung S C，et al. Anti-neuroinflammatory activity of nobiletin on suppression of microglial activation[J]. Biological & Pharmaceutical Bulletin，2010，33（11）：1814-1821.

[14] Pan M H，Lai C S，Ho C T. Anti-inflammatory activity of natural dietary flavonoids[J]. Food & Function，2010，1（1）：15-31.

[15] Kaneko M，Takimoto H，Sugiyama T，et al. Suppressive effects of the flavonoids quercetin and luteolin on the accumulation of lipid rafts after signal transduction via receptors[J]. Immunopharmacology and Immunotoxicology，2008，30（4）：867-882.

[16] Williams R J，Spencer J P E，Rice-Evans C. Flavonoids： antioxidants or signalling molecules？ [J]. Free Radical Biology and Medicine，2004，36（7）：838-849.

[17] Liu L L，Li F H，Zhang Y，et al. Tangeretin has anti-asthmatic effects via regulating PI3K and Notch signaling and modulating Th1/Th2/Th17 cytokine balance in neonatal asthmatic mice[J]. Brazilian Journal of Medical and Biological Research，2017，50（8）：e5991.

[18] Middleton E，Kandaswami C. Effects of flavonoids on immune and inflammatory cell functions[J]. Biochemical Pharmacology，1992，43（6）：1167-1179.

[19] Martin C，Preedy V. Diet and nutrition in dementia and cognitive decline[M]. San Diego：Academic Press，2015：869-878.

[20] Liu X J，Wang W，Hu H，et al. Smad3 specific inhibitor，naringenin，decreases the expression of extracellular matrix induced by TGF-β1 in cultured rat hepatic stellate cells[J]. Pharmaceutical Research，2006，23（1）：82-89.

[21] Chandrika B B，Steephan M，Kumar T R S，et al. Hesperetin and Naringenin sensitize HER2 positive cancer cells to death by serving as HER2 Tyrosine Kinase inhibitors[J]. Life Sciences，2016，160：47-56.

[22] Yang J，Li Q，Zhou X D，et al. Naringenin attenuates mucous hypersecretion by modulating reactive oxygen species production and inhibiting NF-κB activity via EGFR-PI3K-Akt/ERK MAPKinase signaling in human airway epithelial cells[J]. Molecular and Cellular Biochemistry，2011，351（1/2）：29-40.

[23] Huang Y T，Hwang J J，Lee P P，et al. Effects of luteolin and quercetin，inhibitors of tyrosine kinase，on cell growth and metastasis-associated properties in A431 cells overexpressing epidermal growth factor receptor[J]. British Journal of Pharmacology，1999，128（5）：999-1010.

[24] Lee J，Kim J H. Kaempferol inhibits pancreatic cancer cell growth and migration through the blockade of EGFR-related pathway in vitro[J]. PLoS One，2016，11（5）：e0155264.

[25] Petkov E，Nikolov N，Uzunov P. Inhibitory effect of some flavonoids and flavonoid mixtures on cyclic AMP phosphodiesterase activity of rat heart[J]. Planta Medica，1981，43（10）：183-186.

[26] Bagyinszky E，Giau V V，Shim K，et al. Role of inflammatory molecules in the Alzheimer's disease progression and diagnosis[J]. Journal of the Neurological Sciences， 2017，376：242-254.

（責任编辑：成 平）