白藜蘆醇及其代謝物的研究進(jìn)展 | 白藜蘆醇及其代謝物的研究進(jìn)展 |
| 發(fā)布時(shí)間:2013-12-10 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):1949 |
摘 要:白藜蘆醇是一些植物在受到生物和非生物脅迫時(shí)產(chǎn)生的一種植物抗毒素.它在植物體內(nèi)會(huì)迅速被代謝而生產(chǎn)紫檀芪、云杉新苷、viniferins等代謝物.這些代謝物與白藜蘆醇一樣具有抗菌、消炎、抗血小板凝集、防止細(xì)胞癌變等一系列的生物活性,且有些代謝物的選擇性、穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白藜蘆醇.本文對(duì)白藜蘆醇代謝物中幾種主要代謝物的合成途徑、生物活性、代謝調(diào)控、檢測方法等進(jìn)行了綜述. 關(guān)鍵詞:白藜蘆醇代謝物 紫檀芪 云杉新苷 viniferins Advances in the Research of Resveratrol Metabolins Abstract:Resveratrol is a phytoalexin produced by some plant species in response to biotic and abiotic stresses. It quickly metabolize into pterostilbene, piceid, viniferins etc in vivo. These metabolins also have a wide-array of biological activities like resveratrol, such as antimicrobial, anti-inflammatory, platelet antiaggregating. They are also reported to be potentially important cellular events associated with carcinogenesis. The selectivity and stability of these metabolins are also better than that of resveratrol. The synthesis approach,bioactivities,metabolic regulation,detection methods of the main metabolins were reviewed in this paper. Key words:resveratrol metabolins ; pterostilbene; piceid; viniferins 白藜蘆醇(resveratro1)是一些植物在受到病原 菌侵染或環(huán)境惡化時(shí)產(chǎn)生的一種植物抗毒素，它具 有抗菌、抗癌、抗氧化、抑制血小板凝集和血管舒張、 調(diào)節(jié)脂蛋白代謝、提高機(jī)體免疫力等特性n。但是 近年來的研究發(fā)現(xiàn)植物抗病能力的大小和白藜蘆醇 在植物體內(nèi)的代謝有關(guān)，因此，對(duì)白藜蘆醇代謝 物的研究已經(jīng)成為芪類次生代謝物研究的一個(gè)新 熱點(diǎn)。 白藜蘆醇在植物體內(nèi)通過代謝會(huì)迅速生成紫檀 芪(pterostilbene)、云杉新苷(piceid，又叫白藜蘆醇苷、白藜蘆醇甙)、viniferins等，與白藜蘆醇一樣， 這些代謝物也都具有一系列的生理、藥理活性，如抗 菌、抗炎、抗HIV等口。而且，有些代謝物如紫檀芪 和占一viniferin的生物活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白藜蘆醇。但 由于這些代謝物在植物體內(nèi)的含量特別低，所以對(duì) 它們的研究特別是生物活性方面的研究相對(duì)比較滯 后，本文綜述了近年來這方面的研究進(jìn)展，討論當(dāng)前 白藜蘆醇代謝物研究中存在的問題，展望了白藜蘆醇代謝物研究的發(fā)展前景，為j!}一步開展白藜蘆醇 代謝物的生理藥理活性研究提供參考。 1 白藜蘆醇代謝物的合成途徑 1．1 白藜蘆醇代謝物在植物體內(nèi)的合成途徑 白藜蘆醇是植物通過苯丙氨酸代謝途徑合成 的嘲。在苯丙氨酸代謝途徑中，苯丙氨酸在苯丙氨 酸裂解酶(PAL)催化作用下可裂解為反一肉桂酸，然 后在肉桂酸一4一羥基化酶(C H)的催化下合成反一香 豆酸，1分子的香豆酰一CoA和3分子的丙二酰一CoA可在白黎蘆醇合酶的作用下合成白藜蘆醇。白藜 蘆醇在植物體內(nèi)會(huì)被迅速代謝而生成紫檀芪、云杉 新苷、vinifreins等。它們在植物體內(nèi)的具體合成 途徑如圖1所示，其中紫檀芪是白藜蘆醇通過二 甲基化而形成的，而e-viniferin和6一viniferin是由 兩分子的白藜蘆醇自由結(jié)合而形成的，白藜蘆 醇也可以糖基化而形成不具抗菌性的云杉新苷.
圖1 白藜蘆醇代謝物在植物體內(nèi)的合成途徑 Fig．1 The synthesis approach of resveratrol metabolins in plant 白藜蘆醇代謝物的合成受到一系列酶的調(diào)控。 首先，植物在受到脅迫合成白藜蘆醇時(shí)會(huì)受到 PAL、4CL(香豆酰一CoA 連接酶)、C H、RS(白藜蘆 醇合酶)等多個(gè)酶促反應(yīng)的調(diào)節(jié)控制，其中最關(guān)鍵的 調(diào)節(jié)酶是RS，而RS的合成受病原菌侵染及誘發(fā)因 子(包括uV、o。等)的誘導(dǎo) 。因此，通過uV 照 射等方法可以提高白藜蘆醇的表達(dá) 引。合成白藜 蘆醇后其在體內(nèi)的代謝也受到一系列酶的作用口， 如圖1所示，它可以在糖苷酶的作用下形成不具抗 菌性的云杉新苷，還可以在過氧化物酶的作用下合 成8-viniferin和￡一viniferin，也可以在甲基化酶的作 用下形成紫檀芪，但是植物在體內(nèi)是怎樣調(diào)節(jié)這些 轉(zhuǎn)化的，具體的調(diào)控目前研究的還不是太清楚。 Pezet等認(rèn)為在植物中可能存在著一種操縱蛋白， 植物是在操縱蛋白和這些酶的共同作用下將白黎蘆 醇轉(zhuǎn)化為不同的代謝產(chǎn)物的，而且操縱蛋白在防御 體系中可能起著非常重要的作用。但所有這些都還處于推測階段，具體的調(diào)控途徑還需要做進(jìn)一步的 研究。 1．3 白藜蘆醇代謝物在植物體外的合成途徑 云杉新苷幾乎不具有抗菌活性，它的藥理作用 與白藜蘆醇基本一致Its。由于人體消化道內(nèi)具有 糖苷酶，可以在消化過程中使云杉新苷中的反式白 藜蘆醇單體釋放出來，發(fā)揮對(duì)人體的保健作用口 ， 所以對(duì)云杉新苷的體外合成研究的比較少。Robert 等L1印用蠟質(zhì)芽孢桿菌UI1477作用于底物白藜蘆 醇，生物合成了云杉新苷，但產(chǎn)量僅達(dá)到11 。 紫檀芪由于廣泛存在于廣西血竭(Dragon’S Blood)、葡萄(grapevine)和蜂膠(propolis)中，所以 對(duì)紫檀芪研究較多為從植物中直接提取，體外合成 的報(bào)道很少。 白藜蘆醇的二聚體viniferins的體外合成途徑 主要有化學(xué)合成法和生物合成法。Wang等 將白 藜蘆醇用DPPH 處理后得到了其脫氫二聚體6一 viniferin，產(chǎn)量為18 。Huang等¨報(bào)道，如果將白藜蘆醇用FeC1。處理，將會(huì)得到￡一viniferin。關(guān)于 viniferin生物合成的方法目前報(bào)道的有4種：(1) Pezet等n 在培養(yǎng)灰色葡萄孢霉(Botrytis cinerea) 過程中發(fā)現(xiàn)了一種與漆酶(1accase)類似的芪合物氧 化酶，這種氧化酶會(huì)將白藜蘆醇脫氫氧化而形成其 二聚體viniferin；(2)Langcake等 9用辣根過氧化 物酶(horseradish peroxidase)作用于底物白藜蘆醇 也催化合成了3-viniferin；(3)Pinto等 陽用大豆脂 肪氧化酶(soybean lipoxygenase)氧化降解白藜蘆 醇也合成了 一viniferin；(4)Silvia等 用Mycelio— phtora thermophyla 和絨毛栓菌(Trametes pubescens) 中分離出的漆酶作用于白藜蘆醇，也催化合 成了 viniferin，且產(chǎn)量分別為31％和18 。 2 白黎蘆醇代謝物的生物活性及其與 結(jié)構(gòu)的關(guān)系 2．1 白藜蘆醇代謝物的生物活性 2．1．1 云杉新苷的生物活性 云杉新苷是白藜蘆醇的代謝物中研究得相對(duì)比較早也比較徹底的一 種。它的藥理作用主要包括：對(duì)心血管的保護(hù)作 用；保肝作用 船 ；降血脂、抗脂質(zhì)過氧化 。；對(duì)多 種因素等引起的組織器官損傷的保護(hù)作用f2 。其 中對(duì)心血管的保護(hù)作用、保肝作用最引人注目。 (1)對(duì)心血管的保護(hù)作用 金春華等 通過云 杉新苷對(duì)大鼠心肌細(xì)胞的研究表明它不但使心肌收 縮更有力，而且使心肌舒張更徹底，從而大大提高心 肌工作效率。研究_2 還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)病者休克時(shí)，云杉 新苷可以降低血管張力使血管擴(kuò)張；并能通過促進(jìn) 細(xì)胞外鈉離子內(nèi)流使細(xì)胞去極化來調(diào)節(jié)血管。 (2)保肝作用 云杉新苷有保護(hù)肝臟，抑制類脂 質(zhì)過氧化物在肝臟堆積的作用。黃兆勝等研究 云杉新苷對(duì)CC1 損傷原代培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞的保護(hù) 作用發(fā)現(xiàn)它能有效地保護(hù)損傷的肝細(xì)胞，在1× 1O ～1×10-4 mol／L濃度范圍內(nèi)使細(xì)胞存活率顯 著提高，1×10 mol／L濃度使肝細(xì)胞存活率達(dá) 88．17 ，接近于正常培養(yǎng)肝細(xì)胞水平。 2．1．2 紫檀芪的生物活性 紫檀芪是受到廣泛關(guān) 注的白藜蘆醇的代謝物，具有抗氧化、抗細(xì)胞增殖、 降血脂 。 、中等強(qiáng)度抑制CoX-1和CoX-2(IC 。 分別為19．8 timol／L和83．9 timol／L)、誘導(dǎo)人早幼 粒白血病細(xì)胞HL-6O凋亡(IC 。一70 timol／L)、預(yù) 防DMBA(_~甲基苯并蒽)誘發(fā)的皮膚癌變(ED：4．8 timol／L)[3o3、降血糖和抗真菌(其抗真菌活性 為白藜蘆醇的5倍)的作用n 。而且紫檀芪的抗細(xì)胞增殖作用較白藜蘆醇強(qiáng)，并具有高選擇性，能抑制 一和X-DNA 聚合酶及猴病毒4O DNA 的復(fù)制，其抑 制活性與a—DNA、3-DNA和e-DNA 三重聚合酶抑 制劑蚜腸霉素(aphidicolin)相近。Fereer等研究表明每天用40,umol／L的紫檀芪處理惡性黑 色素瘤細(xì)胞B16M—F10 60 min，可產(chǎn)生顯著的抑制 作用，抑制率達(dá)56 。Tolomeo等研究表明，紫 檀芪及4，-羥基紫檀芪能誘導(dǎo)耐多藥和具融合蛋白 BCR—ABL表達(dá)的白血病細(xì)胞顯著凋亡，而對(duì)正常 細(xì)胞幾乎沒有影響，并認(rèn)為其分子結(jié)構(gòu)中的3，5-二 甲氧基是其活性必需的結(jié)構(gòu)，本實(shí)驗(yàn)室也得出與以 上數(shù)據(jù)類似的結(jié)果。這些結(jié)果表明，當(dāng)白藜蘆醇經(jīng) 代謝而形成其甲基化產(chǎn)物紫檀芪后，其生物活性及 選擇性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白藜蘆醇，且生物活性的提高與 甲基的存在有著密切的關(guān)系。 2．1．3 viniferin的生物活性 與白藜蘆醇一樣，其 二聚體viniferins也被發(fā)現(xiàn)是植物在受到感染或脅 迫時(shí)產(chǎn)生的一種植物抗毒素，而且低聚體芪合物具 有更廣泛的生物學(xué)活性，如：抗菌、抗HIV、消炎口 ， 另外它還是一種潛在的重要的化學(xué)保護(hù)劑，能抑制 與癌癥發(fā)生相關(guān)的細(xì)胞的生長. 抗菌性：Pezet等口的研究顯示，當(dāng)葡萄感染霜 霉病時(shí)，7 h后，無論是抗病性植株還是敏感性植株 都合成了白藜蘆醇，48 h后，抗性植株中積累了大 量的￡一viniferin和3-viniferin，而敏感性植株則將白 藜蘆醇代謝成了不具抗菌性的云杉新苷，這表明對(duì) 霜霉病病原菌葡萄單生軸霉孢子來說，白藜蘆醇并 不是一個(gè)毒性化合物，這可能與它的親水性有 關(guān)L3 ，而白黎蘆醇的氧化產(chǎn)物viniferin對(duì)葡萄單 生軸霉孢子有作用，3-viniferin的毒性是￡一viniferin 的5倍，紫檀芪像8-viniferin一樣有毒，但它在植物 體內(nèi)通常不形成或濃度太低而與防御機(jī)制無關(guān). 生理活性：Bertrand 等n 的研究表明，￡一 viniferin對(duì)細(xì)胞色素P450酶表現(xiàn)出比白黎蘆醇更 強(qiáng)的抑制效果。另外，￡一viniferin和 viniferin等也 具有不同程度的抗氧化作用，￡一viniferin在DMSo／ Oz-的極性系統(tǒng)(ICs。一0．14 mmol／L)中表現(xiàn)出最大 的抗氧化活性，而3-viniferin則在o／W／Loo系統(tǒng) 中表現(xiàn)出最大的抗氧化活性(使 胡蘿卜素的漂白 率被抑制82 )，進(jìn)一步的研究表明白藜蘆醇低 聚體的這些抗氧化作用與其對(duì)癌癥發(fā)生、發(fā)展的抑 制作用以及對(duì)人類心血管疾病的治療作用有著密切 的關(guān)系。這表明與白藜蘆醇相比，其脫氫二聚體 viniferin具有更強(qiáng)的抗氧化性及抗癌活性。 2．2 白藜蘆醇代謝物生物活性的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及 作用機(jī)制 白藜蘆醇代謝物的殺菌活性與其分子結(jié)構(gòu)中電 子共軛系統(tǒng)及由此而形成的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體 (charge transfer complexes，CTCs)有關(guān) 。 CTCs有利于它們與蛋白質(zhì)結(jié)合并產(chǎn)生親和力(af— finity)，特別是蛋白質(zhì)中的芳香族氨基酸與電子受 體結(jié)合成CTCs的能力更強(qiáng)[4引。它們可充當(dāng)電子 傳遞的解耦聯(lián)劑，與細(xì)胞酶蛋白作用形成多酚一蛋白 質(zhì)復(fù)合體，使質(zhì)體上電子傳遞和光合磷酸化解耦 聯(lián) 。羥基一芪上的電子共軛系統(tǒng)也可導(dǎo)致CTCs， 它的生物活性依賴于d值(d表示基團(tuán)吸收或提供 電子的能力)，當(dāng)取代基吸收電子的能力增強(qiáng)時(shí)，分 子的極性也增強(qiáng)，例如，當(dāng)取代基為甲氧基時(shí)(即紫 檀芪)，它比CH、C1、oH 等其它取代基更能擾亂分 子間鍵，甲氧基的存在可能導(dǎo)致氫鍵的形成，CTCs 和氫鍵使紫檀芪等更容易與細(xì)胞膜蛋白結(jié)合 。 表明白藜蘆醇的代謝物紫檀芪和viniferin由于分 子結(jié)構(gòu)中存在甲氧基和氫鍵而使得它們的生物活性 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白藜蘆醇。那么，在以后有可能通過人為 改變一些取代基而獲得一些高活性的芪類化合物。 前人研究還發(fā)現(xiàn)，植物多酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)及分子 量的大小也影響其活性，而且酚羥基在苯環(huán)上的數(shù) 目及位置也影響酚類物質(zhì)的相對(duì)毒性E4e，羥基化程 度增強(qiáng)導(dǎo)致毒性增強(qiáng)[4 。Scalbert發(fā)現(xiàn)氧化程度高 的酚類物質(zhì)具有更強(qiáng)的抑制性[4 。多酚經(jīng)過改性 可以提高抑菌性，多酚的一部分酚羥基發(fā)生甲基化， 可增強(qiáng)毒性[4引。另外，在一定范圍內(nèi)，分子量相對(duì) 大者，常體現(xiàn)出較大的抑菌性，但分子量過大者，往 往不顯示出抑菌性[4 。因此當(dāng)?shù)头肿恿康亩喾尤?白藜蘆醇經(jīng)氧化聚合而形成viniferin后毒性增強(qiáng)， 但是聚合度超過一定值后其毒性反而會(huì)降低. 3 白藜蘆醇代謝物的檢測方法 由于白藜蘆醇的代謝物在植物體內(nèi)的含量非常低，所以用普通的HPLC等方法很難直接檢測到它 們在植物體內(nèi)的含量。Pezet等 用一種快速、靈 敏度高的液相色譜一大氣壓光離子質(zhì)譜(LC-APPI— MS)法從霜霉病侵染的葡萄葉片中檢測到了8一 viniferin、￡一viniferin、紫檀芪、云杉新苷、白藜蘆醇等 一系列的代謝物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：可以對(duì)順、反兩 種代謝物進(jìn)行檢測，且靈敏度極高，僅需要極少量的 樣品(1～2 mg的葉片)即可進(jìn)行檢測。 另外，相對(duì)于高壓液相色譜(HPLC)來說，高速 逆流色譜(HSCCC)和FCPC逆流色譜是近年來研 究白藜蘆醇代謝物的一種新興的方法。Xavier 等[5 用FCPC法從葡萄酒中分離其中的芪合物，當(dāng) 采用200 mL容量的柱子，1 000 r／min，流速為3 mL／min，流動(dòng)相為：水／乙醇／己烷／乙酸乙酯一3／ 3／4／5的檢測條件時(shí)，從葡萄酒中檢測到了白藜蘆醇、云杉新苷、8-viniferin、e-viniferin等物質(zhì)。 4 結(jié)語 白藜蘆醇代謝物的研究是當(dāng)今芪類次生代謝物 研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。但由于這些代謝物在植物體內(nèi) 的含量特別低，且有些化合物的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，受熱或 見光易降解，所以它們的藥理活性等方面的研究相 對(duì)比較滯后。目前白藜蘆醇代謝物的研究已經(jīng)取得 了一定的進(jìn)展，3-viniferin和紫檀芪的抗菌性，特別 是它們對(duì)霜霉病的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于白藜蘆醇，且紫檀 芪的選擇性、穩(wěn)定性也好于白藜蘆醇。因此，對(duì)白藜 蘆醇代謝物的研究特別是對(duì)應(yīng)用研究具有非常重要 的意義。如：在作物育種方面，可以通過檢測被灰霉 病侵染后的植物葉片中是否含有viniferins或紫檀 芪來篩選優(yōu)良抗性品種；在藥品開發(fā)方面，可以通過 生物或非生物途徑來人為地合成高活性的 viniferins和紫檀芪，也可通過采取一些化學(xué)保護(hù)措 施來增強(qiáng)這些化合物的穩(wěn)定性，從而研發(fā)出一些高 活性的抗癌、抗HIV新藥。 |
