黄酮类化合物属植物次生代谢产物,广泛分布于蔬菜、水果及药用植物中,是一类具有共同母核(C 6-C3-C6)的苯丙吡喃酮衍生物,按其结构可分为黄酮、黄酮醇、黄烷酮、黄烷酮醇、异黄 酮、双黄酮、花青素、查耳酮及其苷等<1>。早期黄酮粗制品仅仅作为天然黄色素在染料方面应 用,20世纪20年代国外把槲皮素与芦丁应用于临床后,逐渐引起了人们的关注。到2002年底,已鉴定的生物类黄酮有8000多个<1>。流行病学调查、动物实验及临床研究结果表明,黄酮类化合物具有抗氧化、清除 自由基、抑菌、消炎、调节血脂、抗癌、抗HIV等广泛的生物活性<2,3>。一个有前途的生 物活性成分应该满足以下几个原则<4>:①对正常细胞没有毒性作用;②能够口服;③作用效果 明显;④作用机制明确;⑤成本低;⑥能够被人群接受。黄酮类化合物要发展成一种有应用前景的 生物活性成分,其安全性研究是非常必要的。文章综述了国内外黄酮类化合物毒性机制的研究进展 ,为合理摄取黄酮类化合物提供一定的科学依据。1黄酮类化合物促氧化(产生自由基)的作用国 内外研究表明,黄酮类化合物能起抑制癌症、保护心脑血管等药理作用,这主要是因为其具有抗氧 化的生物活性,能够清除过氧化氢、超氧阴离子、羟基自由基及单线态氧<5,6>。而黄酮类化 合物对正常细胞的毒性作用一般认为是与其在高浓度时促氧化或产生自由基的作用相关。黄酮类化 合物具有促氧化和抗氧化的双重作用<7>,
黄酮/多酚的还原形式主要起抗氧化的作用,而其氧 化的形式(苯氧自由基、苯醌等)具有非常强的促氧化作用,在人的日常生活中,其氧化的作用往 往会大于其还原作用<8>。Mitsuyoshi等实验研究发现,高浓度的黄酮(芹菜黄素、 木樨草素)和黄酮醇(
槲皮素、3-羟基黄酮、芦丁)对正常细胞-人体肺胚胎纤维原细胞(TI G-1)和人体脐带血管内皮细胞(HUVE)有毒性作用,并呈剂量依赖关系;3-羟基黄酮、 木樨草素和芹菜黄素比其他黄酮具有更高的TIG-1细胞毒害作用,而3-羟基黄酮、木樨草素 和槲皮素具有更高的HUVE细胞毒害作用;并发现这些黄酮和黄酮醇化合物都能显著提高TIG -1和HUVE细胞体内活性氧自由基的水平,并与其毒害细胞的能力相关<9>。1·1过渡态 金属导致的促氧化作用在体系中有Cu2+,Fe3+等过渡态金属离子存在时,黄酮会起促氧化 作用。在有氧体系中,黄酮会被过渡态金属离子催化而氧化,产生活性氧自由基(ROS)和羟基 自由基(·OH),这些自由基会攻击DNA、脂质等生物大分子<10>。Sakihama等 研究发现,儿茶酚会与Cu2+反应产生半苯醌,半苯醌与O2反应形成O2·,O2·又能氧化 儿茶酚产生半苯醌和H2O2,H2O2会很快被Cu+氧化还原成OH<11>。Ahmad等 在研究黄酮醇抗氧化时发现,过渡态金属离子能催化黄酮醇的自动氧化并产生活性氧自由基(RO S),加速低密度脂蛋白的氧化<12>。Furukawa等发现儿茶酚、表没食子儿茶素没食 子酸酯(EGCG)也能被过渡态金属离子催化,产生H2O2,引起离体或体内DNA的破坏< 12>。EGCG也能显著地诱导白血病细胞HL60的DNA氧化,而且在谷胱甘肽耗竭的细胞 中,EGCG的DNA氧化作用会成倍增加,但在HP100细胞(其过氧化氢酶的活性是HP6 0细胞的18倍)中,这个现象没有出现<13>,所以可以推测EGCG诱导产生的H2O2参 与了DNA的氧化。这也可以解释为什么EGCG会加强二甲肼和亚硝胺的致癌性<14>。1· 2过氧化酶导致的促氧化作用过氧化物酶是一组含有亚铁血红素的酶系,主要通过氧化物来催化外 源物的氧化<15>。髓过氧化物酶、嗜曙红细胞过氧化物酶、乳过氧化物酶分别主要存在于嗜中 性细胞、嗜曙红细胞的溶酶体及外分泌腺的分泌细胞中。髓过氧化物酶和嗜曙红细胞过氧化物酶能 释放到血液和噬菌细胞的泡液中,而乳过氧化物酶则能分泌到乳汁、唾液和眼泪中<16>。在血 液或骨髓中蓄积的外源物及其代谢产物能被有活性的白细胞氧化。使用表鬼臼毒吡喃葡萄糖苷(一 种拓扑异构酶的抑制剂)治疗癌症后,往往会导致二级急性白血病的发生,以及长期暴露在苯下引 起的白血病,这些都是由于髓过氧化物酶/H2O2能形成促氧化的苯氧自由基,进而损害DNA 造成的<17>。Galati等研究发现,含有苯环B的黄酮(芹菜素、柚皮素)易被过氧化物 酶/H2O2氧化后产生苯氧自由基,而苯氧自由基会诱导GSH或NADH的氧化,并产生活性 氧自由基(ROS)<18,19>。此外,他们还发现含苯环的黄酮类化合物及其他多酚会引起 大鼠离体肝细胞中GSH的氧化<20>。Awad等对过氧化物酶催化氧化含苯环B的黄酮类化 合物并形成苯氧自由基的作用机制进行了探讨,发现这些黄酮的酶促氧化首先产生半苯醌和苯醌的 代谢物,这些代谢物或以亲电子试剂的形式与细胞内的大分子结合,或通过氧化还原反应形成活性 氧自由基<21>。含有儿茶酚B环的槲皮素,是人类膳食中最丰富的黄酮类化合物,Galat i,Awad等研究小组发现其能被酪氨酸酶、过氧化氢、辣根过氧化物酶或其他过氧化物酶氧化生成苯醌/甲基苯醌的中间产物,同时可能与GSH反应生成槲皮素-谷胱甘肽加合物<18,22>。Walle等人证实,在人体小肠Caco-2细胞和肝HepG2细胞中槲皮素能够共价地结合到细胞DNA和蛋白上<23>,虽然槲皮素已经被广泛地认为是 一种抗氧化剂,能够清除细胞中的活性氧自由基,但是也有研究显示,活性氧自由基能够代谢黄酮 类化合物,生成的产物会干涉体内关键大分子化合物的生理作用。2黄酮类化合物与药物代谢酶的 相互作用黄酮类化合物产生药理活性的一个重要作用机制,就是能够通过多种途径与体内细胞色素 P450、葡糖苷酸转移酶、代谢外源物的单氧酶等相互作用。黄酮可以通过诱导DNA的表达调 控(抑制或活化)酶的活性,并参与其代谢活动,控制某些致癌物质、自由基、药物等的产生和消 除,从而产生解毒、
抗氧化、抗癌等有利于人体的作用<24>。但同时这些作用并不都是有利的 ,有些黄酮也可能会导致一些致癌物质的活化、有毒代谢产物的产生、药物的过度积累等有害影响 。2·1与一相代谢酶的作用细胞色素P450、单加氧酶等一相代谢酶是一组重要的酶系,在代 谢疏水性内源底物(固醇、前列腺素、脂肪酸)和吸收外源性物质(药物、致癌物、食品成分、污 染物)上具有重要的作用<25>。黄酮类化合物与细胞色素P450等相互作用会产生一系列副 作用,影响血液中药物的浓度,引起药理作用过度或不足,甚至致毒。黄酮类化合物也可能通过诱 导CYPs的表达或激活CYPs的活性,从而增加CYP-致癌物的活性<26>。黄酮类化合 物可以通过多种途径诱导细胞色素P450的表达,最直接的就是通过与特殊受体结合或者通过稳 定mRNA,进而刺激基因的表达<27,28>。一些黄酮和2,3,7,8-四氯代二苯并二 恶英(TCDD)一样能够与芳烃受体结合(AhR,一种转录因子),诱导细胞色素P450。 这就是某些黄酮能增加CYP1酶系(CYP1A1,CYP1A2,CYP1B1)酶活性作用 机制,而CYP1A1,CYP1A2,CYP1B1负责苯并 芘、二甲基苯并蒽、黄曲霉 毒素B1、杂环香基胺等致癌物质的活化<29>。外源物与AhR受体的亲和性很大程度上取决 于外源物的结构,含有较少取代基团的平面芳环化合物最容易与AhR受体结合,黄酮类化合物便 是其中之一<30>。不同的浓度,黄酮类化合物会显示不同的作用。低浓度时,黄酮类化合物作 为AhR受体的拮抗剂,与受体结合而减少DNA的表达;高浓度时,同样的黄酮则作为AhR受 体的激动剂,与受体结合调节DNA的表达。黄酮类化合物可以通过闭塞AhR受体抑制CYP1 酶系的基因表达,这在癌症的化学防治上有重要的作用,但黄酮类化合物也常常作为AhR受体的 激动剂,诱导CYP1A1和CYP1A2的活性表达。高良姜素、槲皮素、地奥明、香叶木素能 增加CYP1A1基因的表达,橘皮素、β-萘黄酮能增加CYP1A1/2,CYP2B1/2 的水平<31,32>。黄酮类化合物是否抑制或激活细胞色素P450的活性,取决于黄酮的结 构、浓度、环境等条件,比如α-萘黄酮能抑制人体CYP1A1和CYP1A2的活性,但同时 也是CYP3A4的诱导剂<33,34>。一般来说,带有羟基的黄酮会抑制CYP的活性,而 无羟基的可以诱导其活性<24>。CYP3A4是人体肝和小肠中最重要的CYP,它负责体内 50%药物的代谢,并能控制一些致癌物的活性。4,5,7-三羟黄烷酮,是葡萄汁中主要的黄 烷酮,能抑制小肠中CYP3A4的活性,减弱钙通道阻滞剂(非洛地平、尼群地平、尼索地平等 )等药物的代谢<35>。植物药的乱用也可能改变某些药物的代谢动力学,增加药物的毒性,这 个现象在评价含有高蓄积性的黄酮类食品补充剂或植物药的安全性时是非常重要的<24>。除了 药物,黄酮类化合物对其他非治疗成分也有影响,黄酮对CYP的抑制会影响这些成分的代谢和消 除,从而增加它们的蓄积性,引起毒性<4>。2·2与二相代谢酶的作用二相代谢酶代谢是人体 解毒的重要途径之一,它的抑制能直接导致外源物毒性的蓄积。黄酮类化合物能抑制葡萄糖苷酸转 移酶(UGTs)的活性,当其与药物一起服用时,会引起药物的生物利用度下降。这是因为黄酮 类化合物可以与药物竞争性的结合到葡萄糖苷酸转移酶上,抑制药物的葡萄糖醛酸化<4>。喹啉 衍生物(RG12525)是一种治疗2型糖尿病的新药,临床研究发现其口服后,血液中主要的 代谢产物是其四唑N2-葡萄糖醛酸的结合物。4,5,7-三羟黄烷酮是一种葡糖苷酸反应的底物,当与RG12525同剂量服用时,可以竞争性地抑制其44%的葡糖苷酸反应<36>。5,7-二羟黄酮和芹菜素是人类膳食中常见的黄酮,通过LC-MS分析发现其能够在
More abstracts about the 黄酮类化合物的潜在毒性作用