姜黄素及其衍生物的抗氧化作用研究
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编者按 姜黄为姜科姜黄属植物，其主要活性成分为姜黄素，具有抗感染、抗氧化、抗凝血、降血脂和抗动脉粥样硬化等多种药理作用，因此倍受国内外学者的关注。由神威药业有限公司和浙江中医学院合作开发研制的治疗高脂血症的现代中药——脂可平降脂通络软胶囊，其主要成分就是姜黄素及其衍生物。研究表明，脂可平不仅可有效降低胆固醇、甘油三酯、LDL-C和升高HDL-C水平，还具有抗脂质过氧化作用，这对于减少动脉脂质沉积、延缓动脉粥样硬化的发生、发展，对于降低动脉粥样硬化性疾病具有重要的临床意义。本报将陆续报道有关该药的主要研究工作，以飨读者。
摘 要
姜黄素(Curcumin)及其衍生物脱甲氧基姜黄素和 双脱甲氧基姜黄素为姜科姜黄属植物姜黄Curcuma konga L.的主要有效成分，其药理作用有抗氧化、抗感染、抗凝血、降血脂、抗动脉粥样硬化等。其中抗氧化及抗动脉粥样硬化的药理作用越来越受到人们的关注。氧化作用每时每刻都影响着生物体内病理生理过程，不仅外源性氧化剂可以引起细胞内活性氧(Reactive oxygen speciesROS)的堆积，而且在细胞本身的有氧代谢过程中亦有ROS产生。ROS具有很高的生物活性，很容易与生物大分子反应，直接损害或者通过一系列过氧化链式反应而引起广泛的生物结构破坏，如ROS能氧化修饰低密度脂蛋白，参与动脉粥样硬化形成。为了减少有氧代谢过程中ROS对机体的损伤，国内外学者设想用抗氧化药物抑制ROS的毒性作用。近几年国外学者对姜黄素抗氧化作用研究较多，发现姜黄素及其衍生物是一种新型抗氧化剂，具有抑制金属离子Fe2+、Cu2+诱导脂质过氧化、抑制细胞氧化修饰低密度脂蛋白和保护DNA免受过氧化脂质损伤等作用。姜黄素还具有抑制亚硝酸诱导氧化血红蛋白，保护血红蛋白不被氧化成高铁血红蛋白的作用。姜黄素及其衍生物抗氧化作用比α-生育酚强。抗氧化作用与分子中酚羟基有关。姜黄素通过抑制活性氧的产生，清除自由基和过氧化物而发挥抗氧化作用。本文主要对姜黄素及其衍生物抗氧化作用的研究进展作一简要综述。
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姜黄素及其衍生物的分子结构和性质
姜黄素、脱甲氧基姜黄素(Desmethoxycurcumin)和双脱甲氧基姜黄素Besmethoxycurcumin的其化学结构如图1。
姜黄素及其衍生物易溶于有机溶剂、乙醇及碱性水溶液，其结构特点是，同一分子结构中同时具有酚及β-二酮结构，是一种新型的天然抗氧化剂。
姜黄素及其衍生物抗氧化作用
姜黄素抑制空气氧化脂质作用
姜黄素具有抗空气氧化脂质作用，Toda等报告用亚油酸空气氧化作用来检测姜黄素抗氧化活性，结果显示姜黄素具有明显的抗氧化作用，它的亚油酸空气氧化半抑制浓度(IC50)为1.83×10-2%(硫代巴比妥酸值)和1.15×10-2%(过氧化物值)。姜黄素抗氧化作用IC50高于羟苯丁酸酯。
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姜黄素抑制Fe2+、Cu2+ 离子诱导的脂质过氧化作用
姜黄素具有抑制金属离子Fe2+、Cu2+诱导的脂质过氧化及细胞损伤作用。在体外实验Fenton反应中，姜黄素具有很强的清除羟自由基作用，清除率达69%。Reddy等体内实验发现，姜黄素(灌胃给药30
mg/kg/d，10天)能抑制Fe2+(30
mg/kg，腹腔注射)诱导的Wester大鼠肝细胞损害作用，表现为姜黄素降低肝匀浆及血清过氧化脂质、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和乳酸脱氢酶的水平。因此，姜黄素可能是通过抑制脂质过氧化而发挥抗肝细胞毒作用的。本实验室用体外实验方法证实，姜黄素具有抑制Cu2+诱导氧化修饰低密度脂蛋白的作用。不同浓度姜黄提取物与Cu2+10 μmok/L及低密度脂蛋白共同在37℃下孵育10小时，测定硫代巴比妥酸反应物含量，结果显示8.5 μmok/L姜黄素即能抑制Cu2+对低密度脂蛋白的诱导氧化作用，其抑制脂质过氧化IC50为9.5 μmok/L。脂蛋白琼脂糖凝胶电泳结果显示，当姜黄素浓度大于8.5 μmok/L时能抑制Cu2+对低密度脂蛋白的诱导氧化修饰作用。Sree
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jayan等体外实验发现姜黄素能抑制Fe2+诱导肝微粒体及脑匀浆组织脂质过氧化作用。NIH小鼠每日腹腔注射姜黄素7天和0.02%姜黄素喂饲SD老年大鼠，使血浆及脑组织丙二醛MAD含量下降，血浆、脑及肝组织超氧化物歧化酶(SOD)活性均明显增高。口服姜黄素后的小鼠SOD、过氧化氢酶和谷胱甘过氧化物酶活性分别比对照组高19%、19%和20%，表明姜黄素的抗氧化作用可能是通过增加抗氧化酶活性而达到的，姜黄素与其衍生物的抗氧化作用相等，并且比α-生育酚抗氧化作用强。
姜黄素抑制亚硝酸盐诱导氧化作用
Brouet等研究发现，低浓度姜黄素能抑制内毒素激活的巨噬细胞一氧化氮合成酶活性。体外培养内毒素激活的巨噬细胞用姜黄素处理并测定培养上清液亚硝酸盐含量，结果显示，姜黄素抑制巨噬细胞释放一氧化氮IC50为6 mmok/L。Nothern bkot和免疫印迹分析结果显示，一氧化氮合成酶mRNA和蛋白含量下降。因此，姜黄素能抑制诱导型一氧化氮产生，减少过氧亚硝基阴离子形成，并有去除过氧亚硝基阴离子的作用。
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Unnikrishnan等研究发现，姜黄素具有抗亚硝酸诱导氧化血红蛋白作用，保护血红蛋白不被氧化成高铁血红蛋白。其抗氧化活性具有浓度依赖性。但当血红蛋白氧化进入自身催化阶段后，再加姜黄素却没有观察到其抗氧化活性。实验结果显示姜黄素与其衍生物抗氧化作用相等，而其酚羟基乙酰化后抗氧化活性明显减弱，可以认为姜黄素是通过去除过氧化物和一氧化氮而发挥抗氧化作用的，姜黄素与其衍生物分子中甲氧基对其抗氧化能力影响不大，而酚羟基与其抗氧化能力有关。
姜黄素抑制细胞氧化修饰低密度脂蛋白作用
Joe等用含姜黄素的培养液培养大鼠腹腔巨噬细胞，发现10 mmok/L姜黄素能完全抑制巨噬细胞产生超氧阴离子、过氧化氢和亚硝酸。在饲料中添加姜黄素喂养8周，继续灌胃2周后取腹腔巨噬细胞体外培养，并测定超氧阴离子、过氧化氢和亚硝酸。结果显示，与对照组比较，给药组腹腔巨噬细胞释放ROS 减少。本实验室研究发现，姜黄素具有抑制内皮细胞、巨噬细胞和平滑肌细胞氧化修饰低密度脂蛋白的作用。上述三种细胞经体外培养后分别与低密度脂蛋白加或不加姜黄素的无酚红、无血清DMEM培养基培养12小时，测定培养上清液中硫代巴比妥酸反应物含量；琼脂糖凝胶电泳测定培养上清液中的低密度脂蛋白电泳迁移率，结果显示，姜黄素浓度在8.5 μmok/L时即有抑制三种细胞氧化修饰低密度脂蛋白的作用，而含姜黄素培养上清液中的乳酸脱氢酶含量并没有升高，说明姜黄素抗细胞氧化修饰低密度脂蛋白的作用并不是通过损伤细胞而实现的。本实验室用高胆固醇、高甘油三酯膳食模拟高脂血症动物，观察姜黄素降血脂及抗动脉粥样硬化作用。与模型组比较，姜黄素在降低血脂的同时有抑制血浆过氧化脂质升高的作用。
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姜黄素抗氧化损伤DNA的作用
Shih和Lin等研究证实，姜黄素能抑制致癌剂乙酸肉豆蔻沸波醇的氧化脂质和诱变促癌作用。NIH小鼠的3T3细胞用乙酸肉豆蔻沸波醇处理后30分钟内黄嘌呤氧化酶活性升高1.8倍，使黄嘌呤氧化酶催化反应生成ROS增多，从而氧化脂质，氧化核苷酸使脱氧鸟苷酸转变为8-羟基脱氧鸟苷酸，使基因发生突变而产生致癌作用。与单独给100 ng/mk乙酸肉豆蔻沸波醇组比，同时给2 mmok/L姜黄素组黄嘌呤氧化酶活性降低22.7%。高压液相-电化学测定结果表明，用诱变剂乙酸肉豆蔻沸波醇处理体外培养鼠成纤维细胞，能使鼠成纤维细胞DNA中8-羟基鸟苷酸含量升高，而姜黄素能抑制此诱变剂诱导氧化鸟苷酸生成8-羟基鸟苷酸，说明姜黄素既有抗氧化作用，又有抗诱变作用。Rajakumar等研究发现，75 mmok/L姜黄素即能抑制黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶系统产生的超氧阴离子，抑制率达40%，也能抑制羟自由基产生，抑制率达76%，其抑制作用随姜黄素浓度升高而升高。Shakini等研究证实，姜黄提取液100 ng/mk具有保护DNA免受过氧化损伤的作用，其抑制率达80%。
综上所述，姜黄素具有很强的去除自由基和过氧亚硝基阴离子作用，同时又有抗过氧化脂质损伤和降脂作用，因此是一味具有降血脂和抗氧化双重作用的极具开发潜力的药物。, http://www.100md.com(浙江中医学院分子医学研究所 沃兴德 赵革平 编者按 姜黄为姜科姜黄属植物，其主要活性成分为姜黄)