大蒜素的研究與應(yīng)用

鞠秀蘭，禹海波，荊曉薇，譚 群

（大連鐵路衛(wèi)校，遼寧 大連 116001）

大蒜素的研究與應(yīng)用

鞠秀蘭，禹海波，荊曉薇，譚 群

（大連鐵路衛(wèi)校，遼寧 大連 116001）

大蒜素；化學(xué)結(jié)構(gòu)；腫瘤細(xì)胞

大蒜素（Allicin）是大蒜中的主要生物活性成分，含多種烯丙基有機硫化物。大蒜素有多種生物學(xué)功能，具有抗菌、降低膽固醇、抗血小板聚集、護肝、預(yù)防心血管疾病和降低血壓等生理學(xué)作用。近幾年國內(nèi)外學(xué)者的調(diào)查和實驗研究表明，其對多種腫瘤均有明顯抑制作用。它具有在人和動物體內(nèi)無殘留、不易產(chǎn)生耐藥性、不造成環(huán)境污染且價格低廉等優(yōu)點。

1 大蒜素的形成與化學(xué)結(jié)構(gòu)

新鮮大蒜中并沒有大蒜素，只含有蒜氨酸（alliin），當(dāng)大蒜破碎后，大蒜中的蒜氨酸酶被激活，催化蒜氨酸分解合成為大蒜素（二烯丙基三硫醚）（CH3-CH=CH-S-S-S-CH=CH-CH3）。大蒜素是多種烯丙基有機硫化物復(fù)合體，主要成分為二烯丙基二硫化物（DADS，也稱大蒜辣素）和二烯丙基三硫化物（DATS，也稱大蒜新素）[1]。

2 大蒜素對腫瘤細(xì)胞的抑制作用

國內(nèi)外研究表明，大蒜素對胃癌、結(jié)腸癌、肝癌和肺癌等多種腫瘤細(xì)胞均有明顯的抑制作用[1]。

2.1 調(diào)控基因表達、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖

誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖都是生命的基本現(xiàn)象，是維持體內(nèi)細(xì)胞數(shù)量動態(tài)平衡的基本措施。尹春暉等認(rèn)為大蒜素對腫瘤細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用是多層次、多靶點的。Lu等以DADS對人類膀胱癌T24細(xì)胞進行處理，發(fā)現(xiàn)DADS一方面能明顯誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡，并且使細(xì)胞中caspase-3的活性、細(xì)胞內(nèi)過氧化氫的含量均有所增加。而另一方面細(xì)胞中Cyclin-E蛋白的表達上調(diào)和cdk2基因的表達下調(diào)，使T24細(xì)胞被阻制在G2/M期。DADS作為細(xì)胞周期的阻滯劑而影響了癌細(xì)胞的遺傳和快速分裂。有學(xué)者采用DATS處理人前列腺癌細(xì)胞PC-3和DU145后，2種細(xì)胞都發(fā)生明顯凋亡[2]。

2.2 胃癌

王海燕等觀察大蒜素對胃癌細(xì)胞株及移植瘤的作用，采用MTT法觀察不同質(zhì)量濃度及作用不同時間大蒜素對胃癌SGC-7901及MGC-803細(xì)胞的影響，流式細(xì)胞術(shù)分析100mg/L大蒜素分別作用4h和8h后2種腫瘤細(xì)胞增殖周期的變化。將荷胃癌SGC-7901裸鼠模型隨機分成4組，每組4只，分別于荷瘤7d和14d用20g/L的大蒜素0.1ml和PBS 0.1ml對瘤體進行局部注射治療，每隔2d一次，共3次，觀察瘤體增殖及裸鼠生存狀況的變化。結(jié)果不同質(zhì)量濃度大蒜素對2種腫瘤細(xì)胞皆有一定的殺傷作用，大蒜素質(zhì)量濃度為800mg/L及1 000mg/L時，對 SGC-7901細(xì)胞的抑制率分別為 65.5%、68.6%（P＜0.01，vs5-FU）。大蒜素對MGC-803細(xì)胞的抑制作用較明顯，質(zhì)量濃度為400mg/L、800mg/L及1 000mg/L時，抑制率分別為67.5%、75.3%和79.5%（P＜0.01，vs5-FU）。100mg/L大蒜素連續(xù)作用 3d，對SGC-7901及MGC-803的抑制率分別可達85.2%、96.7%（P＜0.01，vs5-FU）。大蒜素作用后SGC-7901及MGC-803細(xì)胞S期比例有增高趨勢。荷瘤7d局部注射治療組有3只裸鼠瘤體消失，余1只瘤體組織切片可見大量淋巴細(xì)胞聚集，腫瘤血管較少。荷瘤14d局部注射治療組4只荷瘤裸鼠的瘤體生長延緩，生存狀態(tài)較好，瘤體組織切片中可見大片腫瘤組織壞死。因此，得出結(jié)論：大蒜素可能通過直接殺傷胃癌細(xì)胞、提高機體免疫力等方面的綜合作用抑制胃癌細(xì)胞的生長[3]。陳鐵軍等通過檢測人胃癌細(xì)胞系SGC-7901細(xì)胞的增殖抑制率，發(fā)現(xiàn)大蒜素可使人2種胃癌細(xì)胞株SGC-7901和BGC-823細(xì)胞增殖明顯受到抑制，細(xì)胞周期阻滯于G2/M期，因此，大蒜素可以作為一種新的M期抗腫瘤藥物[4]。

2.3 肝癌

大蒜素可明顯拮抗苯巴比妥的促癌作用，許多促癌劑或致癌劑可在細(xì)胞及組織誘導(dǎo)下產(chǎn)生氧自由基，而已證實氧自由基對小鼠肝癌具有促進作用，在加入大蒜素后，氧自由基對細(xì)胞的毒害作用可被大蒜素對抗，表明大蒜素對肝細(xì)胞有一定的保護作用[1]。

2.4 結(jié)腸癌

劉揚清等用不同濃度的大蒜素作用于體外培養(yǎng)的LoVo細(xì)胞，倒置顯微鏡下觀察LoVo細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化，采用MTT法檢測大蒜素對 LoVo細(xì)胞的增殖抑制能力，AnnexinV2FITC標(biāo)記流式細(xì)胞術(shù)檢測大蒜素對LoVo細(xì)胞的凋亡抑制率，流式細(xì)胞術(shù)檢測大蒜素對LoVo細(xì)胞周期的影響。結(jié)果顯示，大蒜素可以通過誘導(dǎo)LoVo細(xì)胞的凋亡、細(xì)胞周期的雙重阻滯來抑制其增殖。由此提示，大蒜素在大腸癌的臨床治療中具有潛在的應(yīng)用前景[5]。

3 大蒜素與抗癌藥物的協(xié)同作用

大蒜素與其他抗癌藥物有良好的協(xié)同作用。因此，大蒜素已作為癌癥的輔助治療藥物投入臨床使用。有實驗表明，大蒜素對人肺癌A549細(xì)胞周期有影響，并且與周期特異性抗癌藥物紫杉醇聯(lián)合使用后抗腫瘤作用增強。通過MTT法、流式細(xì)胞儀檢測法，觀察大蒜素與紫杉醇聯(lián)合使用后藥物對細(xì)胞毒活性的改變。結(jié)果說明大蒜素可將肺癌A549細(xì)胞阻滯于G2/M期，大蒜素與紫杉醇聯(lián)合使用有協(xié)同抗腫瘤作用[6，7]。馬銳等就大蒜素與細(xì)胞周期特異性化療藥聯(lián)合應(yīng)用抗腫瘤方面進行研究，將大蒜素與NVB、5-FU、MMC、PDD 4種化療藥聯(lián)合應(yīng)用，觀察細(xì)胞毒活性的改變。在實驗中發(fā)現(xiàn)大蒜素對胃癌BGC-823和胃腺癌SGC-7901 2種細(xì)胞的生長均有明顯的抑制作用，并且大蒜素與作用于G2/M期的細(xì)胞周期特異性化療藥NVB聯(lián)合應(yīng)用時可增強其對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用[8]。此外，還有實驗就大蒜素對人胃癌細(xì)胞系MGC-803細(xì)胞周期的影響及其與周期特異性藥物聯(lián)合使用進行了深入研究。結(jié)果表明，低劑量大蒜素當(dāng)與其M期特異作用抗癌藥物博萊霉素A5、長春新堿聯(lián)合使用時，可使MGC-803和SGC-7901細(xì)胞周期阻滯于M期，具有協(xié)同抗腫瘤作用。在抗白血病K562細(xì)胞的實驗中，Arora等研究發(fā)現(xiàn)，非中毒劑量的DADS增加了長春新堿和長春新堿類藥物的細(xì)胞毒性作用，并通過降低P-糖蛋白的表達水平增強細(xì)胞的敏感性。可見，大蒜素還可作為多藥耐藥性非毒性調(diào)節(jié)劑，在腫瘤化療中與其他藥物聯(lián)合使用[9]。

4 大蒜素對心腦血管系統(tǒng)的作用

4.1 降低血壓

將香菇嘌呤與大蒜素在pH=5的條件下制成混合物，以其制成的制劑在較小劑量下即可降低血壓。日本已應(yīng)用于臨床。Alqkk等也發(fā)現(xiàn)小鼠口服單劑量或多劑量的大蒜含水提取物后，在2～6 h內(nèi)可有效降低血壓。聶曉敏等發(fā)現(xiàn)大蒜素可增加一氧化氮合酶活性，提高體內(nèi)一氧化氮水平，并認(rèn)為大蒜素舒張血管作用正是通過激活一氧化氮合酶及增加一氧化氮水平而實現(xiàn)。體外研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素可通過一氧化氮產(chǎn)生舒張血管作用，并提高血小板內(nèi)及胎盤絨毛膜組織和絨毛膜癌組織中一氧化氮合酶和一氧化氮水平。進一步的體內(nèi)研究也表明，大蒜素的舒張血管作用與增加一氧化氮水平有關(guān)[10]。

4.2 降低缺血心肌耗氧量，保護心肌

心肌缺血后處于缺氧代謝狀態(tài)，降低心肌耗氧量有助于保護缺血心肌。史春志等對培養(yǎng)乳鼠心肌細(xì)胞缺氧P復(fù)氧（APR）損傷模型的實驗顯示，與APR模型組比較，大蒜素預(yù)處理組和缺氧預(yù)處理組乳鼠的乳酸脫氫酶（LDH）和丙二醛（MDA）水平降低，超氧化物歧化酶（SOD）水平則明顯提高，表明大蒜素具有抗心肌細(xì)胞凋亡作用，可減輕心肌細(xì)胞的損傷[11]。

4.3 治療冠心病心絞痛

聶曉敏等將冠心病心絞痛患者隨機分為治療組43例（大蒜素注射液60mg加入 5%葡萄糖注射液500ml靜脈點滴，1次/天，療程10d）和對照組25例（硝酸甘油5mg加入5%葡萄注射液500ml靜脈點滴，1次/天，療程10d），結(jié)果顯示：治療組治療后對心絞痛癥狀有效36例（83.7%），心電圖改變有效25例（58.1%），與對照組比較均無顯著性差異（P＞0.05），治療組總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和載脂蛋白B水平在治療后均比治療前降低，載脂蛋白B水平與對照組治療后比較有顯著性差異（P＜0.05）[12]。李君梅等將符合冠心病HHcy的62例患者隨機分為2組，對照組予以阿司匹林、血栓通等常規(guī)治療，治療組在此基礎(chǔ)上加用大蒜素，觀察2組臨床療效，并檢測治療前后的血漿Hcy水平和IMT。結(jié)果顯示：治療組臨床總有效率93.8%，明顯優(yōu)于對照組（P＜0.05）。治療組治療前后比較，血漿Hcy水平明顯降低，IMT明顯下降，均有顯著性差異（P＜0.05）；治療組治療后血漿Hcy水平明顯低于對照組治療后（P＜0.05）。得出大蒜素是治療冠心病HHcy的有效藥物，其效果可能是通過降低血漿Hcy濃度、減輕動脈粥樣硬化等作用實現(xiàn)的[13]。

4.4 降血脂

張庭廷等探討大蒜素的降血脂作用及其機理，（將50只昆明種小鼠隨機分成5組，即對照組、高脂飼料組（模型組）、大蒜素小、中、大劑量＋高脂飼料組。測定大蒜素對血清甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）以及低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的影響。測定大蒜素對血清卵磷脂膽固醇脂酰基轉(zhuǎn)移酶（LCAT）、心肌脂蛋白酯酶（LPL）、肝脂酶（HL）活性的影響以及體外對肝臟3-羥基-3-甲基戊二酰CoA（HMG-CoA）還原酶活性的影響，進行離體膽固醇微膠粒形成實驗。結(jié)果顯示：大蒜素明顯降低給予高脂飼料小鼠血清TC、TG及LDL-C水平，提高HDL-C含量，且作用與大蒜素劑量呈正相關(guān)。大蒜素可升高血清LCAT、心肌LPL和HL活性，并在一定程度上降低肝臟HMG-CoA還原酶活性。大蒜素體外實驗可抑制膽固醇微膠粒的形成。由此得出結(jié)論：大蒜素有顯著的降血脂作用，其機理一方面可能是促進了脂蛋白之間的代謝與轉(zhuǎn)化，另一方面可能是因為抑制了腸道膽固醇的吸收，減少了肝臟膽固醇的合成，促進了肝臟甘油三酯的分解[14]。

5 大蒜素抗感染作用

大蒜素片劑臨床用于治療菌痢、腸炎效果顯著，對滴蟲性陰道炎有很好的治療作用。大蒜素片治療大葉性肺炎、百日咳、白喉、急性闌尾炎、化膿性軟組織感染、肺結(jié)核、傷寒、鼻炎等都有較好的效果。大蒜素與NaHCO3合用，對新生兒鵝口瘡有一定的預(yù)防作用。大蒜素還有抗真菌、抗霉菌作用，臨床用于治療隱球菌腦膜炎、肺部及消化道霉菌感染，白色念珠菌引起的小兒消化不良、頭癬。據(jù)臨床報道，大蒜素與二性霉素B聯(lián)合用藥可治療霉菌性角膜炎。大蒜素與二性霉素B及酮康唑合用治療CAPD霉菌性腹膜炎，副作用低，不易產(chǎn)生耐藥性，對各種細(xì)菌或霉菌感染均有效[15]。大蒜素是天然廣譜抗生素，臨床用于治療肺部和消化道的真菌感染、隱球菌性腦膜炎等。其對流感病毒、單純皰疹病毒等也有一定殺滅作用[16]。大蒜素治療念珠菌性陰道炎總有效率98.2%，效果滿意[17]。

6 大蒜素抗氧化、延緩衰老作用

（1）劉浩、崔美芝、董娟將雄性20月齡Wistar大鼠40只分成4組：對照組（喂基礎(chǔ)飼料），大蒜素大、中、小劑量組（喂基礎(chǔ)飼料加大蒜素60、40、30 mg/（kg·d）連續(xù)喂養(yǎng)4 w。得出大蒜素對大鼠外觀的影響。從外觀看，對照組大鼠皮毛稀疏、精神渙散；大蒜素各組大鼠毛色順滑、精力充沛。大蒜素對大鼠血清（MDA、SOI）的影響，得出大蒜素能降低老齡大鼠血清 MDA含量（P＜0.01），升高老齡大鼠血清 SOD活性 ，與對照組比較有顯著性差異（P＜0.05，＜0.01）。又做果蠅生存試驗，結(jié)果說明大蒜素延長了果蠅的半數(shù)死亡時間、平均壽命、最高壽命。研究證明大蒜素具有抗氧化和延緩衰老功能[18]。

（2）張庭廷、劉愛民、劉錫云進行的大蒜素口服液抗氧化及延緩衰老作用的試驗研究證明，隨著增齡，體內(nèi)的自由基清除酶（SOD）與脂質(zhì)過氧化物清除酶（GSH-Px）活力均顯著下降，體內(nèi)自由基的產(chǎn)生與消除失去平衡，使生物膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化以及脂質(zhì)過氧化物等在體內(nèi)堆積，破壞了生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致細(xì)胞慢性損傷和衰老，特別是體內(nèi)主要臟器心、肝、腦細(xì)胞等最易受累。張庭廷等試驗觀察到昆明種小鼠確有隨年齡增加抗氧化酶呈遞減趨勢，LF與MDA則呈遞增趨勢，而大蒜素口服液能夠顯著提高7月齡小鼠全血中SOD與GSH-Px的活性，降低心、肝、腦組織中LF和MDA含量[19]。

7 大蒜素對四氯化碳引起的肝細(xì)胞損傷有保護作用

四氯化碳進入機體后產(chǎn)生自由基引起膜脂質(zhì)過氧化，使膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性被破壞，從而引起細(xì)胞中毒死亡。大蒜素對CC14誘發(fā)小鼠肝損傷引起血清GPT和MPA水平的升高均有明顯的抑制作用。減少自由基產(chǎn)生抑制膜的脂質(zhì)過氧化物，從而維持肝細(xì)胞膜的完整性，減少酶的溢出。大蒜素可阻制小鼠肝組織內(nèi)GSH耗竭及GST下降，增強肝臟的解毒功能，從而對肝臟乃至整個機體起保護作用[20]。

8 大蒜素具有殺菌防霉、改善環(huán)境作用

大蒜素分子中的活性基團是硫醚基（S-O-S），其二硫醚和三硫醚能透過病原菌的細(xì)胞膜進入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，其氧原子與細(xì)菌生長繁殖所必需的半胱氨酸分子中的巰基相結(jié)合，使細(xì)菌缺乏半胱氨酸，不能進行生物氧化，破壞細(xì)菌正常的新陳代謝，從而有效抑制細(xì)菌的生長和繁殖。對金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏菌、變形桿菌、大腸桿菌、肉毒梭菌、黃曲霉、黑曲霉、產(chǎn)朊假絲酵母、啤酒酵母等污染食品的微生物都有抑菌和殺菌作用。同時由于大蒜素對巰基的氧化以及和巰基化合物發(fā)生競爭性抑制作用，破壞真菌的巰基酶，阻斷其脂質(zhì)合成和新陳代謝，能有效殺滅白色念珠菌和黃曲霉、黑曲霉、煙曲霉等霉菌[21，22]。添加大蒜素能有效防止飼料霉變，延長飼料的貯存期，可替代飼料中的防霉劑；同時能明顯抑制食品上霉菌的生長，延長食品的保鮮期，其作用強度相當(dāng)于甚至強于苯甲酸和山梨酸等化學(xué)防腐劑[23]。

大蒜素在體內(nèi)酶的作用下轉(zhuǎn)變成大蒜辣素，隨尿排出后進入糞坑，可阻止成蠅在糞上繁殖，抑制蠅蛆和螨的生長，減少蚊蠅對動物的騷擾，減少疾病傳播；還能減少糞氨的產(chǎn)生量，有效改善舍內(nèi)的空氣質(zhì)量，從而改善周圍環(huán)境[9]。

綜上所述，大蒜素以其具有多種生物學(xué)功能、優(yōu)良的保健作用和顯著醫(yī)療效果，在人體內(nèi)無殘留、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，已經(jīng)日益引起人們的廣泛關(guān)注。但由于大蒜具有臭味，易發(fā)生褐變，長期飼喂蒜產(chǎn)品會引起肉、蛋、奶帶有蒜臭味等諸多因素制約，大蒜的應(yīng)用受到一定限制；同時大蒜素很不穩(wěn)定，在適宜條件下（如遇熱、加堿）易被氧化分解而產(chǎn)生多種有揮發(fā)性的烯丙基硫化物，從而減弱或喪失其功效。蘇桂蘭等在動物實驗中發(fā)現(xiàn)大蒜素注射液快速靜脈推注可致動物發(fā)生一過性休克。進一步實驗證實，高濃度大蒜素或大蒜的其他成分對離體灌流心臟有直接刺激作用，使心跳減慢，收縮力減弱，直至心臟停搏，隨著濃度被灌流液稀釋，心搏恢復(fù)。另外，大蒜注射液在相同抑菌濃度下，對心臟的刺激作用遠(yuǎn)小于大蒜素注射液，其原因是大蒜注射液在制備時因采用蒸餾法，成品又經(jīng)流通蒸氣滅菌等熱因素的影響，抗菌作用已很低，故對心臟毒性也小，大蒜實驗液制備過程避免了熱因素的影響，保存了其抗菌效果，且對心臟毒性較大蒜素注射液為低。大蒜實驗液致心臟停搏的最小濃度是3.919 u/ml，隨大蒜實驗液被灌流液稀釋，濃度降低，心跳可恢復(fù)，而大蒜素注射液最小致心臟停搏的濃度為0.174 u/ml，停搏后隨大蒜素注射液被灌流液稀釋，濃度降低，心臟無恢復(fù)搏動的能力，可見大蒜素注射液對心臟的毒性高于大蒜實驗液及大蒜注射液。臨床上應(yīng)用該類制劑時，應(yīng)注意其對心臟的毒副作用，尤其是心功能不全的患者[24]。

大蒜素具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。目前對大蒜素穩(wěn)定性及各種功效及作用機理正成為新的研究熱點，其必將推動大蒜素的工業(yè)化應(yīng)用和發(fā)展。

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