大蒜素預防心肌缺血分子機制的進展

蘇彥文，張鳳榮，蘇彥斌*

(1．吉林化工學院 教務處，吉林 吉林132022;2．吉林省食品藥品檢驗所 化學室，吉林 長春130033)

大蒜素(二烯丙基三硫化物)為大蒜活性組分，源于百合科蔥屬植物大蒜的鱗莖，微溶于水，溶于乙醇、苯、乙醚等有機溶劑．大蒜素具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗心肌缺血、抗衰老和提高免疫能力等作用．雖然大蒜素［1］提取及其應用的相關研究十分活躍，作用機制研究不斷深入，新型制劑不斷完善和更新，但是根據有關文獻記載，大蒜素自身潛力一直沒有得到充分發揮，分析原因主要源于作用機制的制約．

化學結構及其變化是藥物作用的基礎，大蒜中二烯丙基基團、有機多硫結構和亞砜基團可以調控與心肌缺血密切相關的醛基，產生抗心肌缺血作用．2008年以來，美國科學家Mochly-Rosen，D．研究證實了乙醇激活和移位 ε-蛋白激酶 C(Epsilon protein kinase C，εPKC)于心肌線粒體(Mitochondria)，活化乙醛脫氫酶-2(Aldehyde dehydrogenase，ALDH2)，降低醛類含量水平，產生抗心肌缺血的分子過程，在研究機制上凸顯了創新和突破［2］．大蒜素分離純化和化學合成簡單，技術成熟，乙醇具有良好溶解大蒜素特性，為制備大蒜素醇溶制劑提供了可能性、可行性和可操作性．針對預防心肌缺血，挖掘大蒜素自身潛在應用價值，開發新型藥物制劑具有重要現實意義．

1 大蒜素提取、分離和檢測

大蒜素作為一種單體化合物，微溶于水，易溶于乙醚、乙醇、乙酸乙酯等有機溶劑．采用乙醚萃取法、水蒸氣蒸餾法、有機溶劑提取法、超臨界CO2萃取法等多種提取技術，已經成功提取出大蒜素純品．提取物主要為含硫有機化物和皂苷類成分．含硫化合物分為脂溶性和水溶性，脂溶性硫化合物有較強抗腫瘤活性，水溶性有較強的降脂作用．通過提取的酶解溫度、pH、時間、水量和離心pH的分析，最佳提取條件是酶解溫度25℃，pH 7．0，時間 60 min，水量 100 mL，離心 pH 3．2，二次萃取可以顯著減少產物流失［3］．采用氣相色譜法(GC)［4］、氣相色譜-質譜聯用法(GC-MS)［5］、高效液相色譜法(HPLC)［6］、定硫法［7］和分光光度法［8-9］檢測二烯丙基三硫化物(醚)、二烯丙基二硫化物(醚)、烯丙基甲基三硫化物(醚)、烯丙基甲基二硫化物(醚)的方法日漸成熟．

2 大蒜素預防心肌缺血效應及其分子機制

大蒜素具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗心肌缺血、抗衰老和提高機體免疫效應，其預防心肌缺血作用一直受到國內、外學者高度關注．大蒜素的急性、亞急性和慢性毒性非常低，口服生物利用度高．大蒜素的前體烯丙基半胱氨酸(S-allyl cysteine，SAC)是大蒜水溶性主要有效成分，與抗心肌缺血密切，具有潛在藥用價值，但研究文獻報道較少．

大蒜素的抗心肌缺血作用歷史可謂源遠流長，效應十分確定．在分子水平上，表現為對心肌細胞膜的鈉通道激活態和失活態均具有調控，以失活態為主，特別是對除極病損細胞鈉通道具有較高親和力［10］．大蒜素通過磷脂膜和紅細胞膜轉運到細胞內，與巰基(Sulfhydryl，-SH)化合物相互作用，產生效應［11］．烯丙基半胱氨酸抗心肌缺血與抗氧化、清除自由基、降低膽固醇和一氧化氮(Nitric oxide，NO)小分子信號轉導調節有關．

在作用效應和分子機制等方面，廖奕華等研究表明:大蒜素對家兔心肌缺血具有劑量反應依賴性保護作用，在服用劑量為24 mg·kg－1時，療效最佳［12］．大蒜素抗心肌缺血效應的劑量反應關系提示:適宜濃度是產生最佳療效的前提，必須選擇適宜溶劑才能達到最佳療效．乙醇作為首選溶劑源于良好穩定性，高效性和傳統性的乙醇提取大蒜素方法．鑒于人體對乙醇中等耐受和醛基代謝產物的堆積，機體自身具有精確的反饋調節機制，乙醇羥基可能成為有效調節因子參與調控醛基的基本過程［13］．乙醇反饋調節醛基是在線粒體相關酶參與下發生的，例如:乙醛脫氫酶-2(Aldehyde dehydrogenase，ALDH2)與該反應密切關聯．ALDH屬于人體線粒體消除毒性醛基的關鍵酶，分布在線粒體基質，主要參與乙醇代謝過程．ALDH功能失調與包括心血管疾病在內多種疾病關系密切．研究顯示:ALDH功能失調與人體老化過程相聯系．流行病學研究結果表明:正常機體內不同細胞的ALDH水平和活力與正常人體的易發病理傾向有關，可能引導正常人體發生特定疾病，包括心肌缺血等老年化疾?。谡Ｐ募〖毎⒘炕钚匀┗c功能蛋白質結合形成加合化合物，不會導致正常心肌細胞損害和心臟功能異常，主要由于ALDH代謝毒性醛基，成為無毒代謝產物而解毒．但在病理性心肌缺血發生時，心肌細胞的ALDH水平和活力均顯示低下［14］，超過機體自身調控能力，發生急性或慢性心肌缺血，對人體生命造成嚴重危害．因此，建立心肌細胞的ALDH水平和活力為目的動物醛基模型［15］，結合應用新型藥理學工具，以醛基作為潛在藥物分子靶標［16］，乙醇為大蒜素溶劑，研究醇溶大蒜素經由醛基的含量和結構調控，探索抗心肌缺血分子機制，具有十分重要價值，體現良好藥物研發前景．

賈海忠等研究顯示:大蒜素顯著降低心肌細胞耗氧量，具有預適應性保護作用，避免過度心肌缺血［17］．李格等實驗研究證實:大蒜素具有提高超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和全血谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-Px)活性，減少血漿內皮素(Endothelin)水平效應［18］．硫化氫(Hydrogen sulfide，H2S)可以源于大蒜素，H2S研究推動了大蒜素轉化機制的深化．劉芳等實驗研究證實:在心肌缺血時，H2S增強線粒體ATP酶、SOD、GSH-Px活性，降低線粒體脂質過氧化水平，對大鼠心肌缺血產生保護效應［19］．楊海扣等實驗研究:外源性H2S處理，減輕大鼠心肌缺血，與抑制線粒體通透性轉換孔的開放有關［20］．高琴等檢測表明:ALDH-2在心肌缺血后表達增強，發揮心肌保護作用［21］．劉建勛綜述了當心肌缺血時，線粒體病理損傷、保護途徑、穩態變化和惡性循環特征，表明線粒體是心肌缺血損傷的重要靶點［22］．

3 乙醇抗心肌缺血作用機制及其制約因素

適量乙醇(Ethanol，Et-OH)對心肌缺血具有保護作用．流行病學研究顯示:小到中劑量乙醇與心肌缺血呈現明顯負相關［23-27］;當心肌梗塞時，適量乙醇明顯降低總體死亡率［24］．然而，快速給予乙醇卻不能產生抗心肌缺血作用［28-30］．

2008 年以來，Mochly-Rosen，D．［31］研究證實乙醇可以激活和移位ε-蛋白激酶C到心肌線粒體內膜，導致醛脫氫酶-2活化，降低醛類含量水平，產生抗心肌缺血效應［2］．同時，闡明了乙醇保護心肌缺血的前提條件是:心肌缺血已經發生、適量乙醇(0．5 g·kg－1)和恰當給予時間(30 ～60 min)．

線粒體作為心肌缺血亞細胞靶標，隨著年齡增加，心肌缺血發生率提高，線粒體對心肌缺血敏感度提高［32］．心肌缺血作為線粒體脂質過氧化的后果，4-羥基壬烯醛(4-hydroxy-nonenal，4-HNE)作為線粒體脂質過氧化新穎指示劑，成為目前研究的熱點［33］．根據醇醛縮合反應基本特點，作用靶點可能限定于乙醇羥基(-OH)和不飽和醛基(-CHO)，體現醇對醛的普遍生物反應機制，這是乙醇心肌生物保護的潛在機制［34］．

結合大蒜素可以良好的溶解在乙醇中，經心肌線粒體酶作用，調控不飽和醛含量，產生預防心肌缺血效應，挖掘了大蒜素潛在價值，拓展了大蒜素醇溶制劑的研發領域．

4 乙醇作為大蒜素制劑溶劑，挖掘了大蒜素的應用價值

大蒜素藥物制劑分兩大類:保健品類，主要包括粉劑、油劑、酒劑、淋浴液、護膚露、護發生發水等;藥物類，主要包括片劑、粉劑、注射液、膠囊和糖漿等．目前，大蒜素劑型［35］研發推陳出新，更新周期縮短趨勢漸顯．徐巍等［36］以生物降解聚氰基丙烯酸正丁酯為載體材料，采用乳化聚合法制備大蒜素納米粒，與注射液組相比，大蒜素的聚氰基丙烯酸正丁酯納米粒消除半衰期顯著延長，同時，納米顆粒體現了獨特的靶向性．

大蒜素調控線粒體不飽和醛基預防心肌缺血，提供了大蒜素溶于乙醇產生抗心肌缺血效應的有效途徑和方法．體現三個方面潛在應用前景:首先，在研發抗心肌缺血新藥劑型過程中，奠定了大蒜素溶于乙醇產生預防效應的基礎;其次，推進大蒜素聯合乙醇共同調控基于細胞增殖和分化的抗癌過程，例如:抗誘導腦膠質瘤的不飽和醛，調控不飽和共軛雙鍵(C C—C C)和甲基(-CH3);第三，鑒于大蒜素源于隸屬蔥科屬植物的大蒜、蔥和韭菜，這些植物在成熟收成期有大量廢棄物含有大蒜素等多硫化物，沒有得到有效利用，如果大力開發，適當處理，可以產生高附加價值產品，一方面，開發預防心肌缺血的新型醇溶制劑，由于乙醇廣泛的溶解性能，既能溶解有機化合物發揮新型醇溶制劑的特有功效，又要注意乙醇有效溶解無機物，增加雜質含量的缺點;另一方面，開發具有應用前景，低要求限制，消除各種材料中醛基的高附加值環保產品．

5 大蒜素醇溶制劑的發展前景

大蒜素來源廣、結構簡單、易合成，結合大蒜素和乙醇協同效應，以乙醇為溶劑，大蒜素中有機多硫分子和溶劑乙醇中羥基分子相互作用，充分發揮聯合預防心肌缺血作用，最大限度發揮大蒜素的作用效應，為研發大蒜素醇溶制劑提供有效數據支撐．

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