食物中植物甾醇生理活性及藥理作用研究進展

任建敏

（重慶工商大學環境與生物工程學院，重慶400067）

食物中植物甾醇生理活性及藥理作用研究進展

任建敏

（重慶工商大學環境與生物工程學院，重慶400067）

甾醇是人與動、植物細胞膜的重要組成成分，植物甾醇對維護健康和預防慢性病起著非常重要的作用。本文結合甾醇化學結構的差異，分析植物甾醇對人體的生理活性，介紹我國居民常見植物性食物中的主要植物甾醇，重點概述近年來植物甾醇藥理作用的研究進展，以促進人們形成良好的膳食習慣。

甾醇，植物甾醇，生理活性，藥理作用

食物是指食用并經消化吸收后，以供機體生命活動所需能量或調節生理機能的物質，人類食物按來源主要包括動物性、植物性和微生物性三大類。甾醇是各類食物中重要的生理活性分子，也是一切真核生物（人、動物、植物）細胞膜的重要組分，參與重要的生命活動，被譽為生命的“鑰匙”[1]，因其呈固態又稱固醇。人們最熟悉、研究最多的是動物甾醇，又稱膽甾醇，即膽固醇，主要存在于人和動物的腦、脊髓、肝臟及血液中[2]。

人體膽固醇有內源性和外源性，外源性膽固醇是通過攝取動物性食物獲得。適量的膽固醇對細胞膜通透性、細胞正常代謝、維持大腦細胞或神經元之間的通訊傳導以及人體甾體激素合成等，起非常重要的作用[3]。食物中植物甾醇，廣泛存在于蔬菜、水果等各種植物性食物的根、莖、葉、果實和種子細胞中，主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇等[4]，是人體不能合成的。因其化學結構與膽固醇細微差異，使其在人的生命活動中，具有很多膽固醇所沒有的、有利人體健康的生理活性與藥理作用，如抗氧化、抗衰老、調節人體甾體激素、抑制腫瘤、降血脂、抗菌消炎、抗潰瘍、抗動脈粥樣硬化、抗神經性退化等[4-5]，已被廣泛應用于功能食品、保健品、制藥等行業，并受到市場青睞。

隨著社會發展與人民生活水平提高，攝入動物性食物過多等原因造成的肥胖癥、心腦血管疾病、糖尿病、腫瘤等慢性病困擾人類健康。同時，人口老齡化與環境污染等，也對人類健康構成了嚴重威脅[6-7]。因此，合理的膳食結構與食物多元化，對人體健康和預防疾病尤為重要。

1 植物甾醇化學結構及其生理活性

植物甾醇化學結構與膽固醇類似，都含有氫化程度不同1，2-環戊烷并菲甾核，歸屬于四環三萜類天然產物[8-9]，C-3位連接有羥基，多數甾醇C-5位有雙鍵，C-17有由8～10個碳原子構成的側鏈。膽固醇結構見圖1（a），植物甾醇C-24有甲基或乙基見圖1（b，c，d，e），部分植物甾醇C-22為雙鍵如菜籽甾醇與豆甾醇等見圖1（d，e）[4]。從食物中攝取的植物甾醇，因化學結構與膽固醇僅C-24上支鏈及C-22有無雙鍵的不同，導致了它在人體生命活動中具有如下生理活性。

與膽固醇一樣，C-3位羥基是重要的活性基團，在生物體酸堿介質與酶等作用下，與生物體中磷脂、葡萄糖、脂肪酸等發生專一性反應，形成各種與膽固醇衍生物類似的生物活性物質，如甾醇脂肪酸酯、甾醇阿魏酸酯（谷維素）（圖1f）、甾醇葡萄糖苷（強心苷）（圖1g）、酰基甾醇葡萄糖苷、甾醇糖苷生物堿等[4，10]；C-24基團位阻與C-3羥基結構，使其具有降膽固醇[11]、促進脂肪分解[5]等作用，從而抑制人體因從食物中攝取膽固醇、甘油脂肪酸混脂（是動物脂肪與植物油的主要成分）過高，所引發肥胖癥、冠心病、動脈粥樣硬化等疾病[12-13]；C-24叔碳抗氧化能力更強，能清除體內活性氧簇（ROS）、阻斷細胞膜脂肪酸鏈氧化降解等，以抑制炎癥、衰老、腫瘤、神經性退化等[5，14-15]慢性病；也有甾體藥物如氫化可的松（圖1h）等具有調節甾體激素合成等重要作用[14-15]。

圖1 甾醇與甾醇衍生物化學結構式Fig.1 Chemical structure of major sterols and some compounds

2 我國居民膳食中常見植物性食物主要植物甾醇及含量

隨著植物甾醇對人體生理活性的不斷被認識，一些研究者相繼開展了部分植物性食物植物甾醇含量的分析[4，16]。韓軍花等[17]針對我國居民的膳食習慣，按植物油、谷、豆、蔬菜、水果、堅果、薯等7大類，應用氣相色譜法，對160余種植物性食物進行了測定。

2.1 植物油類

玉米胚芽油、大豆油、花生油、菜籽油、芝麻油等均含有植物甾醇，其中玉米胚芽油中植物甾醇含量最高，總含量超過了1000 mg/100 g，其次是菜籽油和芝麻油。多數植物油中以β-谷甾醇為主，其含量在56.4%～81.2%之間。

2.2 谷類

胚芽、麩皮和胚乳中含量最高[18]。小麥面粉中植物甾醇含量在47～86 mg/100 g之間，β-谷甾醇占總甾醇的50%以上。加工越精細，植物甾醇含量越低。

2.3 豆類

植物甾醇的含量比谷類稍高，各甾醇所占的比例接近。

2.4 蔬菜類

按鮮重計，油麥菜、豇豆、大蔥、胡蘿卜、香菜等蔬菜中植物甾醇含量較高，總含量為18.17～31.15 mg/ 100 g。另有文獻[4]報道，西蘭花、花椰菜、萵苣等，植物甾醇含量達50 mg/100 g。

2.5 水果類

橙、桔子、芒果、山楂等水果中植物甾醇含量較高，總含量超過20 mg/100 g。

2.6 薯類

馬鈴薯和紅薯是我國居民膳食中的主要薯類，植物甾醇含量平均值為8.43 mg/100 g。

2.7 堅果和種子類

開心果、黑芝麻、核桃仁、葵花籽、松子、腰果、花生、杏仁等，植物甾醇含量較高，總含量在156.81～481.70 mg/100 g之間，以β-谷甾醇為主。

除此，我國保健食品較常見的40多種中草藥[19]，如柏子仁、杜仲、女貞子、桑白皮、車前子等均含較高的植物甾醇，總量均超過200 mg/100 g，大部分以β-谷甾醇為主。

以上植物性食物，是祖先經千百年生活實踐流傳下來，是人類的瑰寶。其中除含豐富的人體生命活動所需碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素、無機鹽等營養外，高含量植物甾醇等活性成分，可以抑制與預防疾病、促進人體健康，已引起世界各國相關研究者的高度關注。

3 植物甾醇的藥理作用

從上世紀50年代Pollak等[20]，發現谷甾醇能顯著降低人血漿中膽固醇，此后掀起了對植物甾醇藥理作用的大量研究，取得了如下進展。

3.1 抗炎癥作用

Backhouse等[21]用β-谷甾醇、豆甾醇、豆甾烯醇、豆甾烷醇和β-谷甾醇葡萄糖苷的混合物，局部外用，發現可抑制12-O-十四烷酰佛波乙酸酯（TPA）誘導的大鼠耳腫脹。Valerio等[22]得出β-谷甾醇對脂多糖（LPS）誘導的J774A1巨噬細胞，在提高抗炎因子IL-10活性的同時，也增強酪氨酸磷酸酶（SHP-1）活性，減小促炎因子和趨化因子活性，抑制NF-kB因子向細胞核遷移。Loizou等[23]發現β-谷甾醇對TNF-α誘導的人大動脈內皮細胞（HAEC），除阻止U937細胞與其鍵合，也抑制血管細胞粘附分子1（VCAM-1）和細胞間粘附分子1（ICAM-1）表達，減弱NF-kB p65磷酸化，提示β-谷甾醇有抗內皮細胞炎癥與護心肌作用。β-谷甾醇葡萄糖苷也有強的抑制TNF-α、IL-1β和IL-6炎癥因子作用[24]。β-谷甾醇還具有抗過敏性哮喘活性，提高潮氣量，降低呼吸頻率，抑制TNF-α，IL-4和IL-5，防護肺組織氣道炎癥[25]。β-谷甾醇還可通過強的抗氧化活性，猝滅人體產生的ROS，經嗜酸粒細胞滲濾等緩和炎癥[26]。

很多研究[27-29]得出，炎癥是許多慢性病如肥胖、高血壓、動脈粥樣硬化、癌癥、老年癡呆癥等發病的根源。

3.2 抗癌作用

Raicht等[30]給大鼠飼喂0.2%β-谷甾醇，28周后發現甲基亞硝脲誘導的結腸癌的發生率降低39%，表明β-谷甾醇可以抑制結腸癌的發生。Choi等[31]研究β-谷甾醇誘導人結腸癌細胞HT116凋亡的機制得出，β-谷甾醇可誘導激活HT116細胞中的caspase-3和caspase-9，促進細胞色素C從線粒體向細胞質釋放，提高促凋亡基因Bax，抑制細胞凋亡抑制劑-1（cIAP-1）和抑凋亡基因Bcl-2的表達。Awad等[32]發現，β-谷甾醇抑制結腸癌細胞HT-29增殖，對細胞膜的磷脂濃度并無影響，其抑制作用是通過影響膜磷脂的信號轉導通道實現。Awad等[33]又研究了β-谷甾醇抑制人乳腺癌細胞，是其參與調節細胞生長和凋亡過程中的兩條重要途徑，激活MAPK途徑，抑制甲羥戊酸途徑羥甲戊二酰COA（HMG-COA）還原酶活性，減少膽固醇生物合成，從而抑制癌細胞生長，誘導癌細胞凋亡。Kassen等[34]在人前列腺癌細胞培養液中，加入β-谷甾醇，發現可誘導TGF-β1與蛋白激酶-α（PKC-α）的表達與分泌。β-谷甾醇能滲入細胞膜中，改變細胞膜流動性，抑制雄性激素敏感的人前列腺癌細胞增殖，誘導癌細胞凋亡，提高凋亡速率[35]。張忠泉等[36]研究β-谷甾醇對人肝癌HepG2細胞的抑制作用，發現是通過線粒體途徑及膜死亡受體途徑誘導細胞凋亡。王莉等[37]發現β-谷甾醇能降低子宮頸癌細胞SiHa細胞微管蛋白α和微管相關蛋白2的表達，并抑制SiHa細胞內微管的聚合，提示β-谷甾醇有天然抗腫瘤藥物紫杉醇及類似物紫杉特爾的抗微管作用[38]。β-谷甾醇與它莫西芬或腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）結合，可作為乳腺癌潛在的預防與治療劑[39]。

除此，植物甾醇及衍生物對纖維肉瘤細胞、肺癌細胞、腎癌細胞、食管鱗狀癌細胞等均有明顯的抑制作用[40]。

流行病學研究表明，膳食中植物甾醇攝入量，特別是β-谷甾醇與結腸癌、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌和肺癌等癌癥的發生呈負相關，如食用高植物性和低動物性食物的亞洲人群，比食用低植物性和高動物性食物的西方人群癌發病率低，素食者癌發病率更低[41]。

3.3 抗高血脂

高血脂是血漿總膽固醇（TC）、甘油脂肪酸酯（TG）、脂蛋白膽固醇（LDL-C、HDL-C）成分超過正常標準，是導致腦卒中、冠心病、心肌梗死、心臟猝死等重要的危險因子。高血脂還可引發動脈粥樣硬化、高血壓、癌癥、膽結石、眼底出血、高尿酸血癥、胰腺炎，加重脂肪肝、老年癡呆等疾病[42]。

陳茂彬等[43]發現，植物甾醇酯能顯著降低高血脂小鼠的血清TC和LDL-C水平，減小動脈硬化指數，對小鼠高脂血癥和動脈硬化具有較好的預防作用。Raicht等[44]研究得出，喂養了植物甾醇的大鼠膽固醇吸收率降低。Jones等[45]持續3周給高脂血癥患者，攝入相當于1.84 g/d植物甾醇的人造奶油，發現植物甾醇具有顯著的降血脂作用，特別是TC與LDL-C明顯降低。Law等[46]報道，服用2 g/d甾醇酯可使心臟病發生率下降約25%。

植物甾醇脂化能力弱，在腸道的吸收率遠低于膽固醇[5]。膳食攝入的植物甾醇，少量進入血液、肝和其他組織，對主要內臟組織無明顯負作用；進入血液的植物甾醇，盡管提高了機體合成膽固醇的補給，但膳食中大量的植物甾醇，在腸道內參與膽固醇空間競爭，控制與減小膳食中攝入過多的膽固醇進入血液，并隨未吸收膽固醇經腸道細菌轉化，形成系列代謝產物如糞甾醇等經大便排出[47]。這有利于抑制腸細胞生長速率、清除腸道產生的ROS、提高腸粘膜免疫[48]等，從而預防與抑制結腸癌等[41]疾病。

β-谷甾醇是治療高膽固醇血癥有效的藥劑[49]，除能降低膽固醇小腸吸收，還能通過抑制膽固醇合成酶HMGCoA的表達，減小機體膽固醇合成[50]。β-谷甾醇衍生物如棕櫚酸酯和葡萄糖苷，能有效抑制平滑肌細胞增生與血小板凝聚，這可用于預防與治療動脈粥樣硬化等[51]疾病。

β-谷甾醇與苯扎貝特聯用，是治療小孩嚴重家族性高膽固醇血癥安全有效的方法[52]。β-谷甾醇與降血脂藥新伐他丁聯用，可明顯抑制膽固醇的生物合成，且抗氧化能力更強，能減少體內ROS量高達73%。也許與混合物組分清除自由基、上調對氧磷酶-2、激活還原型谷胱甘肽等有關。因此，β-谷甾醇與新伐他丁混合制劑，可減少巨噬泡沫細胞的形成和動脈粥樣化[53]。

3.4 抗糖尿病

在口服葡萄糖耐量實驗中，β-谷甾醇與其葡萄糖苷，均能提高空腹血漿胰島素水平，降低空腹血糖，且β-谷甾醇葡萄糖苷強于β-谷甾醇[54]。Gupta等[55]對鏈脲霉素誘導的大鼠糖尿病模型，各組口服β-谷甾醇10、15、20 mg/kg，21 d后發現，除提高胰腺細胞胰島素與抗氧化劑量、減小硫代巴比妥酸反應底物，也降低了血糖、一氧化氮、糖化血紅蛋白。有趣的是，β-谷甾醇能提高脂肪細胞對葡萄糖的吸收，刺激分化的脂肪前體細胞生成脂肪細胞，同時也有引起脂肪分解的作用，這種誘導脂解作用，受胰島素和腎上腺素的影響不大。提示β-谷甾醇促進脂肪細胞葡萄糖的吸收，與GLUT4基因從頭合成無關，而脂解作用與下調Akt和PI3K基因有關。β-谷甾醇對葡萄糖吸收、脂肪合成與脂肪分解等獨特作用，說明β-谷甾醇除能預防糖尿病外，還可用于治療肥胖與控制體重等[56]。

3.5 抗神經退行性疾病

神經退行性疾病是一組以原發性神經元變性為基礎的神經系統疾病，主要包括阿爾茨海默氏病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Pakinson’s disease，PD）等。導致神經元變性的主要因素有線粒體功能不良、自由基和氧化應激反應等[57-58]。

膳食中的植物甾醇能通過大腦血流屏障，貯積在腦細胞膜。Shi等[59]在原代培養的HT22海馬神經元細胞中，用羥丙基環糊精為載體，加入β-谷甾醇，得出β-谷甾醇能阻礙葡萄糖氧化酶誘導的氧化應激和脂質過氧化，提高磷脂酰肌醇激酶（PI3K）活性，上調雌激素受體拮抗劑抑制糖原磷酸化酶-3β（p-GSK3β）表達。β-谷甾醇進入線粒體，通過提高線粒體內膜流動性，提高線粒體跨膜電位和ATP量，從而減少神經元的凋亡[60]。

腦內β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊沉積和神經纖維纏繞成團，引起線粒體結構和功能損傷，是神經退行性疾病的病理之一[58]。β-谷甾醇可通過調節腦細胞膜膽固醇的動態平衡，抑制由膽固醇所產生的Aβ。Aβ與線粒體蛋白結合，使ROS量增加，植物甾醇的抗氧化能力，能阻止脂質過氧化，猝滅或抑制ROS產生，進而降低氧化應激引起的鈣超載和神經元損傷。因此，富含β-谷甾醇的食物，可預防神經退行性疾病如老年性癡呆癥（AD）等[59-61]。

3.6 其他

植物甾醇有類激素功能，在人體內能調節甾體激素，但卻無激素的副作用。還有皮膚保健、美容等功效，特別是β-谷甾醇對皮膚具有很高滲透性，能促進皮脂分泌，保持皮膚濕潤和柔軟[9]。

4 結論

植物性食物是人類食物重要的組成部分，其主要活性成分植物甾醇具有預防與抑制衰老、糖尿病、腫瘤等慢性病，是人類健康的衛士[62-63]。因此，養成食物多樣、粗細與葷素搭配的膳食習慣，注意膳食平衡，適當偏重植物甾醇高的植物性食物，如五谷、蔬菜、水果等，對于維護健康、延年益壽，大有裨益。

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The bioactivities of the phytosterols in foods and their pharmacological actions

REN Jian-min
（Environment and Biological School，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

Sterols are an essential component of cell membrane of both the animal and plant cell.Phytosterols in plant food play a significant role in the maintenance of healthy and the prevention of chronic diseases.In this paper，the relationship between chemical structures and bioactivitie is summarized.Phytosterol contents in Chinese plant food are introduced and their pharmacological actions are mainly expounded so as to guide the promotion of people to form a good dietary habits.

sterols；phytosterol；bioactivities；pharmacological actions

TS201.2

A

1002-0306（2015）22-0389-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.072

2015－04－18

任建敏（1964－），男，博士，教授，研究方向：天然藥物化學及藥物制劑的教學與科研工作，E-mail：renjianmn123@sohu.com。