藻藍蛋白對氧化應激相關疾病防治作用的研究進展

劉 琪, 李文軍, 唐志紅, 秦 松, 杜振寧

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藻藍蛋白對氧化應激相關疾病防治作用的研究進展

劉 琪1, 李文軍2, 唐志紅3, 秦 松2, 杜振寧1

(1. 煙臺大學 藥學院, 山東 煙臺 264005; 2. 中國科學院 煙臺海岸帶研究所, 山東 煙臺 264003; 煙臺大學 生命科學學院, 山東 煙臺 264005)

過去的40年, 氧化應激在多種疾病的發生及惡化進程中的重要作用受到廣泛關注。機體受到有害刺激后產生的氧化應激與動脈粥樣硬化、肝炎、肺炎、阿爾茲海默病、白內障等多種疾病的發生有關, 減輕氧化應激來防治以上疾病成為一種新思路。藻藍蛋白作為從藻類中提取的天然產物, 常被用作保健品及食品添加物, 研究發現藻藍蛋白可通過消除自由基、減輕氧化應激防治多種疾病。本文將藻藍蛋白對氧化應激相關疾病的治療或預防作用進行了綜述, 對其應用前景進行展望, 為該活性蛋白的應用提供參考。

氧化應激; 藻藍蛋白; 作用機制

越來越多的研究表明, 氧化應激與多種疾病的發生與發展有關。生活節奏加快、人們壓力增加、環境污染嚴重、居住環境中有害物質增多、接受紫外照射, 及身體的炎癥等, 這些與人們日常生活密切關聯的因素都可以導致體內產生過多的活性氧, 產生氧化應激誘發疾病。氧化應激(oxidative stress, OS)是指機體在遭受有害刺激后, 體內高活性的物質活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)產生過多, 體內的氧化與抗氧化失去平衡, 并傾向于氧化, 可引起DNA氧化損傷、中性粒細胞炎性浸潤、蛋白質異常表達, 從而引發多種疾病[1]。尋找一種可以減輕氧化應激達到防治疾病效果的藥品或功能性食品成為亟待解決的問題。藻藍蛋白(Phycocyanin, PC)是一種多功能的天然產物, 具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等作用[2], 許多研究表明, 藻藍蛋白可通過減輕氧化應激, 在一定程度上減少疾病的發生, 減緩疾病的惡化進程[3]。相對于很多化學藥物, 藻藍蛋白是一種無毒無害的天然產品[4], 是防治氧化應激相關疾病的一種較好的選擇。本文整理了氧化應激可能引起的疾病及藻藍蛋白對其防治作用及機理, 為藻藍蛋白作為功能性食品或藥品在與氧化應激相關疾病中的合理應用提供了參考。

1 氧化應激與疾病

機體在正常的生理條件時, 細胞正常的氧化還原過程會產生一定量的活性氧, 同時也存在一系列的抗氧化物質來保持氧化系統和抗氧化系統的平衡, 機體的抗氧化酶和抗氧化物質包括酶性抗氧化物, 如能消除生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶及谷胱甘肽過氧化物酶; 非酶抗氧化劑如過度金屬蛋白、泛醌還原物及維生素等, 都可清除ROS,從而達到機體氧化系統與抗氧化系統的平衡。氧化應激則是機體的氧化和抗氧化能力失衡, 使得機體組織或細胞內的氧自由基增多或因清除能力降低而導致ROS在組織內或細胞內大量蓄積, ROS的過量累積會引起一系列的氧化損傷導致多種疾病發生(圖1)。機體發生氧化應激后, 會產生多種毒性代謝產物, 如脂質發生過氧化反應的終產物丙二醛(MDA)是一種毒性終產物, 可以引起生命大分子如蛋白質、核酸等發生交聯聚合從而產生細胞毒性, 其含量直接反映體內脂質過氧化的強度和速率, 間接反映了機體清除自由基的能力。

大量研究表明, 在腫瘤、心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病、白內障、老年癡呆等大量疾病的發病過程有明顯的ROS反應增強, 同時氧化應激損傷指標(如血清中MDA)水平顯著升高[5], 因此, 使用高活性、多功能抗氧化劑, 清除ROS、減輕氧化應激反應成為治療多種疾病的新思路[1]。

圖1 氧化應激與多種疾病的關系

2 藻藍蛋白概述及減輕氧化應激反應的關系

藻藍蛋白是一種捕光色素蛋白——廣泛存在于藍藻和紅藻中, 能高效的捕獲光能。螺旋藻藻藍蛋白通常由兩個亞基組成, 亞基的分子質量均在15?kD左右。藻藍蛋白發色團的四吡咯結構類似于動物紅細胞血紅素結構, 肽鏈上共價結合一個開鏈的四吡咯環輔基, 開鏈的四吡咯化合物和脫輔蛋白通過硫鍵結合。螺旋藻藻藍蛋白水溶性強, 在溶液中呈藍色, 在620 nm處有特殊吸收峰, 可以用620280表示其純度[6]。藻藍蛋白除有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等特性, 宋璐非等[7]對天然藻藍蛋白對大鼠的長期毒性進行試驗, 實驗結果證明, 藻藍蛋白無毒性。王雪青等[4]實驗證明, 藻藍蛋白酶解肽對正常細胞無毒性。

1998年Romay等[8]第一次對藻藍蛋白在體內外作為抗氧化劑的潛力做了較為全面的評價, 通過實驗發現藻藍蛋白能夠有效的清除羥自由基和烷氧自由基。1999年Romay等[9]報道, 藻藍蛋白可作用于吞噬細胞呼吸爆發時, 通過減少自由基(·OH, H2O2, RO·)和過多的過氧化物抑制魯米諾在堿性條件下的氧化發光反應。隨后對于藻藍蛋白生理活性近20年的研究中, 也多圍繞其抗氧化活性進行研究, 藻藍蛋白可清除體內過多ROS, 增加抗氧化相關酶活性等特性[10], 這些機制均與氧化應激導致機體氧化系統與抗氧化系統失衡有關, 所以, 藻藍蛋白有治療由氧化應激引起的多種疾病的潛能(圖2)。

圖2 藻藍蛋白減輕氧化應激相關疾病

3 藻藍蛋白對氧化應激相關疾病的作用研究

3.1 藻藍蛋白對氧化應激引起的動脈粥樣硬化的作用及機制

氧化應激參與的動脈粥樣硬化(Atherosclerosis, As)的發生、發展是一個復雜的過程, 作為動脈粥樣硬化的病因之一, ROS與其他致病因素通過協同作用, 造成血管的微損傷, 同時也對血管壁細胞有毒性作用, 經測定表明, 當模型動物或患者的血液中自由基和脂質過氧化產物增加時, 血液中的LDL等容易被ROS攻擊和修飾, 而修飾后的成分有更強的致動脈硬化作用, 研究者在患者和模型動物的血液和病灶處檢測到修飾后的成分, 證明ROS可能是導致動脈粥樣硬化的原因之一[11]。

與動脈粥樣硬化相關的ROS有多種來源, 如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶、內皮型一氧化氮合成酶、黃嘌呤氧化酶、髓過氧化物酶, 其中血管內生成ROS的主要酶體是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶[12]。藻藍蛋白可以通過減弱氧化應激對動脈粥樣硬化有一定的治療作用, 據Riss等[13]報道, 口服螺旋藻藻藍蛋白可通過提高體內抗氧化酶的水平、抑制活性氧自由基, 從而增加血漿的抗氧化能力, 同時也降低了尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶的表達, 減少了ROS的產生, 減輕了由氧化應激引起的動脈粥樣硬化。血紅素加氧酶-1可以分解代謝血紅素, 產生強效抗氧化膽紅素, Strasky等[14]實驗發現, 小鼠口服藻藍蛋白可以激活血紅素加氧酶-1, 增加載脂蛋白E基因缺失小鼠動脈粥樣硬化病變中血紅素加氧酶-1的表達, 減輕病變, 同時藻藍蛋白也可以調節氧化應激和內皮細胞功能紊亂的標記蛋白, 如內皮型一氧化氮合酶和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶等, 為藻藍蛋白減輕動脈粥樣硬化病變提供了新思路。

3.2 藻藍蛋白對氧化應激引起的肝病的作用及機制

氧化應激可導致膜脂質過氧化從而改變生物膜活性, 破壞酶活性, 并在細胞因子TNF-α和NF-κB等共同作用下, 對肝臟造成損傷。所以, 氧化應激在脂肪肝、病毒性肝炎、肝纖維化等肝臟疾病的發病和發展機制中起到不可忽視的作用[15]。目前, 對于脂肪肝復雜的發病機制中, 得到普遍接受的理論是Day等[16]提出的二次打擊學說: 第一次打擊是由胰島素抵抗和脂肪代謝失衡引起的肝細胞中脂肪的堆積; 第二次打擊是環境應激物和代謝應激物損傷肝細胞線粒體產生氧化應激, 并在多種細胞因子的作用下引起脂肪性肝炎, 并可能引發進一步的脂肪性肝纖維化和脂肪性肝硬化。雖然肝病的發病機制比較復雜, 并未完全解釋清楚, 但氧化應激在其中起到重要作用, 研究證明, 過多的ROS可以破壞肝內的氧化系統, ROS能啟動生長轉化因子β(tansforming growth factorβ、TGFβ)、NK-κB、白細胞介素-8(inter-leu-kin-8, IL-8), ROS的增加也會引起細胞內ATP衰竭, 線粒體氧化容量受損, 這將影響乙醛的氧化, 使乙醛在肝臟內不斷累積, 對肝臟造成損傷[14]。所以, 氧化應激與多種肝病息息相關, 減輕氧化應激, 可以減輕肝損傷。

Pak等[17]對口服藻藍蛋白減輕大鼠非酒精性脂肪肝的研究結果表明, 藻藍蛋白可以發揮抗氧化、抗炎的共同作用有效阻止非酒精性脂肪肝的發病進程。非酒精性脂肪肝模型組的大鼠肝線粒體產生的ROS、炎癥因子等明顯增高, 而藻藍蛋白治療組的ROS等較空白對照組并無明顯變化, 這表明, 藻藍蛋白可通過減輕氧化應激和炎癥來抑制非酒精性脂肪性肝病的發展進程。Xia等[18]對藻藍蛋白對酒精性脂肪肝的保護作用研究結果表明, 給小鼠灌胃藻藍蛋白可以抑制血清中丙氨酸轉氨酶(alanine aminotransferase, ALT)、天冬氨酸轉氨酶(asparate ainotransferase, AST)活性, 降低甘油三酯(triglyceride, TG)、總膽固醇(total cholesterol, CHOL)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL), 并可增加肝臟中SOD, 減少丙二醛(malondialdehyde, MDA), 從而減輕氧化應激。Ou等[19]經過體內及體外實驗證明, 藻藍蛋白(灌胃)也可通過清除ROS, 增強SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性來減輕CCl4造成的肝損傷。

3.3 藻藍蛋白對氧化應激引起的白內障的作用及機制

白內障(Cataract)是最常見的眼部疾病之一, 患者由于晶狀體蛋白質變性渾濁, 導致視物模糊視力下降, 嚴重的可能導致失明[20]。白內障的發病機制復雜, 與高齡、家族遺傳、理化損傷及免疫炎癥反應等密切相關[21], 其中, 白內障患者氧化指標的變化引起學者注意, 患者局部的氧化和抗氧化系統的失衡產生氧化應激反應, 可能是晶狀體蛋白質變性導致白內障的原因之一, 所以減輕氧化應激水平也是治療白內障的一種有效途徑[22]。

藻藍蛋白作為一種抗氧化物質也對白內障起到了一定的改善作用, Kothadia等[23]發現藻藍蛋白可以通過增加GSH的表達、消除自由基來減輕半乳糖引起的白內障。Kumari等[24]用亞硒酸鈉誘導大鼠發生白內障, 隨后對大鼠口服藻藍蛋白進行治療, 研究結果表明, 藻藍蛋白可以調節抗氧化酶表達, 增加抗氧化酶活性, 減少氧化應激反應, 降低了亞硒酸鈉誘導的白內障惡化程度。

3.4 藻藍蛋白對氧化應激引起的神經疾病的作用及機制

發生氧化應激時, 過多的ROS使神經元細胞膜發生脂質過氧化反應, 同時增加細胞膜的通透性, 神經元細胞發生毒性水腫的可能性增加, 對神經元產生損傷[25]。研究表明, 在衰老、帕金森、抑郁動物模型中, 氧化應激指標SOD含量下降、MDA含量上升, 動物體內氧化應激加劇, 這說明, 氧化應激可能是三種疾病的共同基礎。另外, 也有研究表明氧化應激在腦缺血再灌注損傷、阿茲海默病[26]及癲癇等神經系統疾病中扮演重要角色[27-28]。所以, 對神經疾病患者進行抗氧化干預治療也可達到比較好的治療效果。

Min等[29]實驗表明, 通過鼻腔給予小鼠藻藍蛋白可以保護受到氧化損傷的大腦。Rimbau等[30]研究表明, 口服藻藍蛋白可以通過消除自由基減輕癲癇癥狀。紅藻氨酸可產生大量活性氧自由基, 導致大鼠癲癇, Rimbau等[30]用紅藻氨酸致大鼠癲癇, 并用藻藍蛋白進行干預, 發現藻藍蛋白可以消除自由基, 保護神經元, 減輕癲癇。Bermejo-Bescós等[31]報道藻藍蛋白可以保護處于氧化應激狀態下的SH-SY5Y神經細胞, 鐵可以導致SH-SY5Y神經細胞發生氧化應激反應, 而藻藍蛋白的加入可以激活抗氧化相關酶, 如SOD、CAT、GSH-Px等減輕氧化應激反應, 從而保護SH-SY5Y細胞。Bermejo-Bescós的實驗結果也預示著, 藻藍蛋白可能對由自由基引起的神經損傷起到保護作用, 在阿爾茲海默病和帕金森病中起到良好作用。

3.5 藻藍蛋白對氧化應激引起的腎臟疾病的作用及機制

氧化應激也可引發腎臟疾病的發生, ROS的增多, 氧化應激水平提高, 可以使腎小球通透性增加, 使得血漿蛋白更易沉淀于基底膜, 使腎臟血管硬化; 另外, ROS也可在細胞外基質沉積, 導致系膜區擴張, 對腎臟造成損傷。糖尿病腎病是糖尿病的并發癥之一, 氧化應激反應也在糖尿病腎病中起到了一定的作用, 在高血糖環境下, 高血糖可抑制腎臟中抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的表達, 導致腎臟組織中氧化應激水平提高, ROS積累過多, 對腎臟造成損傷[32]。

Zheng等[33]實驗結果表明, Ⅱ型糖尿病小鼠口服10周藻藍蛋白后腎臟中NADPH氧化酶(氧化應激標記物)表達降低, 同時減少蛋白尿和減輕腎系膜擴張的情況, 這說明藻藍蛋白可以通過減輕氧化應激反應預防糖尿病腎病的發生。Shukkur[34]實驗結果表明, 藻藍蛋白對線粒體通透性有保護作用, 在犬腎細胞中, 藻藍蛋白降低草酸誘導的活性氧(ROS)和脂質過氧化(LPO)反應, 從而預防因草酸引發細胞內氧化應激反應而造成的細胞損傷。

3.6 藻藍蛋白對氧化應激引起的肺部疾病的作用及機制

引起肺部疾病的氧化應激反應主要有兩個因素, 一是外源性因素, 如煙霧、環境污染物、化學物質等, 他們自身含有大量自由基, 可直接刺激呼吸道及肺, 引起細胞及器官損傷; 另一個因素為內源性因素, 主要是肺微循環中的中性粒細胞被激活, 釋放大量ROS, 造成細胞和組織損傷, ROS還可以上調或者激活NK-κB, 加重炎癥反應, 并同TNF-α、ET-1等因子直接刺激成纖維細胞的增殖, 嚴重者造成肺纖維化[35]。據Sun等[36-37]文獻報道腹腔注射藻藍蛋白可以通過提高肺組織和血漿中的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)降低組織中羥脯氨酸(HYP)和丙二醛(MDA), 來減輕百草枯造成的大鼠肺損傷, 病理切片及免疫組化結果顯示, 藻藍蛋白可以通過降低氧化反應水平減緩百草枯誘導的肺纖維化進展[37]。另外, 周定耕等[38]給模型小鼠腹腔注射藻藍蛋白, 發現藻藍蛋白對膿毒性肺損傷有保護作用, 膿毒急性肺損傷模型大鼠的肺組織中的過氧化物明顯增高, 而藻藍蛋白可以明顯減少過氧化物的量, 促進蛋白激酶B(Akt)磷酸化, 誘導轉錄因子E2相關因子2(Nrf2)并上調血紅素氧合酶(HO-1), 而HO-1可以通過多種途徑降低肺組織中超氧化物的含量, 發揮對膿毒癥急性肺損傷的大鼠的保護作用。

3.7 藻藍蛋白對輻射引起的氧化應激損傷的作用及機制

藻藍蛋白除與上述氧化應激相關疾病有關外, 也可能運用到輻射保護方面, 當細胞或者組織受到射線輻照時, 細胞或組織因產生大量自由基而發生氧化應激現象, 對細胞或組織造成損傷[39-40], Zhang等[41]發現可通過調節氧化應激水平減少輻射造成的肺損傷。張成武等[42]在小鼠接受致死量60Coγ射線照射前5天連續給小鼠腹腔注射藻藍蛋白, 實驗發現, 與單純輻射組相比, 藻藍蛋白干預組的小鼠30 d的存活率顯著提高, 并能促進輻射后小鼠造血功能的恢復。Ivanova等[43]通過體外實驗發現, 相對于只受輻照的淋巴細胞, 輻照并且用藻藍蛋白孵育過的細胞過氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶和谷氨酸轉移酶均上升, 這表明, 藻藍蛋白通過降低由于輻射造成的氧化應激, 來控制細胞早期的輻射反應。現在有許多研究證明, 通過調節減輕氧化應激反應可以減輕放射造成的組織損傷, 目前對于藻藍蛋白對輻照后組織損傷保護及保護機制的研究還較少, 本課題組也正在此方面進行研究。

4 總結與展望

綜上所述, 氧化應激與多種疾病有關, 可能是心血管系統、消化系統、呼吸系統、神經系統等疾病的共同發病機制[44], 而藻藍蛋白可以作為一種抗氧化劑調節體內抗氧化系統與氧化系統的失衡, 下調氧化應激水平, 達到治療疾病的效果。另外, 本課題組也對重組藻藍蛋白的抗氧化活性進行研究, 研究表明, 不同的重組蛋白對不同類型的自由基清除能力不同[45], 而重組藻藍蛋白在氧化應激相關性疾病的應用研究偏少, 相對于天然藻藍蛋白, 科研工作者賦予重組藻藍蛋白更多的特性(如穩定性更高), 重組藻藍蛋白在疾病中運用值得進一步研究。

現今對藻藍蛋白的藥理作用研究較多, 但是對其藥代動力學的研究較少, 藻藍蛋白通過不同方式給藥后如何在體內分布及代謝途徑等都有待研究。另外, 藻藍蛋白作為大分子物質, 通過灌胃方式給藥, 進入體內后可能會被不同的消化酶水解, 究竟藻藍蛋白的多種藥理學作用是蛋白本身還是分解后產物起效也將是未來藻藍蛋白研究的一個新方向。隨著分離純化的技術日漸成熟[46], 純度更高的藻藍蛋白已經運用到保健品或候選藥物的研究中, 同時, 藻藍蛋白具有無毒多功能的特點, 其應用前景將十分廣闊。

[1] Spector A. Review: Oxidative stress and disease[J]. Journal of Ocular Pharmacology and Therapeutics, 2000, 16(2): 193-201.

[2] 王庭健, 林凡, 趙方慶, 等. 藻膽蛋白及其在醫學中的應用[J]. 植物生理學通訊, 2006, 42(2): 303-307. Wang Tingjian, Lin Fan, Zhao Fangqing, et al. Phycobiliprotein and its application in medicine plant[J]. Physiology Communications, 2006, 42(2): 303-307.

[3] 夏冬, 孫軍燕, 劉娜娜, 等. 藻藍蛋白抗氧化作用及其藥理活性研究進展[J]. 海洋科學, 2015, 39(7): 130- 135. Xia Dong, Sun Junyan, Liu Nana. Research progress of the antioxidant activity of Phycocyanin and its application[J]. Marine Sciences, 2015, 39(7): 130-135.

[4] 王雪青, 鄧偉, 楊進芳, 等. 藻藍蛋白酶解肽的分離純化及其細胞毒活性[J]. 食品科學, 2012, 33(1): 136- 140. Wang Xueqing, Deng Wei, Yang Jingfang, et al. Purification and cytotoxicity of C-Phycocyanin(C-PC) fromplatensis and its tryptic peptides[J]. Food Science, 2012, 33(1): 136-140.

[5] Hybertson B M, GAO B, BOSE S K, et al. Oxidative stress in health and disease: The therapeutic potential of Nrf2 activation[J]. Molecular Aspects of Medicine, 2011, 32(4-6): 234-246.

[6] 陳志桃, 王立興, 林維欽, 等. 螺旋藻藻藍蛋白的研究進展[J]. 海峽藥學, 2003, 15(6): 1-5.Chen Zhitao, Wanglixing, Lin Weiqing, et al. Advances of studies on the phycocyanininstrait[J]. Pharmaceutical Journal, 2003, 15(6): 1-5.

[7] 宋璐非, 劉冰, 趙勇, 等. 天然藻藍蛋白對SD大鼠的長期毒性研究[J]. 中國醫藥導報, 2012, 9(33): 15- 17, 21. Song Lufei, Liubing, Zhao Yong, et al. Chronic toxicity study of Phycocyanin on Sprague Dawley rats[J]. China Medical Herald, 2012, 9(33): 15-17, 21.

[8] Romay C, Armesto J, Remirez D, et al. Antioxidant and anti-inflammatory properties of C-phycocyanin from blue-green algae[J]. Inflammation Research, 1998, 47(1): 36-41.

[9] Romay C. Phycocyanin extract reduces leukotriene B4 levels in arachidonic acid-induced mouse-ear inflammation test[J]. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 1999, 51(5): 642-642.

[10] Wu Q, Liu L, Miron A, et al. The antioxidant, immunomodulatory, and anti-inflammatory activities of: an overview[J]. Archives of Toxicology, 2016, 90(8): 1817-1840.

[11] Vogiatzi G, Tousoulis D, Stefanadis C. The role of oxidative stress in atherosclerosis[J]. Hellenic Journal of Cardiology , 2009, 50(5): 402-409.

[12] 王全偉, 凡文博, 王智昊, 等. 氧化應激與心血管疾病關系的研究進展[J]. 中國老年學雜志, 2014(1): 270- 273. Wang Quanwei, Fan Wenbo, Wang Zhihao, et al. Research progress on the relationship between oxidative stress and cardiovascular disease[J]. Chinese Journal of Gerontology, 2014(1): 270-273.

[13] Riss J, Decorde K, Sutra T, et al. Phycobiliprotein C-phycocyanin fromplatensis is powerfully responsible for reducing oxidative stress and NADPH oxidase expression induced by an atherogenic diet in hamsters[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55(19): 7962-7967.

[14] Strasky Z, Zemankova L, Nemeckova I, et al.platensis and phycocyanobilin activate atheroprotective heme oxygenase-1: a possible implication for atherogenesis[J]. Food and Function, 2013, 4(11): 1586-1594.

[15] Zhu R, Wang Y, Zhang L, et al. Oxidative stress and liver disease[J]. Hepatology Research, 2012, 42(8): 741- 749.

[16] Day C P, James O. Steatohepatitis: A tale of two “hits”? [J]. Gastroenterology, 1998, 114(4): 842-845.

[17] Pak W, Takayama F, Mine M, et al. Anti-oxidativeandanti-inflammatory effects of spirulina on rat model ofnon-alcoholic steatohepatitis[J].Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition, 2012, 51(3): 227-234.

[18] Xia D, Liu B, Luan X, et al. Protective effects of C-phy-cocyanin on alcohol-induced acute liver injury in mice[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2016, 34(2): 399-404.

[19] Ou Y, Zheng S, Lin L, et al. Protective effect of C-phy-cocyanin against carbon tetrachloride-induced hepatocyte damage in vitro and in vivo[J]. Chemico-Biological Interactions, 2010, 185(2): 94-100.

[20] Alfawaz A, Alrashidi S, Kalantan H, et al. Cataract surgery under systemic infliximab therapy in patients with refractory uveitis associated with Behcet disease[J]. Annals of Saudi Medicine, 2014, 34(4): 328-333.

[21] Miric D J, Kisic B M, Zoric L D, et al. Influence of cataract maturity on aqueous humor lipid peroxidation markers and antioxidant enzymes[J]. Eye, 2014, 28(1): 72-77.

[22] Kaur J. The oxidative stress in cataract patients[J]. Journal of Clinical and Diagnostic Research, 2012, 6(10): 1629-1632.

[23] Kothadia A D, Shenoy A M, Shabaraya A R, et al. Evaluation of cataract preventive action of phycocyanin[J]. International Journal of Pharmaceutical Science & Drug Research, 2011, 3(1): 42-44.

[24] Kumari R P, Sivakumar J, Thankappan B, et al. C-Phycocyanin modulates selenite-induced cataractogenesis in rats[J]. Biological Trace Element Research, 2013, 151(1): 59-67.

[25] Buonocore G, Perrone S.Free radicals and brain damage in the newborn[J]. Biology of the Neonate, 2001, 79(3-4): 455-458.

[26] Benchekroun M, Romero A, Egea J, et al. The antioxidant additive approach for alzheimer’s disease therapy: new ferulic (lipoic) acid plus melatonin modified tacrines as cholinesterases inhibitors, direct antioxidants and nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 activators[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2016, 59(21): 9967-9973.

[27] Carmonaaparicio L, Zavalatecuapetla C, et al. Status epilepticus: Using antioxidant agents as alternative therapies[J].Experimental & Therapeutic Medicine, 2016, 12(4): 1957-1962.

[28] Cui J, Chen X, Zhai X, et al. Inhalation of water electrolysis-derived hydrogen ameliorates cerebral ischemia–reperfusion injury in rats – A possible new hydrogen resource for clinical use[J]. Neuroscience, 2016, 335: 232-241.

[29] Min S K, Park J S, Luo L, et al.Assessment of C-phy-cocyanin effect on astrocytes-mediated neuroprotection against oxidative brain injury using 2D and 3D astrocyte tissue model [J].Scientific Reports, 2015, 5: 1-11.

[30] Rimbau V, Camins A, Romay C, et al. Protective effects of C-phycocyanin against kainic acid-induced neuronal damage in rat hippocampus[J].Neuroscience Letters, 1999, 276(2): 75-78.

[31] Bermejo-Bescós P, Pi?ero-Estrada E, Villar delFresnoá M. Neuroprotection byplatensis protean extract and phycocyanin against iron-induced toxicity in SH-SY5Y neuroblastoma cells[J]. Toxicology in Vitro, 2008, 22(6): 1496-1502.

[32] 劉華, 齊磊, 白潔. 糖、脂代謝及氧化應激與糖尿病腎病的相關性[J]. 生命的化學, 2011, 31(1): 78-81. Liu Hua, Qi Lei, Bai Jie. Correlation between glucose, lipid metabolism and oxidative stress in diabetic nephropathy[J]. Chemistry of Life. 2011, 31(1): 78-81.

[33] Zheng J, Inoguchi T, Sasaki S, et al. Phycocyanin and phycocyanobilin fromplatensis protect against diabetic nephropathy by inhibiting oxidative stress[J].American Journal of Physiology Regulatory Integrative and Comparative Physiology, 2013, 304(2): 110-120.

[34] Farooq S M, Boppana N B, Devarajan A, et alC-phy-co--cyanin confers protection against oxalate- mediated oxidative stress and mitochondrial dysfunctions in MDCK Cells [J]. Plos One, 2014, 9(4): 1-9.

[35] Villegas L. Oxidative stress and therapeutic developmentin lung diseases [J]. Journal of Pulmonary & Respiratory Medicine, 2014, 4(4): 1-21.

[36] Sun Y, Zhang J, Yan Y, et al. The protective effect of C-phycocyanin on paraquat-induced acute lung injury in rats [J]. Environmental toxicology and pharmacology, 2011, 32(2): 168-174.

[37] Sun Y, Zhang J, Yu G, et al. Experimental study on the therapeutic effect of C-phycocyanin against pulmonary fibrosis induced by paraquat in rats [J]. Chinese Journal of Industrial Hygiene and Occupational Diseases, 2012, 30(9): 650-655.

[38] 周定耕, 詹向陽, 張永虎, 等. 藻藍素對膿毒性急性肺損傷大鼠血紅素氧合酶-1表達的影響及分子機制[J]. 中南醫學科學雜志, 2014, 42(2): 125-128. Zhou Dinggeng, Zhan Xiangyang, Zhang Yonghu, et al. Effect of C-phycocyaninon heme oxygenase-1 expressionand its molecular mechanismin acute lung injury septic rats[J]. Medical Science Journal of Central South China, 2014, 42(2): 125-128.

[39] Selzer E, Hebar A. Basic principles of molecular effects of irradiation[J]. Wiener Medizinische Wochenschrift, 2012, 162(3-4): 47-54.

[40] Kim J H, Jenrow K A, Brown S L. Mechanisms of radiation-induced normal tissue toxicity and implications for future clinical trials[J]. Radiation Oncology Journal, 2014, 32(3): 279-286.

[41] Zhang Y, Zhang X, Rabbani Z N, et al. Oxidative stress mediates radiation lung injury by inducing apoptosis[J]. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2012, 83(2): 740-748.

[42] 張成武, 曾昭琪, 張媛貞, 等. 鈍頂螺旋藻多糖和藻藍蛋白對小鼠急性放射病的防護作用[J]. 營養學報, 1996, 18(3): 327-331.Zhang Chengwu, Zheng shaoqi, Zhang Yuanzhen, et al.The protective effects of polysaccharide and C-phycoc-yanin fromplatensis on acute radiation injury in mice[J]. Acta Nutrimenta Scienca, 1996, 18(3): 327-331.

[43] Ivanova K G, Stankova K G, Nikolov V N, et al. The biliprotein C-phycocyanin modulates the early radiation response: A pilot study [J]. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2010, 695(1-2): 40-45.

[44] 楊玲, 許速. 氧化應激與疾病發生的相關性[J]. 西南國防醫藥, 2012, 22(11): 1268-1270. Yang Ling, Xu Su. Correlation between oxidative stress and disease[J]. Medical Journal of National Defending Forces in Southwest China, 2012, 22(11): 1268-1270.

[45] 韓璐, 葛保勝, 林秀坤, 等. 幾種重組別藻藍蛋白的抗氧化活性[J]. 海洋科學, 2007, 31(8): 71-75. Han Lu, Ge Baosheng, Lin Xiukun, et alAntioxidant activity of several recombinant phycocyanin[J]. Marine Sciences , 2007, 31(8): 71-75.

[46] 趙靜, 祁巖, 王月華, 等. 藻藍蛋白分離純化技術及其影響因素分析[J]. 食品與發酵工業, 2014, 40 (10): 168-174. Zhao Jing, Qi Yan, Wang Yuehua, et al.Isolation and purification of phycocyanin and analysis of its influencing factors[J]. Food and Fermentation Industries, 2014, 40(10): 168-174.

(本文編輯: 康亦兼)

Research advances in the preventative and therapeutic effects of phycocyanin on oxidative stress-related diseases

LIU Qi1, LI Wen-jun2, TANG Zhi-hong3, QIN Song2, DU Zhen-ning1

(1. College of Pharmacy, Yantai University, Yantai 264005, China; 2. Yantai Institute of Coastal Zone Research Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China; 3. College of life science, Yantai University, Yantai 264005, China)

Oxidative stress, which has attracted extensive research attention for over forty years, plays a crucial role in the occurrence and deterioration of various diseases. The oxidative stress resulting from harmful stimulation is related to many diseases, e.g., atherosclerosis, hepatitis, pneumonia, Alzheimer’s disease, and cataracts. In this study, oxidative stress alleviation is presented in a new form to realize the prophylaxis and therapy of the above diseases. Phycocyanin, a natural product extracted from algae, is often used in health products and food additives. Research has found that phycocyanin has a beneficial effect in preventive treatments in different ways, such as the elimination of free radicals and reduction of oxidative stress. Here, we review the important role of phycocyanin in the prevention and cure of oxidative stress-related diseases and discuss the prospects for its application, which provide a reference for phycocyanin use in the future.

oxidative stress; phycocyanin; mechanism

Mar. 7, 2017

R963

A

1000-3096(2017)10-0132-07

10.11759/hykx20170307001

2017-03-07;

2017-05-18

海洋公益性行業科研專項經費資助(201205027)

[National Special Research Fund for Non-Profit Marine Sector]

劉琪(1991-), 女, 山東煙臺人, 碩士研究生, 研究方向主要從事藥學研究, 電話: 0535-2109089, E-mail: liuqi_panda@163.com; 杜振寧(1960-), 男, 通信作者, 教授, 博士, 研究方向為微生物與生化藥學研究, 電話: 0535-2109089, E-mail: zhenning.du@163.com