大豆異黃酮神經保護作用的研究進展

張 珍，韓 領，夏曉洋，向 霞

(中國農業科學院油料作物研究所/油料油脂加工技術國家地方聯合工程實驗室/農業部油料加工重點實驗室/油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，武漢 430062)

研究發現，大豆中除了富含優質的蛋白質和脂肪外，還含有大豆異黃酮(SIF)、皂苷、磷脂、多肽、低聚糖等營養素[1-6]。在這些功能成分中，SIF最初因其類似雌激素的獨特結構而受到關注[7-8]。本文就近年來有關SIF神經保護方面的研究進展進行綜述，旨在為SIF及其他食品功能組分神經保護作用的研究提供科學依據。

1 SIF的組成、分布和結構

SIF是大豆的一類次生代謝產物，廣泛存在于大豆的子葉和胚軸中，其中子葉中的異黃酮含量占到大豆中總異黃酮含量的80%～90%[9-11]。目前，從大豆中分離出12種SIF異構體，整體上可分為游離型苷元和結合型糖苷兩大類，但游離型苷元只占異黃酮總量的2%～3%，包括染料木素(Gen)、大豆苷元(Dai)和大豆黃素(Gly)3種[12]。結合型糖苷則由以上3種苷元與不同的配基衍生形成，主要有葡萄糖苷型、乙酰基葡萄糖苷型和丙二酰基葡萄糖苷型，其中葡萄糖苷型和丙二酰基葡萄糖苷型兩種形態居多，另外，在大豆的發酵物——納豆中發現了琥珀酰苷型的異黃酮[13-14]。SIF的含量因品種、產地、生長環境的不同有一定的差異，但在成熟大豆中SIF的含量一般維持在0.2%～0.4%。研究還發現，不同大豆品種中異黃酮含量也有所不同，黃皮大豆的總異黃酮含量最高，黑皮大豆次之，綠皮大豆最低[15-16]。

2 SIF的生理功能

SIF除了類似雌激素的作用外，還具有多種生理功能[17-21],包括：(1)提高機體免疫能力；(2)抗氧化延緩衰老；(3)降低血液中低密度脂蛋白、膽固醇及甘油三酯的含量，減少心血管疾病的發生；(4)調節脂肪代謝；(5)降低乳腺癌、前列腺癌等的發病率；(6)緩解女性更年期綜合癥；(7)減弱骨骼鈣質溶出，緩解骨質疏松癥狀；(8)降低血糖濃度，改善糖耐量；(9)抑制酪氨酸激酶活性，減弱炎癥反應。然而，SIF不能由人體自身生成，只能依靠外源食物攝入，其在大豆功能食品中所占的份額呈現出逐年增加的趨勢。

3 SIF的神經保護作用

3.1 抗氧化應激

當機體中自由基產生過多或抗氧化酶的活性降低，自由基清除能力減弱，機體就會處于氧化應激狀態。而氧化應激產生的氧化損傷則是引起神經退行性疾病中神經元丟失的重要因素之一[22-23]。研究顯示，氧化應激的加強可能還與阿爾茲海默癥(AD)患者神經元的變性和壞死有關[24]。汪婷婷等[25]研究證明，SIF的活性成分——Gen能有效減少AD模型大鼠海馬神經元的丟失，并通過提高模型大鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的活性，降低血清中丙二醛(MDA)的含量，改善模型大鼠的學習記憶能力。Huang等[13]發現，Gen對切除卵巢后大鼠的神經退行性病變具有保護作用，且該作用是Gen通過減弱大鼠體內氧化應激、脂質過氧化作用和線粒體介導的細胞凋亡實現的[26]。徐夢蕾[13]等分別研究了單一的Gen、Gly及Gen-Gly混合溶液對大鼠腎上腺髓質嗜鉻瘤細胞(PC12細胞)存活率、細胞形態、線粒體膜電位等指標的影響，發現Gen-Gly混合使用比單獨使用兩種單一組分能更有效地提高PC12細胞的抗氧化活力。

3.2 抗內源、外源神經毒性物質損傷

3.2.1抗β淀粉樣蛋白神經損傷 β淀粉樣蛋白(Aβ)是形成老年斑(SP)和神經纖維結節(NFT)的主要原因，與AD的發生密切相關。抑制Aβ的沉積，被認為是預防和治療AD等神經退行性疾病的有效途徑[27]。Caroline Henry-Vitrac等[28]通過體外實驗發現，SIF中的雌馬醇(Dai的主要代謝物)和糖苷配基可以有效地抑制Aβ的沉積，且抑制率可達30%。美國南密西西比大學Astrid Gutierrez-Zepeda等[29]發現，SIF中的Gly可以降低由Aβ引起的轉基因線蟲菌株CL4176的毒性損傷，而Gen和Gly并未發現明顯的保護作用。蔡標等[30]研究發現，Gen對Aβ誘導損傷的PC12細胞具有明顯的神經保護作用，作用機制可能與其下調CaM-CaMKIV信號通路及其下游Tau蛋白的表達有關。

3.2.2抗谷氨酸神經損傷 谷氨酸(Glu)是一種酸性氨基酸，具有參與體內蛋白質代謝和作為興奮性神經遞質參與信息傳遞的雙重作用。但當Glu過度釋放時，又會產生興奮毒性，引起一系列以神經細胞或其他組織細胞死亡為終結的病理生理變化。近年來，研究表明，Glu與多種急性和慢性神經系統退行性疾病的發生過程密切相關[31]。秦傳勇等[32]發現，Dai對Glu體外誘導損傷的大鼠海馬神經細胞具有保護作用，這可能與Dai提高了神經元細胞的抗氧化能力及緩解細胞內Ca2+超載有關。陶美皊等[33]以Gen為本體，研究了Gen的衍生物——7-氟甲基金雀異黃素(dFGEN)對Glu誘導的PC12細胞損傷的保護作用。結果發現，dFGEN對Glu誘導的PC12細胞損傷具有保護作用，并在一定程度上優于Gen，且該作用與Gen的抗氧化活性有關。劉瑞珍等[34]同樣采用Glu誘導 PC12細胞損傷構建模型，發現3’-大豆苷元磺酸鈉可通過提高Glu損傷后PC12細胞的存活率，抑制Glu損傷后導致的乳酸脫氫酶(LDH)活性變化，提高SOD活性，降低MDA含量等作用對Glu引起的PC12細胞損傷起到明顯的保護作用。

3.2.3抗其他物質神經損傷 研究發現，有機磷、氨基、甲酸酯類農藥能引起神經系統中毒，產生神經毒性。徐夢蕾等[35-36]研究發現，西維因(Carbaryl)是一種廣泛用于農林業病蟲害防治、野戰快速飲水消毒、空調循環水冷系統消毒的氨基甲酸酯類農藥，對PC12細胞表現出很強的神經毒性。該團隊研究還發現，SIF對西維因誘導的PC12細胞的神經損傷具有保護作用，且分別研究了Gen、Dai及Gen-Dai混合溶液的保護效率。發現Dai對PC12細胞損傷的保護效果要高于Gen，其原因也可能是由于Dai比Gen少一個C-5位上的羥基，減少了構象阻礙，具有更好的親脂性，易富集在細胞膜表面具有更高的生物效能。另外，該研究還發現，Gen-Dai混合溶液對西維因損傷的PC12細胞的保護作用比單獨使用兩種單體的保護作用更強。李鵬等[37]比較了SIF、槲皮素、茶多酚、姜黃素和白藜蘆醇5種物質對阿特拉津(一種常用的除草劑)損傷的SH-SY5Y細胞的保護作用，發現SIF抗阿特拉津損傷SH-SY5Y細胞效果較其他物質顯著。環磷酰胺是一類沒有特異性的廣譜抗瘤藥物，但長期使用環磷酰胺可誘發膀胱癌、淋巴癌及急性白血病等，被列為一類致癌物。欒世欽等[38]發現，環磷酰胺會影響神經管上皮細胞的增殖、分化和閉合，從而導致神經管畸形的產生。趙海峰等[39]以Wistar大鼠為載體構建環磷酰胺誘導的神經管畸形模型，研究了SIF對神經管畸形發生率及細胞凋亡數的影響。結果表明，SIF可以熄滅自由基，終止自由基的連鎖反應，減少神經細胞的過度凋亡和DNA損傷，且將SIF與葉酸配伍后，改善效果更加明顯。曹瑞等[40]利用錳離子損傷PC12細胞造模，研究了Gen的保護作用，發現Gen可抑制錳誘導的α-共核蛋白(可溶性非折疊蛋白，帕金森特征性病理結構路易氏小體的主要組成部分)的表達水平以及tau蛋白(微管相關蛋白，對神經系統的發育和維持微管功能具有重要作用)的磷酸化，進而損傷的PC12細胞起到保護作用。

3.3 促進神經營養因子的表達

神經營養因子，具有促進神經元生長、發育及維持神經元功能完整性的作用，進而達到改善機體認知功能的目的。陳正禮等[41]通過探究不同劑量的SIF對去卵巢大鼠中包括神經生長因子(NGF)在內的4種物質mRNA表達的影響，發現Gen可以促進去卵巢大鼠小腦中的NGF的表達，起到維持和保護小腦神經元結構及功能的完整性，誘導突觸的重塑和建立，增強神經信息傳遞等作用。王超等[42]還發現，Gen可以有效防止Aβ誘導的海馬神經元細胞的凋亡，這可能與Gen上調了海馬神經元細胞的腦源性神經營養因子(BDNF)表達有關。高曉蘭等[43]實驗證明，Gen可增加血管性癡呆大鼠海馬神經肽Y(一種中樞神經組織中含量最高的神經肽，參與學習記憶的調節過程)的表達，改善大鼠空間學習記憶能力，從而對中樞神經系統缺血性病變起保護作用，但其作用機理有待進一步研究。夏玉等[44]探討了SIF對雌激素受體和白細胞介素-2在去卵巢大鼠垂體各葉中表達的影響，發現SIF對去卵巢大鼠垂體各葉內ERα和IL-2蛋白及mRNA的表達有促進作用，且呈明顯的時間和劑量依賴。

3.4 保護血腦屏障、降低炎性反應

大多腦保護藥物不能透過血腦屏障，影響其吸收和利用。曾靖等[45]將Dai改性為3’-大豆苷元磺酸鈉研究其對MCAO引發的腦缺血/再灌注損傷大鼠血腦屏障的影響。結果發現，3’-大豆苷元磺酸鈉可以顯著抑制血腦屏障結構中細胞腫脹程度，減輕星形膠質細胞水腫。鐘聲等[46]則利用栓線法構建大鼠大腦中動脈模型，發現3’-大豆苷元磺酸鈉通過降低炎癥因子TNF-α、IL-1β和IL-6的含量提高大鼠神經功能評分。Murakami Akira等[47]研究了包括Gen在內的7種食品營養因子對多糖和干擾所誘導的RAW264.7巨噬細胞炎性反應的降低作用，發現Gen可以降低其炎性反應，但并不是通過抑制IkB的降解得以實現的。Lu Hua等[48]通過星形膠質細胞研究了Gen的抗炎作用，發現Gen可以抑制hemolysate誘導的星形膠質細胞中炎性基因iNOS和COX-2的表達，從而起到抗炎的作用。

3.5 調節信號轉導通路

蛋白激酶C(PKC)通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路是生命體重要的信息傳遞通路，與細胞內的生長、增殖、分化、凋亡有密切的關系。Luo等[49-50]發現，SIF可以增強PKC的活性，進而提高受Aβ25-35損傷的PC12細胞的活力。哺乳動物的MAPK通路主要存在細胞外信號調節激酶(ERK1/2)、c-JNK氨基末端激酶(JNK)和p38 三條通路。Shankar J.Chinta[51]研究發現，Dai、Gen可以通過抑制p38 MAPK活化減少促炎癥基因的表達及其產物的釋放，從而減輕神經細胞的受損[51]。研究還發現，SIF還可以通過NF-kβ、Nrf2等通路調節細胞活力，起到保護神經細胞的作用。Hsieh等[52]發現，Gen可以顯著增強D-半乳糖誘導的PC12細胞的NF-kβ內源性抑制因子的表達，同時抑制NF-kβ與DNA的結合能力，從而起到保護受損細胞的作用。Ma等[53]發現，Gen能極大改善ROS水平和GSH/GSSG比率，同時上調r-GCS、Nrf2和HO-1的表達，并認為其抗氧化機制是通過調節Nrf2/HO-1通路實現的。

4 結論與展望

SIF對神經系統具有重要的保護作用，其作用方式及機制是多方面的。但目前關于SIF神經保護作用的研究，多數采用其中一種或兩種有效成分進行分析，缺乏系統性的SIF成分剖析和功能比較。未來的研究應集中在：(1)在SIF有效成分的提取及結構剖析研究的基礎上，系統對比各個有效成分對神經細胞的保護作用，剖析結構與保護作用的構效關系。(2)對于已知的有神經保護作用的SIF活性成分，需要更加深入地闡明其在分子層面的作用機理，進而系統地研究其在神經紊亂中的生物學效應。(3)構建SIF與其他食品成分的復配效應及其作用機制研究。通過本文的綜述，希望為今后SIF功能性食品的開發及生理活性研究提供科學依據。◇