橄欖油中羥基酪醇的研究進展

岳慧娟，楊述禎，殷程程，楊豐科*

青島科技大學化工學院（青島 266042）

橄欖油是地中海飲食中最重要的元素之一，不僅因為它具有食用性，而且還因其化學成分而具有多種益處。研究證明橄欖油的保護作用對于平衡地中海型飲食中最常見的再生疾病的發展有重要性，這種有益效應歸因于其高單不飽和脂肪酸含量和次要成分，主要是酚類成分。這些酚類化合物在生物學水平上不僅對其抗氧化活性很重要，而且可以調節幾種細胞內信號中的意義，這些信號反映在其他有益效果中而不是清除自由基。實際上，橄欖油多酚以其抗炎作用而眾所周知，通過轉錄或轉錄后機制下調炎癥介質并通過調節不同水平的炎癥過程中參與的激酶活化而發揮作用。此外，橄欖油多酚的抗癌特性與它們控制細胞周期進程和基因表達的蛋白質的相互作用有關。越來越多的研究集中于評估橄欖油多酚化合物，以及可以調節細胞內信號并發揮抗氧化和清除能力。

重點關注橄欖油中的典型酚類化合物——羥基酪醇（HT）。羥基酪醇是橄欖油中一種天然酚類化合物，被認為是最高效的活性抗氧化劑之一，具有很強的抗氧化活性和藥學效用，因此越來越受到市場的青睞。羥基酪醇還是一種自由基清道夫，可以有效地去除內源性和外源性自由基以及氧化物，與其他天然抗氧化化合物（綠茶、Q10輔酶、槲皮素）相比，羥基酪醇清除自由基和抗氧化劑的能力更強。另外，羥基酪醇不僅可減少不飽和脂肪酸和脂肪酸的合成，還可減少亞油酸、維生素A、鞘脂和花生四烯酸的代謝，同時增加甘油酯的代謝。

綜述近年來羥基酪醇生物合成的新方法及其在作為黃嘌呤氧化酶抑制劑、與紫杉醇聯用治療乳腺癌、在預防糖尿病和治療與預防淀粉樣蛋白堆積、抗胰腺癌等疾病中的應用。

1 羥基酪醇的合成

羥基酪醇（3, 4-二羥基苯基乙醇或HT）是主要存在于橄欖中的天然酚類化合物[1]。許多研究證明羥基酪醇具有預防疾病的作用。此外，HT具有良好的生物利用度[2]且沒有毒性[3]。因此，它在食品補充劑、功能性食品及藥物中具有重要的應用。羥基酪醇的新型合成工藝的研究開發十分必要。從新鮮橄欖葉[4]、橄欖果渣[5]和橄欖油廢水[6]中提取羥基酪醇的方法，原料豐富易得，但提取過程中使用大量溶劑，回收率低，產量小。化學合成羥基酪醇濃度低，廢水量大，不適合大規模生產。因此尋求高效清潔的生物法合成羥基酪醇迫在眉睫。

Espin等[7]利用蘑菇酪氨酸酶將酪醇催化為羥基酪醇，同時加入抗壞血酸防止過氧化。Allouche等[8-9]將黏質沙雷菌（Seeratia Marcescens）和銅綠假單胞菌（Pseudomous aeruginosa）用微生物固相負載技術固載到海藻酸鈣水凝膠上，經過固載的細胞可將酪醇在高濃度下轉變為羥基酪醇。Brooks等[10]利用Pseudomonas putidaF6的細胞提取液也實現酪醇向羥基酪醇的轉化。

Li等[11]介紹一種利用微生物合成羥基酪醇的新途徑。羥基酪醇由酪氨酸或來自簡單碳源的大腸桿菌產生，并且在優化的條件下，質量濃度分別達1 243±165 mg/L和647±35 mg/L。

圖1 微生物合成羥基酪醇新途徑

這種新的人工生物合成實現從簡單的碳源或酪氨酸進行有效的羥基酪醇生產，具有降低生產成本、安全、綠色、無污染的優點。但酪醇只有在較低濃度下才能轉化成羥基酪醇，因此尋求高轉化率的酶，促使酪醇在高濃度下向羥基酪醇轉化，是生物法制備羥基酪醇的研究方向。

2 羥基酪醇的應用

2.1 作為黃嘌呤氧化酶抑制劑

黃嘌呤氧化酶主要存在于肝臟、腸道、血清和哺乳期乳腺中。黃嘌呤再氧化過程中，產生內源活性氧，包括超氧自由基和過氧化氫物質，引起對活性組織的氧化損傷。過量的黃嘌呤活性會引起痛風、尿酸和腎結石甚至心血管疾病。降低患者體內的尿酸含量可以通過減少嘌呤類食物的攝入[12]或抑制患者體內黃嘌呤氧化酶的活性[13]進行控制。別嘌呤醇是臨床上唯一用于抑制尿酸活性的化學藥品[14]，但其副作用大，因此新型安全副作用小的黃嘌呤抑制酶的研究迫在眉睫。

Wan等[15]發現羥基酪醇分子可與黃嘌呤氧化酶結合并影響酶的結構。使用計算機模擬來討論兩者的可能結合位點。羥基酪醇可進入黃嘌呤氧化酶活性中心的底物通道。體內試驗也驗證羥基酪醇可抑制氧化應激導致的高尿酸血癥大鼠的肝臟黃嘌呤氧化酶活性，降低大鼠血清內的尿酸水平。羥基酪醇同時可以修飾大鼠腎尿酸轉運體基因的轉錄，使尿酸重吸收轉運體基因mRNA下降，分泌轉運蛋白基因mRNA增加至正常。研究表明羥基酪醇可顯著降低高尿酸血癥大鼠血清尿酸水平，部分羥基酪醇通過與黃嘌呤氧化酶結合抑制其催化活性，部分羥基酪醇通過修飾大鼠腎臟中主要尿酸轉運蛋白基因的mRNA來實現抑制人體內尿酸含量。羥基酪醇安全性高，無毒，不易引起過敏反應且來源廣泛，因此羥基酪醇作為高尿酸血癥的潛在預防物質是非常有前景的。

2.2 與紫杉醇聯用治療乳腺癌

乳腺癌是女性中最常見的癌癥類型，其發病率遠遠高于其他癌癥發病率[16-17]。地中海飲食不僅對心血管疾病有很好的治療效果，而且對乳腺癌也有顯著的預防作用[18]。地中海飲食主要以植物性食物、魚和特級初榨橄欖油為主。橄欖油主要由油酸、其他脂肪酸和不同的次要元素如酚類化合物、類黃酮、木酚素或裂環烯醚萜組成。食用橄欖油的益處不僅與油酸有關，也與橄欖油中的次要化合物有關[19]。羥基酪醇是酚類基團中最具代表性的組分。羥基酪醇具有很強的抗氧化能力，抗血栓形成，降血糖作用，并且在缺血再灌注模型中也表現出對大鼠心肌細胞的保護作用，且在攝入羥基酪醇劑量在500 mg/（kg·d）以下也是安全的[20]。

羥基酪醇在癌細胞體系和動物模型中具有抗腫瘤作用[21]。試驗發現羥基酪醇可抑制乳腺腫瘤的生長和細胞增殖，同時激活或抑制與細胞增殖和凋亡有關的幾種基因和途徑[22]。除了直接影響與致癌作用有關的途徑的調節之外，羥基酪醇也能夠減少氧自由基的產生（氧自由基可加強誘導和促進腫瘤細胞的生長和存活周期）并防止氧化損傷。化療藥物在乳腺癌的治療中產生氧自由基并且導致心臟毒性，乳腺癌的化療藥物紫杉醇的劑量必須受到限制和嚴格控制，以避免氧自由基和心肌細胞之間的直接相互作用。降低氧自由基水平可以減少化療藥物對心臟的不良作用[23]，從而避免乳腺癌患者出現不良心臟反應。

Nuri等[24]在MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌細胞系中測定對不同化療施用模式的增殖率的影響。將乳腺腫瘤大鼠隨機分為對照組、羥基酪醇組、紫杉醇組和紫杉醇加羥基酪醇組，持續飼養6周后測量腫瘤體積、細胞增殖和幾種全身性氧化應激參數。研究數據發現，與單獨使用紫杉醇治療乳腺癌相比，紫杉醇加羥基酪醇組大鼠腫瘤體積顯著減少。此外，該組合在不影響標準化療的抗腫瘤活性的情況下，提高了乳腺腫瘤大鼠的抗氧化劑的狀態。這些發現首次揭示羥基酪醇是與紫杉醇聯合治療乳腺癌的活性伴侶。紫杉醇與羥基酪醇的組合還確保化療藥物的氧化作用更小，潛在地改善患者健康。

2.3 預防糖尿病及其并發癥

糖尿病患者由于血糖升高導致糖基化的終末期產物明顯增多，自由基也明顯增多，這些自由基可以引起免疫反應、炎癥反應、氧化應激反應，損傷到血管內皮，這也是糖尿病慢性病變的一個重要原因，抗氧化對于預防和延緩糖尿病的慢性并發癥有重要作用[25]。

Juan等[26]用患有鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠評估羥基酪醇對大鼠心血管生物標志物（氧化和亞硝化應激，血小板功能，前列腺素合成，黏附分子和參與糖尿病血管病變的炎癥介質）和動脈壁形態參數的影響。試驗數據表明，羥基酪醇通過降低脂質過氧化物和增加谷胱甘肽濃度來改變氧化應激。羥基酪醇降低糖尿病大鼠中氧化低密度脂蛋白（oxLDL）的濃度，而低密度脂蛋白（LDL）的氧化是動脈疾病發生和演變的關鍵步驟[27]，因此保護低密度脂蛋白免受氧化可以預防心血管疾病。與氧化應激有關的另一方面是炎性因子和細胞因子對糖尿病性血管疾病有著重要的影響[28]。試驗數據表明，患有糖尿病的大鼠在該試驗模型中出現炎癥狀態，服用羥基酪醇后，炎癥指標顯著下降。與此同時，對糖尿病大鼠的研究顯示羥基酪醇的給藥影響了導致糖尿病血管病變的主要生化過程，并減少血管壁中的細胞增殖。研究表明羥基酪醇可能在預防糖尿病血管病變方面具有臨床應用。但需要進一步的研究來確定糖尿病患者的心血管疾病的發生率是否可以通過每天服用羥基酪醇來降低。

2.4 預防和治療淀粉樣蛋白沉積疾病

系統性淀粉樣變性是由于淀粉樣蛋白在全身細胞外組織間隙中沉積，從而破壞細胞和器官功能的疾病。許多流行病學研究表明，富含不飽和脂肪酸、酚類和多酚、維生素和抗氧化劑的飲食可以降低人群患淀粉樣蛋白沉積疾病的風險。

Francesco等[29]用原子力顯微鏡發現羥基酪醇可以抑制雞蛋清溶菌酶纖維生成的能力。雞蛋清溶菌酶是一種典型模型蛋白，其在淀粉樣蛋白形成的情況下可以在羥基酪醇存在的試驗條件下發生變化。在pH 1.6和65 ℃下獲得的雞蛋清溶菌酶纖維具有約3 nm的高度和平均約3 μ m的纖維長度。相對于對照樣品，羥基酪醇的存在明顯降低了雞蛋清溶菌酶的數量和長度，原子力顯微鏡的試驗數據得到熒光光譜和傅里葉變換紅外光譜的支持。熒光光譜和傅里葉變換紅外光譜結果顯示在羥基酪醇的存在下淀粉樣蛋白的存在減少[30-31]，從而證實羥基酪醇是雞蛋清溶菌酶聚集的有效抑制劑，因此表明該天然化合物可能的未來應用是用于潛在的預防或治療淀粉樣蛋白沉積疾病。

2.5 選擇性地減少胰腺癌細胞的增殖，影響細胞周期，誘導細胞凋亡

胰腺癌是一種惡性腫瘤，目前用于胰腺癌的化療藥物（如吉西他濱）僅提供長達6個月的存活率增加。此外，它們對正常組織具有高毒性，極大地影響患者的生活質量。因此，尋找在癌細胞中誘導細胞凋亡同時對正常細胞顯示有限毒性的新型試劑是至關重要的。考慮到堅持地中海飲食能夠降低罹患胰腺癌風險[32]，因此羥基酪醇的抗胰腺癌潛力值得研究。

Chloe等[33]首次在體外測定羥基酪醇的抗胰腺癌特性，從而確定羥基酪醇具有抗胰腺癌潛力。用羥基酪醇處理胰腺癌細胞（MIA PaCa-2，BxPC-3和CFPAC-1）和非致瘤性胰腺細胞（HPDE）以確定它們對細胞活力的影響。羥基酪醇對MIA PaCa-2和HPDE細胞顯示出選擇性毒性。對Bcl-2家族蛋白和胱天蛋白酶3/7活性的分析確定羥基酪醇誘導MIA PaCa-2細胞凋亡，基因表達分析揭示推定的作用機制，表明c-Jun和c-Fos參與羥基酪醇誘導的MIA PaCa-2細胞的凋亡。羥基酪醇阻滯細胞周期，增加Bax/Bcl-2比率，增加胱天蛋白酶3/7的活性并誘導胰腺癌細胞（MIA PaCa-2）細胞凋亡，也使得c-Jun和c-Fos的表達增加。c-Jun和c-Fos二聚成AP1是MIA PaCa-2細胞中羥基酪醇誘導的細胞凋亡的潛在機制。細胞周期變化通常是細胞應激導致細胞凋亡的早期指標。研究中，羥基酪醇處理MIA PaCa-2細胞導致細胞周期阻滯于細胞周期的G2期。研究表明羥基酪醇可以選擇性地減少胰腺癌細胞的增殖，影響細胞周期，誘導細胞凋亡，該發現對于開發新型的毒副作用小的胰腺癌的化療藥作用極大。但是，目前僅限于體外試驗，需要更多的試驗來測試羥基酪醇的合理使用量及體內代謝等問題。

3 結語與展望

生物合成羥基酪醇具有降低生產成本、安全、綠色、無污染的優點。但酪醇只在較低濃度下才能轉化成羥基酪醇，因此尋求高轉化率的酶，促使酪醇在高濃度下向羥基酪醇轉化，是生物法制備羥基酪醇的研究方向。羥基酪醇在治療尿酸、抗炎癥、預防心腦血管疾病、預防糖尿病疾病、淀粉樣蛋白堆積疾病的預防、抗癌等方面發揮作用，為開發羥基酪醇系列制劑提供了重要的理論依據。但是，當前羥基酪醇的體內研究較少，如代謝、吸收、體內自由基平衡等問題需要進一步的體內研究，有待羥基酪醇進一步探究。