辣椒的化學(xué)成分與藥理作用研究進(jìn)展

鄧文溢，文江平

（1.首都醫(yī)科大學(xué)第四臨床醫(yī)學(xué)院，北京 100069；2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院檢驗(yàn)科，北京 100176）

辣椒（Capsicumspp.）屬于茄科（Solanaceae）、辣椒屬（Capsicum）植物。辣椒最早栽培于中南美洲，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸后將辣椒帶入歐洲，最后傳到世界各地，目前辣椒在全世界得到廣泛栽培。辣椒既可以作為蔬菜鮮食，又是全世界最大的調(diào)味品，還可以除濕、消炎、促進(jìn)血液循環(huán)，驅(qū)寒解表，活絡(luò)生肌。古書《食物木草》寫到辣椒具有“消宿食，解結(jié)氣，開胃中，辟邪惡，殺腥氣諸毒”的作用。《食物宜忌》記載，辣椒能“溫中下氣，散寒除濕，開郁去痰，消食，殺蟲解毒，治呢逆，療喳隔，止瀉痢，祛腳氣”。《藥檢》記載，辣椒能“祛風(fēng)行血、散寒解郁、導(dǎo)滯、止瀉、擦癬”。

辣椒果實(shí)中含有大量的化學(xué)物質(zhì)，比如辣味物質(zhì)辣椒素類物質(zhì)、成色物質(zhì)類胡蘿卜素、其他生物活性物質(zhì)類黃酮和維生素等，使辣椒呈現(xiàn)不同的味道和顏色。近年來大量科學(xué)研究證實(shí)辣椒有鎮(zhèn)痛止癢、降脂降糖、抗癌、抗菌、降壓、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)、保護(hù)心腦血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等作用。本文總結(jié)了辣椒果實(shí)中重要的化學(xué)物質(zhì)、相關(guān)藥理作用和在生物醫(yī)藥中潛在應(yīng)用領(lǐng)域的最新研究情況，為辣椒果實(shí)的綜合利用提供參考。

1 辣椒果實(shí)的主要化學(xué)物質(zhì)

1.1 辣椒素類物質(zhì)

辣椒素類物質(zhì)是辣椒中最特殊的成分，是辣椒的活性成分之一。辣椒素類物質(zhì)只在辣椒屬植物中合成和積累。辣椒素類物質(zhì)是辣椒素及其同系物的統(tǒng)稱，已經(jīng)鑒定的辣椒素類物質(zhì)有20多種［1］。但最主要的成分是辣椒素和二氫辣椒素，這兩種化合物約占全部辣椒素類物質(zhì)含量的90%［2］。作為辣椒果實(shí)生產(chǎn)的次生代謝產(chǎn)物，辣椒素類物質(zhì)對某些食草動物和真菌具有威懾作用，并有抗癌、鎮(zhèn)痛和減肥等醫(yī)療和保健作用。辣椒素類物質(zhì)的含量具有顯著的基因型差異，研究發(fā)現(xiàn)C.chinense辣椒，辣椒素含量都很高。Carolina Reaper（C.chinenseJacq.）是目前世界上已知最辣的辣椒，其辣度指數(shù)高達(dá)220萬個SHU單位，其次是Trinidad Moruga Scorpion（C.chinenseJacq.），其辣度指數(shù)也超過了200萬SHU單位［1］，而印度鬼椒Bhut Jolokia（C.chinense×C.frutescens），以高辣著稱，其辣度指數(shù)超過了100萬個SHU單位［1，3］。云南涮辣（C.chinenseJacq.）是中國已知最辣的辣椒，其辣度指數(shù)最高超過了35萬個SHU單位［4］，第二辣的辣椒品種屬于海南黃燈籠椒（C.chinenseJacq.），其辣度指數(shù)最高超過了12萬個SHU單位［5］。

1.2 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素既是一種顏色色素，影響辣椒果實(shí)感官的顏色，同時又具有生物抗氧化作用，是辣椒果實(shí)中一類重要的次生代謝產(chǎn)物。橙色辣椒的色素由辣椒紅素、玉米黃質(zhì)、α-胡蘿卜素和玉米黃素等色素構(gòu)成；黃色辣椒的類胡蘿卜素組分包含葉黃素、β-胡蘿卜素、花藥黃質(zhì)和β-隱黃素等色素；而紅色辣椒的類胡蘿卜素組分包含辣椒紅素、β-胡蘿卜素、玉米黃素和α-胡蘿卜素等色素［6，7］。在不同顏色的辣椒果實(shí)中，總類胡蘿卜素含量最高的是紅色辣椒，顯著高于黃色和橙色辣椒［7，8］。辣椒紅色素的含量具有顯著的基因型差異，干椒果實(shí)中辣椒紅色素的含量最高可達(dá)4.01 mg/g，而鮮辣椒果實(shí)中辣椒紅色素的含量最高可達(dá)177μg/g，占總類胡蘿卜素的75%～80%［7］。辣椒紅色素是一種天然著色劑，廣泛應(yīng)用于食品、化妝品等行業(yè)，辣椒果實(shí)辣椒紅色素含量是色素型辣椒商品性的最重要指標(biāo)［9］。

1.3 黃酮類

辣椒果實(shí)中含有幾十種類黃酮物質(zhì)，其中占主要地位的是槲皮素（屬于黃酮醇類）和木犀草素（黃酮類）［10，11］。總類黃酮物質(zhì)的含量隨著果實(shí)的發(fā)育而呈現(xiàn)一定的變化，主要表現(xiàn)為成熟辣椒果實(shí)總類黃酮含量相對較低，相當(dāng)于未成熟辣椒果實(shí)的20%～30%［12，13］。同時研究發(fā)現(xiàn)，類黃酮含量在辣椒屬種間也存在較大差異，對5個辣椒栽培種果實(shí)類黃酮含量測定分析中發(fā)現(xiàn)，漿果狀辣椒類黃酮含量最低，一年生辣椒類黃酮含量次之，灌木辣椒類黃酮含量最高［13］。

1.4 其他

辣椒果實(shí)的維生素種類和含量都極其豐富。其所含維生素主要種類有維生素C、維生素A原、維生素E和葉酸等［14］。所含維生素中含量最豐富的是維生素C，研究表明，紅甜椒是維生素C含量最高的幾種蔬菜作物之一。維生素C的含量隨果實(shí)的發(fā)育呈現(xiàn)一定的變化，如未成熟果實(shí)維生素C的含量低于成熟果實(shí)。維生素C、維生素A、維生素E的含量具有顯著的基因型差異，例如，漿果狀辣椒維生素C含量最高，一年生辣椒中維生素A含量最高，中國辣椒的維生素E含量最高［11，13，15］。

有機(jī)酸和糖是辣椒的呈味物質(zhì)。辣椒果實(shí)中也含有比較豐富的有機(jī)酸和糖。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒中的有機(jī)酸和糖含量呈現(xiàn)基因型以及果實(shí)發(fā)育階段的差異性［16］。對一年生辣椒果實(shí)糖（葡萄糖、果糖）和酸（蘋果酸、檸檬酸）的含量進(jìn)行測定以研究基因型差異，結(jié)果表明，這些物質(zhì)因基因型不同而呈現(xiàn)含量的多樣性，如葡萄糖含量為17.9～38.1μg/g（FW），果糖含量與葡萄糖含量的特性基本一致，為18.9～37.4 μg/g（FW），檸檬酸含量為117.1～1 592.7μg/g（FW），蘋果酸含量介于1 857～5 423μg/g（FW）［17］。分析辣椒不同發(fā)育階段果實(shí)中還原性糖的含量，結(jié)果表明果實(shí)成熟后還原性糖含量為177.33 mg/g（DW），而未成熟果實(shí)的還原糖含量只有40.99 mg/g（DW）［16］。

研究發(fā)現(xiàn)，辣椒果實(shí)還含有豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，揮發(fā)性物質(zhì)影響辣椒果實(shí)的香味。目前共檢測到300多種揮發(fā)性物質(zhì)，含量較高的主要為一些酯類和萜類物質(zhì)，如戊酸己酯、異戊酸己酯、Z-異戊酸-3-己烯酯、2-甲基丁酸己酯和3，3-二甲基環(huán)己醇等［16，18，19］。同時研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量也表現(xiàn)出基因型和果實(shí)發(fā)育階段的多樣性［20］。

2 辣椒素的藥理作用

辣椒素是辣椒果實(shí)中最特殊的成分，具有多種生物活性，現(xiàn)代藥理學(xué)證明辣椒素具有鎮(zhèn)痛止癢、降脂降糖、抗癌、抗菌、降壓、保護(hù)心腦血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等作用，可用于治療各種神經(jīng)疼痛、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、軀體肥胖、糖尿病以及多種惡性腫瘤等。

2.1 辣椒素對惡性腫瘤的預(yù)防和治療作用

辣椒素通過激活辣椒素受體（Transient receptor potential vanilloid，TRPV）或其他信號通路將刺激信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)，對多種腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤活性，如肝癌［21］、胃癌［22］、神經(jīng)膠質(zhì)瘤［23］、前列腺癌［24］、非小細(xì)胞肺癌［25］、纖維肉瘤［26］、乳腺癌［27］、結(jié)直腸癌［28］和膽管癌［29］等。同時辣椒素也可以激活T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫［30］，預(yù)防和抑制惡性腫瘤細(xì)胞的分裂增生。

辣椒素通過對致癌物的代謝過程進(jìn)行干預(yù)，調(diào)控腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)，干擾或阻斷癌變過程，從而預(yù)防腫瘤細(xì)胞的癌變［31］。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素通過TRPV1激活Ca2+/鈣蛋白酶，活化蛋白酪氨酸磷酸酶，從而阻斷EGFR介導(dǎo)的上皮細(xì)胞增殖，進(jìn)而阻斷腸腫瘤發(fā)生［32］。辣椒素通過癌細(xì)胞中沉默信息調(diào)節(jié)因子2，調(diào)控癌細(xì)胞組蛋白的乙酰化，從而抑制癌細(xì)胞增生［22］。辣椒素對化學(xué)藥劑誘導(dǎo)的腸道腫瘤、結(jié)腸癌、肺癌等有多重保護(hù)作用［33］。

辣椒素通過多種機(jī)制，如通過干擾腫瘤細(xì)胞的分裂增生［34］、抑制代謝活性［35］、線粒體膜電位喪失［21］、細(xì)胞壞死［25］、誘發(fā)細(xì)胞凋亡［36］以及細(xì)胞自噬［37］等途徑，誘導(dǎo)抗腫瘤機(jī)制。

辣椒素對乳腺癌癌細(xì)胞生長具有抑制作用［38］。辣椒素通過下調(diào)表皮生長因子受體及上皮生長因子受體2的基因表達(dá)，干擾癌細(xì)胞的分裂，誘發(fā)細(xì)胞凋亡，達(dá)到抑制乳腺癌細(xì)胞增生的目的［27］。體內(nèi)和體外試驗(yàn)表明，辣椒素可以降低小鼠乳腺癌MDA-MBF231細(xì)胞移植瘤模型瘤的重量（降低了70%）。

2.2 辣椒素與鎮(zhèn)痛

正常條件下初級感覺神經(jīng)元是靜止的，但當(dāng)組織損傷后，損傷細(xì)胞釋放大量物質(zhì)，激活一系列炎癥信號通路，引起疼痛。大量臨床試驗(yàn)研究表明，辣椒素在人體內(nèi)具有鎮(zhèn)痛作用。辣椒素通過激活TRPV1，開放鈣離子通道，提高細(xì)胞中鈣離子濃度，興奮神經(jīng)元，釋放神經(jīng)肽，阻斷疼痛傳導(dǎo)通路，產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果［39］。辣椒素已證實(shí)可用于治療糖尿病神經(jīng)病變［40］。辣椒素可作為長效鎮(zhèn)痛藥治療術(shù)后疼痛和骨關(guān)節(jié)炎疼痛，它也減少了類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎引起的疼痛以及纖維肌痛引起的關(guān)節(jié)或肌肉疼痛［41］。

目前的研究已經(jīng)解析了辣椒素緩解疼痛的分子基礎(chǔ)。TRPV1是一種多覺性傷害感受器，具有動態(tài)激活閾值，在炎癥條件下可能降低。辣椒素與感覺神經(jīng)纖維上的TRPV1特異性結(jié)合導(dǎo)致鈣基因相關(guān)肽、P物質(zhì)、谷氨酸等因子失衡而止痛［42］。辣椒素能夠有效地緩解術(shù)后膀胱痙攣性疼痛，預(yù)防膀胱炎的發(fā)生。高濃度辣椒素可以誘導(dǎo)小鼠降低齒齦肉組織的緩激肽、鈣基因相關(guān)肽、P物質(zhì)的水平，下調(diào)炎癥介質(zhì)的釋放，消炎鎮(zhèn)痛［43］。辣椒素能夠抑制高壓活性鈣，從而達(dá)到止痛的作用，以緩解三叉神經(jīng)痛［44］。辣椒素通過激活TRPV1，使其細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高，導(dǎo)致電荷異常，阻斷痛覺信號的傳導(dǎo)，減輕帶狀皰疹引起的神經(jīng)痛［41］。

2.3 辣椒素與胃腸道

辣椒素對消化有促進(jìn)作用。辣椒素誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生和分泌富含膽汁酸的膽汁，促進(jìn)脂肪的消化和吸收。有研究試驗(yàn)大鼠攝入一定量辣椒素后對膽汁分泌的影響，發(fā)現(xiàn)辣椒素能促進(jìn)膽汁酸的分泌［45］。同時發(fā)現(xiàn)辣椒素對胰腺消化酶和小腸黏膜的消化酶有影響［46］。辣椒素顯著影響胰脂肪酶的活性。一定劑量的辣椒素能夠?qū)⒁鹊鞍酌富钚蕴岣?倍，對胰凝乳蛋白酶活性的誘導(dǎo)效果更加明顯。辣椒素能增強(qiáng)腸道脂肪酶的活性，也能顯著提高腸道淀粉酶和二糖酶的活性。推測一方面辣椒素刺激肝臟分泌更多富含膽汁酸的膽汁，另一方面辣椒素刺激參與消化作用相關(guān)酶活性的提高，導(dǎo)致整個消化過程加速，顯著減少食物通過腸道時間［47］。后續(xù)的試驗(yàn)證實(shí)膳食辣椒素能增強(qiáng)胰脂肪酶、淀粉酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性，增強(qiáng)膳食脂肪吸收，增加富含膽汁酸的膽汁分泌，降低脂肪組織重量［48］。

研究發(fā)現(xiàn)辣椒素能顯著促進(jìn)鐵、鋅和鈣離子的吸收［48］，同時發(fā)現(xiàn)對鋅離子吸收的促進(jìn)作用最強(qiáng)，對鈣離子吸收的促進(jìn)作用最弱。辣椒素改變了腸道的滲透性可能是其促進(jìn)微量元素吸收的原因。研究發(fā)現(xiàn)辣椒素也能促進(jìn)人體對β-胡蘿卜素的吸收［49］。

辣椒素能夠改善病變腸道菌群失衡。辣椒素可以改善腸道環(huán)境，顯著增加肥胖小鼠腸道菌群多樣性，改善腸道通透性，緩解體內(nèi)炎癥水平［50，51］。脂質(zhì)代謝紊亂試驗(yàn)小鼠體內(nèi)艾克曼菌屬菌群的數(shù)量異常減少，辣椒素可能通過直接刺激該屬菌群的生長，或者促進(jìn)腸道黏液的分泌，進(jìn)而促進(jìn)該屬菌群的生長，使艾克曼菌屬菌群的數(shù)量恢復(fù)到正常水平［51］。

2.4 辣椒素與疲勞

研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素具有較好的抗疲勞能力。與對照組相比，辣椒素灌胃后的小鼠游泳能力顯著增強(qiáng)［52］。研究發(fā)現(xiàn)辣椒素對小鼠的體重?zé)o顯著影響，但在延長小鼠負(fù)重游泳時間和爬桿時間方面達(dá)到顯著水平［53］。辣椒素的使用量與影響的程度正相關(guān)，與對照組相比，6～15 mg/kg·d辣椒素可顯著提升耐缺氧時間，提高抗疲勞能力；一定劑量的辣椒素能顯著提高試驗(yàn)小鼠前肢握力、力竭游泳時間。辣椒素抗疲勞的機(jī)理可能與以下幾個方面有關(guān)：①辣椒素誘導(dǎo)的抗氧化能力提高。研究發(fā)現(xiàn)與對照組試驗(yàn)小鼠相比，辣椒素處理的試驗(yàn)小鼠體內(nèi)SOD、GPX的活性顯著增強(qiáng)，而細(xì)胞過氧化產(chǎn)物MDA的含量顯著降低，證實(shí)辣椒素通過增強(qiáng)試驗(yàn)小鼠的抗氧化系統(tǒng)，增強(qiáng)自由基清除能力，以降低疲勞［53］。②辣椒素能夠提高體內(nèi)能量供應(yīng)水平。研究表明辣椒素能顯著提高試驗(yàn)小鼠細(xì)胞內(nèi)血糖水平、肝糖原、肌糖原含量，暗示辣椒素可能通過增強(qiáng)脂肪代謝、減少血糖消耗來提高運(yùn)動能力［54］。③辣椒素能夠調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)，提高運(yùn)動能力。研究表明辣椒素可顯著提高試驗(yàn)小鼠下丘腦的腎上腺素、去甲腎上腺素及多巴胺含量，同時顯著降低下丘腦和海馬的抑制性遞質(zhì)5-HT和它的代謝物5-HIAA水平以及血NH3水平，揭示辣椒素通過調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)的活動，提高抗疲勞能力［55］。

2.5 辣椒素與降脂

辣椒素通過激活TRPA1，誘導(dǎo)交感神經(jīng)末梢釋放去甲腎上腺素，通過褐色脂肪組織胞膜上的β受體，上調(diào)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平，活化蛋白激酶，促進(jìn)甘油三脂水解，起到降脂減肥的作用［50］。

辣椒素可以調(diào)控白色脂肪組織中熱休克蛋白27、Olr1434受體蛋白基因的表達(dá)與蛋白水平來調(diào)節(jié)脂肪代謝［56］。辣椒素也可通過上調(diào)白色脂肪組織中解偶聯(lián)蛋白2、過氧化物酶體增殖物激活受體α和下調(diào)3-磷酸甘油脫氫酶基因、過氧化物酶體增殖物激活受體γ的表達(dá)及酶的活性，抑制脂肪的合成，促進(jìn)脂肪的氧化分解［57］。辣椒素上調(diào)肌肉組織中的解偶聯(lián)蛋白3、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4和胰島素受體等基因的表達(dá)，促進(jìn)脂肪酸的氧化［58］。

辣椒素與TRPV1結(jié)合后，通過上調(diào)間隙連接蛋白基因的表達(dá)，誘導(dǎo)鈣離子在脂肪細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致鈣離子濃度升高，形成鈣離子流，誘導(dǎo)細(xì)胞和組織分泌胰高血糖素樣肽-1，上調(diào)胰島素的分泌量，保持血糖的相對穩(wěn)定［59，60］。

辣椒素通過改善胰島功能、促進(jìn)胰島素分泌來維持血糖穩(wěn)定［61］。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素通過有效調(diào)控與胰島β細(xì)胞發(fā)育、分裂、增生以及凋亡的相關(guān)關(guān)鍵基因的功能，來促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖以及減少β細(xì)胞凋亡［62］。

2.6 辣椒素與心血管

辣椒素對心血管系統(tǒng)具有較好的保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)辣椒素對試驗(yàn)老鼠的血壓、心率、腎交感神經(jīng)放電、血管張力等均有興奮作用［63］。試驗(yàn)也證實(shí)，辣椒素可以降低由高膽固醇和鹽誘導(dǎo)的高血壓模型鼠的血壓，促進(jìn)血液循環(huán)，改善心臟功能。辣椒素通過激活TRPV1，擴(kuò)張相關(guān)大容量血管，降低試驗(yàn)大鼠的血壓［64］。同時研究發(fā)現(xiàn)辣椒素具有抗血小板聚集效應(yīng)，這種效應(yīng)具有依賴TRPV1途徑和不依賴TRPV1兩種途徑［65］。辣椒素保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用機(jī)理：辣椒素激活TRPV1后，誘導(dǎo)心肌末端辣椒素敏感神經(jīng)末梢合成和釋放降鈣素基因相關(guān)肽和P物質(zhì)，關(guān)閉副交感神經(jīng)和心肌鉀離子通道，起到改善心肌功能和保護(hù)性調(diào)控心血管的作用［66］。P物質(zhì)和降鈣素基因相關(guān)肽都有利鈉利尿和血管擴(kuò)張活性，導(dǎo)致血管舒張，能夠有效降低血壓［67，68］。辣椒素激活TRPV1后，誘導(dǎo)開放細(xì)胞鈣離子通道，鈣離子回流，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高，進(jìn)而改善心血管系統(tǒng)功能，維持血壓正常［69］。

3 臨床應(yīng)用

辣椒的臨床應(yīng)用十分廣泛。辣椒素目前用于局部軟膏以及高劑量皮膚貼劑（商品名‘Qutenza’），以減輕帶狀皰疹后神經(jīng)痛等神經(jīng)病變［41］。辣椒素霜是一種有效減少牛皮癬瘙癢和炎癥的藥品［70］。8%高濃度辣椒素貼劑60 min可在神經(jīng)性疼痛患者中產(chǎn)生有效的疼痛緩解長達(dá)12周［71］。一項(xiàng)36名志愿者的研究結(jié)果表明，膳食中補(bǔ)充辣椒可以減輕餐后高胰島素血癥［72］。一項(xiàng)12名健康男性受試者的臨床結(jié)果表明，辣椒素能降低口服葡萄糖耐量測試的血糖水平，30～45 min的血糖水平顯著低于對照組，60～120 min的血液胰島素含量顯著升高，說明辣椒素具有促進(jìn)胰島素分泌以及顯著降血糖作用［73］。臨床研究表明食用含辣椒素的食物后，會增加餐后能量消耗，促進(jìn)碳水化合物的氧化，降低營養(yǎng)素的攝入［74］。

4 展望

鑒于辣椒素具有良好的抗炎潛力以及在體重管理方面具有重要作用，辣椒素對人類健康的利用價值值得開發(fā)。同時辣椒素及其衍生物因具有來源廣、成本低、毒性小等特點(diǎn)而具有廣闊的應(yīng)用前景。但臨床研究尚缺乏隨機(jī)、雙盲、安全性及有效性評估，對其在臨床上的確切機(jī)制尚不明晰，還需要進(jìn)一步從細(xì)胞、生理、生化、分子、表觀遺傳等方面對其深入研究。此外，辣椒素的辛辣特性使其應(yīng)用的劑量和應(yīng)用范圍受到很大的局限，需要進(jìn)一步深入評估其在臨床上的安全性。