檳榔生物堿致癌性、致口腔黏膜下纖維化及興奮作用等活性研究進(jìn)展

張晶,代佳慧,代文婷,王世萍,康效寧,吉建邦

1(海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院三亞研究院,海南 三亞,572000)2(海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所,海南 海口,570100)3(海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室,海南 三亞,572000)4(海口市檳榔加工研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海南 海口,570100)

檳榔是熱帶棕櫚樹(shù)檳榔(Arecacatechu)的果實(shí),廣泛種植在南亞、東南亞等國(guó)家以及我國(guó)南部的熱帶、亞熱帶地區(qū)。印度是全球最大的檳榔生產(chǎn)國(guó),其次為中國(guó)、印度尼西亞、緬甸等國(guó)家。據(jù)估計(jì),全球約6億人嚼食檳榔產(chǎn)品[1],嚼食檳榔能使人產(chǎn)生輕微的興奮性和歡快感,同時(shí)還可緩解精神緊張達(dá)到興奮的作用。鑒于消費(fèi)人群眾多,咀嚼檳榔被認(rèn)為是尼古丁、酒精、咖啡因之外的第四類精神上癮行為[2]。

檳榔含有多種化學(xué)成分,主要包括多酚、粗纖維、生物堿、黃酮類化合物、礦物質(zhì)等[3]。其中生物堿是檳榔的特征成分,檳榔是棕櫚類植物中唯一含有生物堿的植物[4-5]。檳榔中生物堿種類眾多,各生物堿的含量、結(jié)構(gòu)、作用也不盡相同,生物堿的含量與檳榔產(chǎn)品的成癮性和致癌性密切相關(guān)[6]。檳榔生物堿同時(shí)具有促進(jìn)胃腸道消化、驅(qū)蟲(chóng)滅螺、抑菌、抗抑郁等的正面作用及破壞口腔黏膜成纖維細(xì)胞、致口腔黏膜下纖維性變、生殖系統(tǒng)毒性等的負(fù)面效應(yīng)。

本文綜述了檳榔生物堿種類、結(jié)構(gòu),生物堿致癌性、致口腔黏膜下纖維化、興奮作用及毒性等的研究現(xiàn)狀。了解檳榔生物堿的含量、作用等為后期檳榔產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)的制定及檳榔產(chǎn)品“減害增益”、“致癌途徑阻斷”、“功能成分利用”等研究的開(kāi)展提供線索、靶點(diǎn)和方向,具有重大的科學(xué)意義。

1 檳榔生物堿的種類

檳榔中生物堿種類眾多,主要是吡啶類生物堿,含量約為0.3%～0.7%。早在1950年,學(xué)者們就在檳榔中發(fā)現(xiàn)了4種生物堿,分別為檳榔堿(0.30%～0.63%)、檳榔次堿(0.31%～0.66%)、去甲檳榔堿(0.03%～0.06%)和去甲檳榔次堿(0.19%～0.72%)[6]。其中檳榔次堿和去甲檳榔次堿為檳榔堿和去甲檳榔堿的水解產(chǎn)物。這4種生物堿被認(rèn)為是檳榔中的主要生物堿,與檳榔的健康性、成癮性、致癌性等密切相關(guān)[2,6-7]。目前研究多集中在這4種生物堿分離純化及測(cè)定方法的探索。郭曉杰等[8]采用超高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜建立了檳榔籽中主要生物堿同時(shí)測(cè)定的方法。高曉婷[9]利用多級(jí)錯(cuò)流提取、氫溴酸結(jié)晶法分離純化,高效液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)對(duì)檳榔堿進(jìn)行定量分析。還有學(xué)者分析了加工方式及產(chǎn)地對(duì)檳榔堿含量[10-11]。JAIN等[12]和CAO等[13]對(duì)來(lái)自不同國(guó)家和地區(qū)的的檳榔加工產(chǎn)品中生物堿含量進(jìn)行定量分析,發(fā)現(xiàn)不同檳榔加工產(chǎn)品的生物堿相對(duì)含量差異較大。由于檳榔產(chǎn)品種類繁多,有關(guān)檳榔產(chǎn)品中生物堿含量的全面報(bào)道極少,還有待進(jìn)一步完善。

隨著分離手段的改進(jìn)和檢測(cè)技術(shù)的提高,更多種類的生物堿被學(xué)者們發(fā)現(xiàn)。PENG等[5]發(fā)現(xiàn)吡啶類生物堿是檳榔中的特征代謝物。徐航等[14]利用非靶向代謝組學(xué)技術(shù)在檳榔中發(fā)現(xiàn)檳榔次堿己糖苷的存在。TANG等[15]利用紅外光譜儀、1H和13C核磁共振波譜儀從檳榔中鑒定了3 種新的生物堿。CAO等[16]利用紅外、紫外、核磁等鑒定出了2 種新的生物堿。目前報(bào)道的相關(guān)檳榔堿結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。生物堿作為檳榔的主要活性成分,其種類和結(jié)構(gòu)仍需要進(jìn)一步挖掘研究。

圖1 檳榔生物堿的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structures of areca nut alkaloids

2 檳榔生物堿的致癌性

2.1 檳榔堿致癌分類

2020年,國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)邀請(qǐng)來(lái)自10個(gè)國(guó)家的20位科學(xué)家對(duì)檳榔堿致癌性進(jìn)行評(píng)估,認(rèn)為檳榔堿“可能對(duì)人類致癌”,將其劃分為2B類致癌物[17]。致癌物分為1類、2A類、2B類和3類4種。1類致癌物對(duì)人具有致癌性,即其對(duì)人類致癌的證據(jù)充分,包括煙、酒精、中式咸魚(yú)、苯并芘等;2A類致癌物對(duì)人很可能致癌,即對(duì)人類致癌的證據(jù)有限,同時(shí)在動(dòng)物中的致癌證據(jù)充分,包括高于65 ℃的熱飲、硝酸鹽、亞硝酸鹽、油炸、高溫排放環(huán)境等;2B類致癌物對(duì)人可能致癌,即相關(guān)物質(zhì)對(duì)人類致癌的證據(jù)有限,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的致癌證據(jù)不足,包括氯仿、亞洲傳統(tǒng)腌菜、檳榔堿等;3類致癌物對(duì)人致癌性不可歸類,即相關(guān)物質(zhì)對(duì)人類致癌的證據(jù)不足,而在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的致癌證據(jù)不足或有限。TSAI等[18]的研究結(jié)果認(rèn)為檳榔堿可觸發(fā)人類上皮細(xì)胞的DNA損傷反應(yīng),誘導(dǎo) DNA鏈斷裂、染色體畸變和姐妹染色單體交換,抑制p53和DNA的修復(fù),促進(jìn)口腔癌的發(fā)生。KEVEKORDES等[19]的研究結(jié)果表明檳榔堿可以引起人類淋巴細(xì)胞中微核數(shù)量的增加[19],這些研究結(jié)果均有力地證明了檳榔堿對(duì)人原代細(xì)胞和培養(yǎng)細(xì)胞的致癌作用。根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)2012年100E卷的內(nèi)容——人類致癌物綜述,檳榔堿可增加小鼠總腫瘤的發(fā)生率、誘導(dǎo)惡性食道腫瘤,檳榔堿還可誘導(dǎo)大鼠良性食道腫瘤和舌腫瘤[20]。目前僅有有限的證據(jù)證明檳榔堿對(duì)動(dòng)物的致癌作用,沒(méi)有任何數(shù)據(jù)表明檳榔堿對(duì)人的致癌作用,因此將檳榔堿列為2B類致癌物。

致癌物廣泛存在于日常生活中,需要客觀、理性、科學(xué)地對(duì)待,同時(shí)致癌性的研究是不斷完善的,關(guān)于檳榔堿的致癌性仍需進(jìn)一步研究,例如檳榔堿的安全性評(píng)價(jià),包括危害物含量及暴露水平等、檳榔致癌途徑的阻斷等。

2.2 亞硝胺衍生物的產(chǎn)生

亞硝胺衍生物的產(chǎn)生是檳榔生物堿致癌作用的主要誘因之一。人們咀嚼檳榔時(shí),口腔和胃中的細(xì)菌產(chǎn)生一氧化氮,檳榔中的生物堿在一氧化氮的存在下形成大量和高度復(fù)雜的亞硝胺代謝物。

檳榔中的主要生物堿檳榔堿的亞硝化主要產(chǎn)生4種N-亞硝胺代謝物,分別為N-亞硝基去甲檳榔堿、N-亞硝基去甲檳榔次堿、N-(甲基亞硝胺)丙腈、N-(甲基亞硝胺)丙醛[21]。檳榔堿在腎臟中發(fā)生N-氧化,經(jīng)過(guò)谷胱甘肽結(jié)合和雙鍵還原形成巰基酸[22]。MNPA還可能會(huì)進(jìn)一步生成N-(甲基亞硝胺)3-羥基丙醛和N-(甲酰基亞硝胺)丙醛衍生物,每一種衍生物又會(huì)產(chǎn)生幾種重氮?dú)溲趸镅苌颷23]。研究小鼠尿液的代謝物,發(fā)現(xiàn)檳榔堿在肝臟和腎臟中代謝形成檳榔次堿、檳榔堿N-氧化物、檳榔次堿N-氧化物、N-甲基山核桃酸、檳榔次堿甘氨酸、檳榔次堿硫醇酸等。同時(shí),檳榔咀嚼者的唾液和尿液中也檢測(cè)到這些衍生物,這些化合物是致癌的主要原因[24]。此外,檳榔產(chǎn)品中一般含有熟石灰,在熟石灰的堿性作用下,檳榔堿和去甲檳榔堿分別水解生成檳榔次堿和去甲檳榔次堿。檳榔生物堿形成亞硝胺衍生物的代謝途徑見(jiàn)圖2。

圖2 檳榔中生物堿的代謝途徑Fig.2 Metabolic pathways of alkaloids in areca nut

3 檳榔生物堿致口腔黏膜下纖維化

口腔黏膜下纖維化(oral submucous fibrosis, OSF)是一種口腔黏膜疾病,在咀嚼檳榔的人中最常見(jiàn)。目前學(xué)者們一致認(rèn)為咀嚼檳榔是導(dǎo)致OSF的主要病因[25],OSF發(fā)生原因與咀嚼檳榔的習(xí)慣、頻率、持續(xù)時(shí)間等有關(guān)[26]。OSF是一種進(jìn)行性疾病,涉及固有層和口腔黏膜下的纖維化變化,可能擴(kuò)展到咽部和食管上部,同時(shí)伴有上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng),具有癌變傾向[27]。臨床表現(xiàn)主要有口腔上皮萎縮、黏膜逐漸變硬、變白、進(jìn)食辛辣或刺激性食物有灼痛感、味覺(jué)缺陷、唾液過(guò)多或減少、潰瘍、張口受限等[26]。

目前OSF的發(fā)病機(jī)理尚未完全確定,根據(jù)大量臨床、流行病學(xué)數(shù)據(jù)和病例分析,普遍認(rèn)為這是一種多因素引起的疾病。OSF發(fā)病機(jī)制的特點(diǎn)是膠原蛋白沉積和降解之間的不平衡[28],即細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(膠原蛋白)產(chǎn)生的增加及降解的減少導(dǎo)致口腔軟組織膠原蛋白含量增加,膠原蛋白的過(guò)度積累導(dǎo)致病理性纖維化[29]。在OSF的發(fā)病機(jī)制中,檳榔生物堿主要通過(guò)刺激成纖維細(xì)胞、干擾口腔組織中細(xì)胞外基質(zhì)動(dòng)態(tài)平衡、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子等途徑促進(jìn)膠原蛋白合成和沉積、成纖維細(xì)胞增殖[30]。目前報(bào)道的檳榔生物堿致口腔黏膜下纖維化的因素及途徑見(jiàn)圖3。各因素具體作用如下:

圖3 檳榔堿致口腔黏膜下纖維化途徑Fig.3 Pathway of oral submucous fibrosis caused by betel nut alkaloids注:圖中PDGF為血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor);KGF-1為角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子-1(keratinocyte growth factor-1);b-FGF為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor)。

3.1 促進(jìn)膠原蛋白產(chǎn)生

膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分[30]。檳榔生物堿通過(guò)增加膠原蛋白的產(chǎn)生干擾口腔組織中細(xì)胞外基質(zhì)的平衡狀態(tài)[28]。據(jù)報(bào)道,正常細(xì)胞和OSF細(xì)胞均可產(chǎn)生膠原蛋白[31]。檳榔中的主要生物堿一方面可刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生膠原蛋白[32],另一方面檳榔堿在熟石灰的作用下水解為檳榔次堿,可促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖并進(jìn)一步增加膠原蛋白的產(chǎn)生[29]。

3.2 增加膠原蛋白沉積

膠原蛋白的清除率會(huì)隨著膠原蛋白的穩(wěn)定化、細(xì)胞外基質(zhì)動(dòng)力學(xué)失衡和吞噬作用的抑制而降低,最終導(dǎo)致膠原蛋白沉積。

穩(wěn)定化:檳榔堿干擾口腔組織中細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡[31],一方面通過(guò)增加細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的中膠原蛋白沉積增加,另一方面促進(jìn)膠原蛋白肽鏈之間的交聯(lián),使得膠原蛋白穩(wěn)定化,從而能夠抵抗膠原蛋白酶的降解。據(jù)報(bào)道,賴氨酰氧化酶也可以促進(jìn)膠原蛋白的交聯(lián)和細(xì)胞外基質(zhì)的生成[26, 33]。賴氨酰氧化酶是一種銅激活酶,咀嚼檳榔之后,唾液中銅含量增加,激活賴氨酰氧化酶使其活性增加,導(dǎo)致膠原蛋白交聯(lián)穩(wěn)定化并沉積。胱氨酸酶C具有抑制半胱氨酸蛋白酶及穩(wěn)定膠原原纖維的作用[34]。而檳榔堿可以上調(diào)頰黏膜成纖維細(xì)胞中的胱氨酸酶C[28],使蛋白酶活性降低,同時(shí)穩(wěn)定膠原原纖維,從而導(dǎo)致膠原蛋白的穩(wěn)定化。

失衡:膠原蛋白酶是膠原蛋白穩(wěn)態(tài)中主要的基質(zhì)降解酶,人體中主要的膠原蛋白酶為基質(zhì)金屬蛋白酶家族[27]。有研究報(bào)道,生物堿可以降低膠原蛋白酶活性,使膠原蛋白降解減少,膠原蛋白產(chǎn)生和降解的失衡導(dǎo)致膠原蛋白的沉積。此外,檳榔堿和檳榔次堿在成纖維細(xì)胞中存在協(xié)同作用,顯著提高口腔黏膜成纖維細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶的組織抑制劑 (tissue inhibitor of the matrix metalloproteinase,TIMP)蛋白和mRNA的表達(dá),產(chǎn)生大量TIMP,基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)和TIMP之間的平衡在OSF中被擾亂,導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)平衡喪失、膠原蛋白的沉積增加[35]。

吞噬:成纖維細(xì)胞的吞噬作用可以通過(guò)降解膠原蛋白進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的失衡[28]。據(jù)報(bào)道,檳榔堿可抑制成纖維細(xì)胞的膠原吞噬作用[28-29],進(jìn)而導(dǎo)致膠原蛋白沉積。

3.3 生長(zhǎng)因子作用

生長(zhǎng)因子主要指轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子 (connective tissue growth factor,CTGF)等。TGF-β在調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)合成中具有重要作用,它是膠原蛋白生產(chǎn)增加和膠原蛋白降解減少途徑的主要觸發(fā)因素。利用全基因組、實(shí)時(shí)定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)等生物信息學(xué)工具,發(fā)現(xiàn)TGF-β的基因在口腔黏膜下層纖維化中明顯上調(diào),說(shuō)明TGF-β被激活并參與口腔黏膜下層纖維化通路[27]。檳榔堿在OSF引起細(xì)胞損傷并產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species, ROS)[36]。在ROS的介導(dǎo)下,TGF-β蛋白被檳榔堿激活。TGF-β在致口腔黏膜下纖維化中的作用主要有:a)TGF-β通過(guò)激活前膠原基因 COL1A2、COL3A1、COL6A1、COL6A3 和 COL7A1顯著增加膠原蛋白的產(chǎn)生[31]。b)TGF-β增強(qiáng)交聯(lián)膠原蛋白的賴氨酰氧化酶 (lysyl oxidase,LOX)活性[28-29]。c)TGF-β激活TIMP基因和纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen activator inhibitor,PAI) 來(lái)抑制膠原蛋白降解[36]。d)調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞中α-SMA和Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)[37]。CTGF與人體組織中纖維化的發(fā)生有關(guān)[30]。檳榔堿可通過(guò)口腔黏膜成纖維細(xì)胞中的ROS和NF-kB、JNK和核因子κB、c-Jun氨基末端激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶途徑誘導(dǎo)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的生物合成,CTGF過(guò)度表達(dá)會(huì)增強(qiáng)OSF的纖維化活性[29,37]。

3.4 細(xì)胞因子

咀嚼檳榔時(shí),檳榔粗纖維對(duì)口腔黏膜造成損傷,導(dǎo)致口腔表皮細(xì)胞發(fā)炎,并激活巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子。檳榔堿上調(diào)促炎和促纖維化細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-1 (interlenkin-1,1L-1)、白細(xì)胞介素-6 (interlenkin-6,1L-6)、白細(xì)胞介素-8 (interlenkin-8,1L-8)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)等,還可以下調(diào) IFN-γ 進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白合成[28]。細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的變化導(dǎo)致?lián)p傷部位附近的成纖維細(xì)胞增殖和膠原合成,從而導(dǎo)致纖維化。

3.5 氧化損傷

細(xì)胞正常氧化還原狀態(tài)的失衡,即活性氧的合成與細(xì)胞對(duì)活性中間體的解毒能力的失衡會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激進(jìn)而產(chǎn)生過(guò)氧化物和自由基,從而損害細(xì)胞成分,誘發(fā)細(xì)胞毒性。檳榔堿在OSF引起細(xì)胞損傷并產(chǎn)生ROS[36]。此外,檳榔誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性主要檳榔堿引起[27]。

3.6 N-亞硝基衍生物的生成

檳榔中的生物堿在一氧化氮的存在下發(fā)生亞硝化反應(yīng),生成大量和結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的N-亞硝胺代謝物[38],這會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞毒性作用。其中,檳榔堿和去甲檳榔次堿的亞硝胺代謝物會(huì)導(dǎo)致 DNA 單鏈斷裂和 DNA 蛋白交聯(lián),進(jìn)而導(dǎo)致口腔上皮細(xì)胞的存活率降低。此外,亞硝胺通過(guò)氧化應(yīng)激與細(xì)胞的其他大分子相互作用,從而導(dǎo)致口腔癌變[39]。在所有亞硝胺代謝物中,3-(N亞硝基甲基氨基)丙醛是細(xì)胞毒性和基因毒性最強(qiáng)的衍生物。

3.7 影響基因表達(dá)

熱休克蛋白47(heat shock protein 47,HSP 47)是一種膠原蛋白特異性分子伴侶,參與膠原蛋白的加工和分泌[26]。據(jù)報(bào)道熱HSP 47在口腔黏膜下纖維化中被明顯上調(diào)[30,33]。檳榔堿可以通過(guò)有絲分裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇3激酶和環(huán)氧化酶-2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,以劑量依賴的方式提高成纖維細(xì)胞中HSP 47 mRNA的表達(dá)。miR-21具有促進(jìn)頰黏膜成纖維細(xì)胞活化的作用,檳榔生物堿可促進(jìn)其表達(dá)。miR-22為腫瘤抑制因子,能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移等,p53能夠誘導(dǎo)miR-22的表達(dá)。檳榔生物堿通過(guò)抑制p53的表達(dá),進(jìn)而抑制miR-22的表達(dá)。

3.8 纖維硬度較大

檳榔產(chǎn)品纖維硬度較大,咀嚼檳榔時(shí),粗糙的檳榔纖維對(duì)口腔黏膜造成機(jī)械創(chuàng)傷,導(dǎo)致口腔表皮細(xì)胞發(fā)炎,引起潰瘍,并激活巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子。同時(shí)檳榔生物堿通過(guò)損傷的黏膜進(jìn)入機(jī)體,進(jìn)而引起膠原蛋白合成降解失衡、產(chǎn)生N-亞硝胺代謝物、激活TGF-β蛋白等。

上述因素均為目前報(bào)道的檳榔生物堿引起口腔黏膜下纖維化的原因,但哪種因素起主要作用并無(wú)定論。

4 檳榔生物堿對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響

檳榔咀嚼塊對(duì)中樞神經(jīng)和自主神經(jīng)系統(tǒng)均有影響[40]。生物堿作為檳榔的特征成分,與嚼食檳榔引起的身體反應(yīng)關(guān)系最為密切。人們嚼食檳榔時(shí),生物堿從檳榔纖維組織中釋放,通過(guò)頰黏膜被人體快速吸收,進(jìn)而刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng),使機(jī)體產(chǎn)生興奮、愉悅的感覺(jué)。

SUN等[41]報(bào)道檳榔堿以劑量依賴的方式緩解乙醇誘導(dǎo)的睡眠、縮短苯巴比妥鈉誘導(dǎo)的小鼠睡眠時(shí)間,這表明檳榔堿具有顯著的興奮作用。目前報(bào)道檳榔的興奮作用主要和檳榔堿激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(hypothalamic pituitary adrenal,HPA)軸、毒蕈型乙酰膽堿受體(muscarinic acetylcholine receptor,mAChRs)及結(jié)合γ-氨基丁酸(gamma amino butyricacid,GABA)受體有關(guān)。有研究指出檳榔堿可以刺激激活小鼠HPA軸,激活垂體分泌腎上腺皮質(zhì)激素[42],促進(jìn)機(jī)體興奮。GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì),介導(dǎo)30%～40%中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的功能,通過(guò)結(jié)合突觸前膜或突觸后膜上的GABA受體發(fā)揮抑制作用。在熟石灰的作用下,檳榔堿和去甲檳榔堿分別水解為檳榔次堿和去甲檳榔次堿,二者可以結(jié)合腦部的GABA受體,發(fā)揮抑制劑的生理活性,從而阻斷GABA的神經(jīng)抑制作用,令人產(chǎn)生愉快的感覺(jué)[43]。檳榔堿興奮作用還與檳榔堿的擬膽堿作用有關(guān),檳榔堿易透過(guò)血腦屏障,激活mAChRs,促進(jìn)機(jī)體興奮[6]。膽堿能系統(tǒng)是大腦中最重要的調(diào)節(jié)性神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)之一,對(duì)于覺(jué)醒和警覺(jué)的維持非常重要。乙酰膽堿(acetylcholine,ACh)是一種膽堿能神經(jīng)遞質(zhì),其受體有兩大類,分別為煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR)和毒蕈堿型乙酰膽堿受體。mAChRs廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中,是G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)家族成員之一,通過(guò)與其特異性結(jié)合的G蛋白協(xié)同激活不同的效應(yīng)酶和離子通道,進(jìn)而產(chǎn)生相關(guān)的生物學(xué)活性[44]。SIREGAR等[45]報(bào)道,由檳榔堿引發(fā)的斑馬魚(yú)運(yùn)動(dòng)過(guò)度活躍可能與多種mAChRs的激活有關(guān),研究指出檳榔堿可以激活M受體,進(jìn)而提高斑馬魚(yú)幼體的運(yùn)動(dòng)能力。利用分子對(duì)接研究檳榔堿與M受體對(duì)接情況及結(jié)合親和力,發(fā)現(xiàn)檳榔堿與6種mAChR亞型形成疏水相互作用和多個(gè)弱的氫鍵結(jié)合。還有報(bào)道指出,檳榔堿和去甲檳榔堿均為M型乙酰膽堿受體激動(dòng)劑,檳榔堿同時(shí)還是α4*和α6*煙堿型乙酰膽堿受體亞型的部分激動(dòng)劑,二者對(duì)受體種類激活作用的不同可能與其結(jié)構(gòu)相關(guān)[46]。目前有關(guān)檳榔生物堿興奮作用機(jī)制的系統(tǒng)研究較少,且相關(guān)研究多集中在檳榔的主要生物堿-檳榔堿上,對(duì)其他生物堿的作用關(guān)注較少。此外仍缺乏關(guān)于檳榔生物堿興奮作用構(gòu)效關(guān)系的研究。因此后期可將研究重點(diǎn)放在檳榔生物堿興奮作用機(jī)制及生物堿結(jié)構(gòu)與其興奮作用構(gòu)效關(guān)系上。通過(guò)這些研究一方面可以指導(dǎo)檳榔生物堿的應(yīng)用,為阻斷生物堿刺激、研發(fā)控制技術(shù)提供靶點(diǎn);另一方面可以以生物堿作為先導(dǎo)化合物,修飾合成衍生物,開(kāi)發(fā)新型無(wú)公害化合物。

檳榔堿還可以改善阿爾茲海默癥(Alzheimer′s dementia,AD)患者的認(rèn)知功能和記憶力[6]。XU等[47]研究表明檳榔堿可以逆轉(zhuǎn)scopolamine誘導(dǎo)的雄性AD大鼠記憶力減退和學(xué)習(xí)障礙。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)檳榔可抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶活性,從而減少血管中的蛋白質(zhì)外滲,達(dá)到抗偏頭痛的效果。此外,檳榔中的生物堿尤其是檳榔堿,可用于治療精神分裂癥和抑郁癥。

5 檳榔生物堿對(duì)心血管系統(tǒng)的影響

檳榔中的檳榔堿對(duì)與心血管系統(tǒng)有關(guān)的疾病如血栓、動(dòng)脈粥樣硬化等也有一定的影響[48]。LING等[49]研究發(fā)現(xiàn)檳榔堿可以改善高果糖喂養(yǎng)大鼠ACh誘導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管舒張作用,其機(jī)制可能與檳榔堿增加胱硫醚-c-裂解酶的表達(dá)和激活A(yù)TP敏感性鉀通道有關(guān)。檳榔堿還可以調(diào)節(jié)D-葡萄糖誘導(dǎo)的細(xì)胞間黏附分子-1、促炎蛋白和血管細(xì)胞黏附分子mRNA的過(guò)量表達(dá)。山麗梅等[50]利用高血脂誘發(fā)的大鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型探討檳榔堿抗動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)檳榔堿可促進(jìn)NO釋放,降低血漿IL-8水平,抑制黏附分子及趨化因子IL-8的受體的過(guò)度表達(dá),從而達(dá)到抗動(dòng)脈粥樣硬化的效果。也有研究報(bào)道檳榔堿對(duì)高密度脂蛋白受體具有阻斷作用,并抑制肝臟對(duì)低密度脂蛋白的攝取,從而導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化形成。咀嚼檳榔還可以導(dǎo)致陣發(fā)性室上性心動(dòng)過(guò)速等心律失常問(wèn)題,嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致死亡[51]。

6 檳榔生物堿對(duì)消化系統(tǒng)(胃腸道)的影響

檳榔對(duì)人體胃腸道系統(tǒng)代謝有多種作用。檳榔堿在細(xì)胞外鈣的介導(dǎo)下,刺激M受體,促進(jìn)大鼠結(jié)腸平滑肌收縮,改善消化功能,還可以顯著增加十二指腸、回腸和結(jié)腸的收縮,通過(guò)刺激結(jié)腸M3受體,增加唾液分泌和胃腸動(dòng)力[52]。與不咀嚼檳榔的人相比,咀嚼檳榔的人體重增加較慢,基礎(chǔ)代謝率較高,這是由于檳榔堿會(huì)影響體溫調(diào)節(jié)途徑、改變膳食產(chǎn)熱效應(yīng)[53]。此外,檳榔堿還可以抑制脂肪分化、誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞中脂肪的分解、干擾胰島素對(duì)葡萄糖的攝取作用,進(jìn)而導(dǎo)致Ⅱ型糖尿病、高血脂病等的形成[54]。檳榔還具有肝毒性,通過(guò)增加血清轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶含量引起混合型肝損傷,導(dǎo)致肝細(xì)胞生長(zhǎng)紊亂、細(xì)胞凋亡、壞死、肝硬化等[55]。

7 檳榔生物堿對(duì)生殖系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,檳榔堿可以抑制促甲狀腺激素的釋放,激活下丘腦-垂體-腎上腺軸和腎上腺髓質(zhì)活動(dòng),導(dǎo)致甲狀腺功能減退[56]。檳榔堿通過(guò)激活L型鈣通道、增加17-羥基類固醇脫氫酶活性和增強(qiáng)類固醇急性調(diào)節(jié)的表達(dá)刺激睪丸間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生睪酮[57]。檳榔還會(huì)導(dǎo)致精囊中唾液酸和凝血腺中果糖濃度的增加、前列腺上雄激素受體表達(dá)的增加,導(dǎo)致前列腺肥大[58]。還有報(bào)道稱檳榔會(huì)導(dǎo)致精子數(shù)量減少、活力降低,長(zhǎng)期食用可能導(dǎo)致不育[59],而檳榔對(duì)女性荷爾蒙、孕酮等沒(méi)有影響。

8 展望

檳榔生物堿具有致癌性、致口腔黏膜下纖維化、影響心律的負(fù)面作用,還具有一定的生殖毒性。同時(shí)檳榔生物堿在治療抑郁癥、改善阿爾茲海默癥患者學(xué)習(xí)記憶功能、舒張血管、抗血酸等方面具有一定的潛力。作為一個(gè)作用復(fù)雜的活性成分,目前檳榔生物堿缺乏系統(tǒng)的研究,后期可從以下幾方面進(jìn)行重點(diǎn)研究。

第一,檳榔堿致癌性研究,尤其檳榔產(chǎn)品中檳榔堿致癌性研究。目前主流報(bào)道檳榔堿具有致癌性,還可以引起口腔黏膜下纖維化。檳榔在中國(guó)的食用方式主要是檳榔鮮果經(jīng)干燥、發(fā)籽、燜香等環(huán)節(jié)制成檳榔咀嚼塊后供人們嚼食。而目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)在于檳榔堿主要存在于檳榔核中,檳榔核在加工過(guò)程中被剔除,因此檳榔堿含量在檳榔產(chǎn)品中很小。檳榔堿是否是咀嚼檳榔導(dǎo)致口腔黏膜下纖維化的主要原因?檳榔堿是否被過(guò)度關(guān)注?以及引起口腔黏膜下纖維化的主要原因是什么都需要進(jìn)一步探討。

第二,檳榔生物堿致口腔黏膜下纖維化的阻斷,應(yīng)尋找治療靶點(diǎn)。在明確致口腔黏膜下纖維化分子機(jī)制的基礎(chǔ)上探討阻斷手段或?qū)ふ易钄辔?例如亞硝酸鹽阻斷劑、TIMP抑制劑等。亞硝酸鹽阻斷劑通過(guò)阻斷與檳榔堿的結(jié)合,減少致癌性亞硝基化合物的生成;TIMP抑制劑通過(guò)抑制TIMP來(lái)增加MMPs含量,進(jìn)而增加膠原蛋白的分解。在檳榔產(chǎn)品的加工過(guò)程中,選擇合適的加工環(huán)節(jié),添加各種阻斷劑,考察不同阻斷劑的效果。目前有學(xué)者報(bào)道了抗氧化劑如姜黃素、番茄紅素等治療口腔黏膜下纖維化的顯著效果,可以考慮將其以分子伴侶的形式添加到檳榔產(chǎn)品中。檳榔加工中的鹵水具有強(qiáng)堿性,對(duì)口腔黏膜具有一定的化學(xué)損傷,通過(guò)優(yōu)化加工工藝,降低鹵水的堿性,提高產(chǎn)品的安全性。

第三,檳榔生物堿安全性評(píng)估。檳榔的安全性是目前人們關(guān)注的重點(diǎn),目前檳榔生物堿的危害暴露水平、加工及咀嚼過(guò)程中變化規(guī)律等缺乏科學(xué)客觀的數(shù)據(jù)。通過(guò)串聯(lián)質(zhì)譜等手段開(kāi)發(fā)檳榔生物堿鑒定技術(shù),對(duì)加工過(guò)程、食用過(guò)程中檳榔堿變化規(guī)律進(jìn)行定性定量分析;利用細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn),明確檳榔生物堿毒理學(xué)效應(yīng)。第四,檳榔生物堿藥物的開(kāi)發(fā)。可以將檳榔堿制成生物利用度良好、容易吸收的改善記憶和學(xué)習(xí)能力、治療抑郁癥等的潛在口服藥物。