芝麻素酚葡萄糖苷生理活性功能研究進展

張祖姣,袁志輝,何福林,沈玉平

1(湖南科技學院 化學與生物工程學院,湖南 永州,425199)2(湖南省銀杏工程技術研究中心,湖南 永州,425199)3(湖南南嶺地區(qū)植物資源研究開發(fā)湖南省工程研究中心,湖南 永州,425199)

芝麻(SesamumindicumL.)是我國主要的油料作物之一,芝麻籽除富含油脂、蛋白質等營養(yǎng)物質外,還含有木脂素、維生素E、甾醇等生理活性成分[1]。木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物聚合而成,廣泛分布于植物中的次級代謝產物,具有多種生理活性功能[2-3]。根據(jù)溶解特性,芝麻木脂素可分為脂溶性木脂素和水溶性木脂素,前者主要有芝麻素(sesamin)、芝麻林素(sesamolin)、芝麻素酚(sesaminol)、芝麻林素酚(sesamolinol)、松脂醇(sesamolinol)等,后者主要是數(shù)量(1～3)不等的葡萄糖糖基與芝麻素酚、芝麻林素酚或松脂醇苷元縮合形成的糖苷[4]。在芝麻油提取過程中,脂溶性木脂素溶入油脂中,水溶性木脂素則留存于芝麻粕中。

芝麻粕是芝麻籽提取油脂后的副產物,其蛋白質含量高(>45%),且含有單糖、多糖、粗脂肪和礦物質元素等營養(yǎng)元素,以及木脂素等生理活性物質[5-6]。目前,芝麻粕主要用于生產飼料,導致其價值未得到充分開發(fā)和利用。芝麻素酚葡萄糖苷(sesaminol glucosides, SGs)是主要的水溶性芝麻木脂素,具有多種重要的生理活性功能,廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化妝品領域,極具應用和開發(fā)價值[7-8]。由于SGs主要殘留于芝麻粕中,因此芝麻粕提取是一種十分經濟有效、極具應用發(fā)展前景的SGs生產方式。隨著現(xiàn)代分析儀器和分離技術的迅速發(fā)展,SGs生理功能和藥理機制研究不斷深入,分離純化成本大大下降,這也為SGs及相關產品的開發(fā)和應用創(chuàng)造了良好的條件。本文聚焦于SGs生理功能的最新研究進展,從抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗新冠病毒、心血管保護、預防肥胖、神經保護和抗皮膚衰老8個方面進行了分析、歸納和總結,并對未來發(fā)展前景和研究發(fā)展方向進行了展望,以期促進芝麻資源綜合開發(fā)利用,提升產業(yè)經濟效益,并為SGs相關研究提供參考和借鑒。

1 芝麻素酚葡萄糖苷的化學結構

SGs是芝麻素酚苷元與1～3個葡萄糖糖基縮合形成的糖苷類化合物,其化學結構如圖1所示。FUKUDA等[9]以β-半乳糖苷酶處理芝麻粕,隨后以體積分數(shù)80%的乙醇萃取,在極性萃取部位鑒定出芝麻素酚,證實芝麻粕中存在SGs。KATSUZAKI等[10]以體積分數(shù)85%的乙醇從芝麻籽中提取抗氧化活性物質,在提取物中鑒定出3種SGs,即芝麻素酚單葡萄糖苷(sesaminol monoglucoside, SMG)、芝麻素酚二葡萄糖苷(sesaminol diglucoside, SDG)和芝麻素酚三葡萄糖苷(sesaminol triglucoside, STG)。后來,MOAZZAMI等[11]發(fā)現(xiàn)SDG的2個葡萄糖殘基之間具有β1→2和β1→6兩種連接糖苷鍵,因此SDG具有2種同分異構體(圖1)。

2 芝麻素酚葡萄糖苷的制備和分離純化

2.1 芝麻素酚葡萄糖苷的制備

芝麻粕提取是目前最主要的SGs制備方式。芝麻粕提取SGs,不僅有利于促進芝麻資源的綜合利用,還可提升芝麻的經濟附加值。蒸餾水、甲醇和乙醇是常用的SGs提取溶劑,采用磁力攪拌、超聲波、回流提取、亞臨界萃取等輔助手段,通過統(tǒng)計學方法優(yōu)化提取工藝,可有效地提升SGs的提取效率。SUJA等[12]采用索氏提取法從芝麻粕中提取SGs,通過優(yōu)選提取溶劑,發(fā)現(xiàn)甲醇提取效率最高,達到6.817 mg/g芝麻粕。SHYU等[13]在甲醇體積分數(shù)80%、料液比1∶10(g∶mL)、提取時間24 h、室溫條件下提取SGs,STG和SDG得率分別達到(2.21±0.10) mg/g芝麻粕和(0.11±0.02) mg/g芝麻粕。彭珍等[14]通過單因素法優(yōu)化提取工藝條件,在乙醇體積分數(shù)75%,料液比1∶20(g∶mL),提取時間10 h,提取溫度25 ℃,提取次數(shù)2次的最優(yōu)條件下,STG得率達到19.4%。汪學德[15]構建了一個動力學模型指導STG亞臨界萃取,在料液比1∶40(g∶mL)、亞臨界水流速5 L/h、壓力5 MPa、提取溫度120 ℃、提取時間15 min條件下,STG得率達到1.45 mg/g芝麻粕。EOM等[16]采用響應面法優(yōu)化了超聲波輔助提取芝麻粕SGs的中試工藝條件,并在此基礎上設計了芝麻粕處理能力2.1 t/批次的工業(yè)生產線,SDG得率可達4.6 mg/g芝麻粕。

此外,對芝麻粕進行微生物發(fā)酵前處理,或采用新型膜分離技術,可提高SGs得率。OHTSUKI等[17]以芝麻粕中分離的1株環(huán)狀芽胞桿菌(Bacilluscirculans)YUS-2發(fā)酵芝麻粕,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵可提高芝麻粕的SGs含量,進而提高SGs的提取得率。DAS等[18]研究發(fā)現(xiàn),利用超濾和納濾膜分離技術亦可提高芝麻粕的SGs提取得率。

2.2 芝麻素酚葡萄糖苷的分離純化

目前,柱層析和制備色譜是最主要的SGs純化方法[17, 19]。彭珍等[14]等通過聚酰胺柱層析對STG粗提物進行純化,首先以蒸餾水溶解STG粗提物,隨后上樣,以40倍柱體積蒸餾水、1.2 mL/min的流速進行洗脫,獲得的STG純度達86.53%。OHTSUKI等[17]以體積分數(shù)80%的甲醇為提取溶劑,從B.circulansYUS-2發(fā)酵的芝麻粕中提取SGs,隨后通過Amberlite XAD-2大孔樹脂柱層析分離,最后通過Capcell Pak C18 UG120制備型高效液相色譜柱純化,獲得的SDG和STG純度分別達到95.8%和92.7%。ZHU等[19]以體積分數(shù)為80%的甲醇為提取溶劑從芝麻粕中提取STG,通過減壓濃縮和冷凍干燥獲得STG粗提物,隨后以聚酰胺柱層析初步分離純化,再通過Toyopearl HW-40S凝膠柱層析進一步純化,獲得的STG純度高達98.86%,得率為6.153 mg/g芝麻粕,回收率達73.16%。李丹丹[20]將STG粗提物溶于去離子水,過濾后上樣于XAD-2大孔樹脂層析柱,以體積分數(shù)0%、20%、40%、60%、80%和100%的甲醇洗脫,HPLC監(jiān)測發(fā)現(xiàn)STG主要集中于80%甲醇洗脫液中,將其減壓濃縮后通過AKTA純化系統(tǒng)純化,最終獲得的STG純度高達99%。

柱層析雖能以較低的能耗獲取較高純度的產品,但分離工藝復雜、耗費時間長,提取溶劑需求量大且難以回收,因而工業(yè)化生產難度較大。制備色譜雖然分離效率高、適用性廣、靈敏度高,并且操作簡單,易于實現(xiàn)自動化操作,可以獲得純度很高的產品,但需要專業(yè)的生產設備,且有機溶劑消耗量大,因而成本較高,目前多用于實驗室研究,尚未應用于大規(guī)模工業(yè)化生產。因此,簡化柱層析分離工藝,縮短分離時間,提高溶劑利用效率,以及開發(fā)成本低廉、簡單快速的制備色譜,將是未來SGs工業(yè)化生產的發(fā)展方向。

3 芝麻素酚葡萄糖苷的生理功能

氧化應激是指機體在風險因子刺激或病理條件下,胞內氧化物的產生與抗氧化作用失衡,即過量的活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)無法得到及時有效的清除,從而導致機體損傷[21]。ROS是機體的正常代謝產物,它可清除體內的有害微生物,介導機體免疫,作為第二信使參與信號轉導,維持機體正常生理功能等。但是,過高水平的ROS將導致機體代謝異常,進而引發(fā)疾病,其致病機制主要有2種:一是通過氧化作用,破壞膜脂、酶、結構蛋白和DNA/RNA等生物大分子,影響細胞功能,甚至導致細胞死亡;二是導致信號傳導發(fā)生異常,如胞內H2O2濃度達到一定水平時,其第二信使功能即失效,從而導致細胞生理功能受損[21-22]。

ROS可誘導上調機體促炎因子轉錄水平,促進炎癥發(fā)生[23];誘發(fā)DNA突變,導致腫瘤發(fā)生,同時還可促進腫瘤細胞活化、轉化和組織浸潤轉移[24]。ROS參與血管細胞遷移和增殖相關的多條信號通路的傳導,可促進動脈內壁斑塊形成,引發(fā)和加速動脈粥樣硬化進程,誘發(fā)心血管疾病[22]。此外,ROS還可激活腦組織細胞促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)信號通路,誘導神經細胞凋亡[25]。通過破壞皮膚外周質的膠原蛋白和透明質酸,ROS可導致皮膚衰老[26]。SGs具有很強的抗氧化活性和自由基清除能力,這也是其抗炎、抗腫瘤、抗新冠病毒、心血管保護、預防肥胖、保護神經系統(tǒng)、抗皮膚衰老等其他生理活性功能的來源和基礎。

3.1 抗氧化

SGs具有很強的自由基清除能力,在多種體外培養(yǎng)細胞模型以及體內動物模型實驗中展現(xiàn)了優(yōu)良的抗氧化活性[27]。研究發(fā)現(xiàn),STG的自由基清除能力強于SDG[28]。此外,SDG的2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazylhydrate, DPPH)自由基清除能力隨濃度提高而增強,高濃度SGs的DPPH自由基清除能力與合成抗氧化劑,如2,6-二叔丁基對甲酚(butylated hydroxytoluene, BHT)和叔丁基對苯二酚(tert-butylhydroquinone, TBHQ),以及天然抗氧化劑維生素C、生育酚相近[18, 26]。

細胞內的抗氧化酶,如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過氧化氫酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽過氧化酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)等表達或活性受到抑制,或者氧化應激因子,如乳酸脫氫酶LDH水平升高,標志著胞內ROS水平上升,將導致細胞氧化應激損傷[29]。β-淀粉樣蛋白(β-amyloid, Aβ)是導致阿爾茨海默癥的主要誘因,在腦組織細胞中可促進自由基形成,提高細胞ROS水平,引發(fā)酶蛋白和膜脂氧化,觸發(fā)炎癥級聯(lián)反應,并最終誘導腦組織神經細胞凋亡[30]。Aβ的25-35區(qū)域肽段(Aβ25-35)是其誘導氧化應激和細胞凋亡的活性功能區(qū)域[31]。在Aβ25-35處理的PC12大鼠嗜鉻細胞瘤細胞和SK-N-SH人神經母細胞瘤細胞中,SGs可通過抑制ROS水平上升和降低DNA氧化作用,保護細胞免受氧化應激損傷[25, 32]。UM等[25]還發(fā)現(xiàn),SGs可將Aβ25-35處理的SK-N-SH神經母細胞瘤細胞CAT活力和GSH恢復至正常水平。KANG等[33]發(fā)現(xiàn),以SGs含量為1%的脫脂芝麻粉喂飼家兔,可抑制脂質過氧化作用,并降低其氧化應激敏感性。UM等[34]研究發(fā)現(xiàn),在SAMP8阿爾茨海默癥模型小鼠中,SGs可抑制腦組織細胞脂質的過氧化作用,并可緩解氧化應激壓力,改善認知缺陷。此外,腸道菌群可水解SGs生成抗氧化活性更強的產物芝麻素酚,后者可穿過淋巴系統(tǒng),進入肝臟,并轉運至肺、心臟、腎臟和腦等其他組織,發(fā)揮抗氧化活性功能[33,35-36]。

3.2 抗炎

炎癥是機體應對病原體感染和損傷的一種防御機制,它通過炎癥應答信號通路及相關代謝途徑對受損組織或器官進行修復和再生,但嚴重的急性炎癥或長期炎癥可導致病變、器官衰竭、慢性炎癥性疾病,自身免疫,缺陷甚至死亡,因此控制炎癥對于維持機體穩(wěn)態(tài)具有重要的作用[37]。

研究證實,SGs及其體內代謝產物具有良好的抗炎活性[38-39]。核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信號通路除參與細胞凋亡外,還參與炎癥應答[40]。NF-κB信號通路激活后可誘導表達促炎因子,如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α, TNF-α)、白細胞介素6(interleukin 6, IL-6)、白細胞介素1β(interleukin 1β, IL-1β),引發(fā)機體炎癥[40]。正常狀態(tài)下,NF-κB與專一性的NF-κB阻遏蛋白(nuclear factor-κB inhibitor, IκB)結合,不具備活性;但是,若IκB被磷酸化或泛素化修飾,或被降解,NF-κB信號通路將被激活[41]。在脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)誘導的炎癥星形膠質細胞中,SGs可通過抑制IκB的磷酸化和降解,以及NF-κB的p50轉位,抑制NF-κB信號通路,從而產生抗炎作用,如抑制LPS誘導的一氧化氮和ROS的生成,下調細胞質磷脂酶A2、環(huán)氧合酶2和誘導型一氧化氮合酶表達[38-39]。此外,人體內的腸道菌群可將STG分解形成芝麻素酚,后者可下調促炎因子TNF-α和IL-6表達,從而達到抗炎效果[39]。

3.3 抗腫瘤

腫瘤是人體正常細胞發(fā)生基因突變,導致細胞癌化,惡性增殖,是一種嚴重威脅人類健康的疾病,外部環(huán)境因素和機體內在因素均可導致腫瘤發(fā)生。腫瘤細胞具有10個基本特征,即生長信號自給自足;對生長抑制信號不敏感;逃避細胞凋亡;具有無限的復制潛力;持續(xù)生成新生血管;組織浸潤和轉移;逃避免疫破壞;能量代謝重編程;基因組不穩(wěn)定和易突變以及促進腫瘤炎癥[42]。這是由于細胞基因突變,導致相關信號通路和代謝調控發(fā)生改變,從而引發(fā)細胞生理病變,表型發(fā)生變化。這不僅是其區(qū)別于正常細胞的關鍵特征,也是腫瘤治療的靶點。

SGs及其體內代謝物可作用于多個信號通路,具有良好的抗腫瘤活性功能。體外實驗研究結果顯示,SGs可有效抑制MDA-MB-231和MCF7乳腺癌細胞、SK-MEL-28黑色素瘤細胞、A549肺癌細胞、RKO結直腸癌細胞生長[43]。SHENG等[44]研究發(fā)現(xiàn),在氧化偶氮甲烷(azoxymethane, AOM)誘導的結腸癌小鼠模型中,日常喂食SGs可抑制結腸癌前病變。

人體腸道菌群可代謝STG形成多種產物,JAN等[45]將STG與人糞便腸道菌群進行厭氧共培養(yǎng),通過HPLC、質譜和核磁共振鑒定到8個STG代謝物,芝麻素酚是最主要的代謝產物,此外還包括腸二醇(enterodiol, END)和腸內酯(enterolactone, ENL)2種哺乳動物木脂素。體外實驗結果顯示,END和ENL均可顯著抑制ES-2卵巢癌細胞增殖、浸潤和擴散轉移;小鼠體內實驗結果顯示,ENL的抗卵巢癌活性高于END,并且副作用更小[46]。此外,ENL可通過阻斷胞外信號激酶(extracellular signal regulated kinases, ERK)/NF-κB/上皮-間質轉化誘導轉錄因子(epithelial-mesenchymal transition inducible transcription factor, Snail)信號通路,抑制轉化生長因子-β誘導的上皮間質轉化作用,從而抑制MDA-MB-231乳腺癌細胞的轉移[47]。END可通過調控MAPK信號通路抑制CT26結直腸癌細胞的生長,并可誘導細胞凋亡[48]。

腺嘌呤核苷酸轉位酶2(adenine nucleotide translocase-2, ANTA2)與腫瘤細胞的能量代謝、增殖和細胞凋亡密切相關,抑制ANTA2可有效抑制腫瘤細胞生長,因此ANTA2也是一個潛在的腫瘤治療靶點[49]。細胞周期蛋白D1(cyclin D1)是細胞G1/S期轉換的關鍵調節(jié)因子。正常生理狀態(tài)下,cyclin D1在細胞進入S期后迅速分解,若cyclin D1持續(xù)高表達,將使細胞G1期縮短,提前進入S期,導致細胞增殖失控,形成腫瘤細胞[50]。cyclin D1的轉錄受NF-κB信號通路調控,而哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體1(mammalian target of rapamycin complex 1, mTORC1)信號通路可促進cyclin D1翻譯和蛋白穩(wěn)定,ANTA2可以特異性激活NF-κB和mTORC1信號通路[51]。WATANABE等[43]研究發(fā)現(xiàn),芝麻素酚可與ANTA2特異性結合,抑制NF-κB和mTORC1信號通路,從而抑制cyclin D1的轉錄和翻譯,達到抗腫瘤的效果。

3.4 抗新冠病毒

新冠肺炎是一種由新型冠狀病毒SARS-CoV-2引發(fā)的嚴重急性呼吸道綜合癥,傳播性極強,危害人體健康,嚴重影響人類生產生活。研究顯示,刺突蛋白對SARS-CoV-2侵染宿主有著重要作用,而木瓜蛋白酶樣蛋白酶(papain-like protease, PLpro)和3-胰凝乳蛋白酶樣蛋白酶(3-chymotrypsin-like protease, 3CLpro)則是病毒復制的關鍵因子,也是新冠肺炎治療和相關藥物開發(fā)的作用靶點[52-53]。分子對接常用于研究小分子化合物與蛋白質的相互作用,也是靶向藥物篩選的常用工具。分子對接模擬結果顯示,SMG可與SARS-CoV-2刺突蛋白、PLpro和3CLpro緊密結合,從而抑制SARS-CoV-2對宿主的侵染和病毒復制[54]。因此,SMG可作為潛在的新冠病毒抑制劑,進一步進行研究和開發(fā)。

3.5 預防肥胖

肥胖是動脈粥樣硬化、冠心病,甚至癌癥等多種疾病的重要誘因[55]。哺乳動物中存在2種脂肪存在形式,即白色脂肪組織(white adipose tissue, WAT)和棕色脂肪組織(brown adipose tissue, BAT)。WAT主要為三脂酰甘油形式儲存的脂粒,BAT則富含線粒體。β3腎上腺素能受體(β3-adrenergic receptor, β3-AR)可激活BAT,上調線粒體解耦聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1, UCP1)基因表達水平,調控一系列基因表達,促進脂肪分解,并通過非偶聯(lián)呼吸作用將多余的能量以熱量形式釋放[56]。UCP1是調控產熱過程的關鍵因子,受BAT特異性轉錄因子PR結構域蛋白16(PR domain-containing 16, Prdm16)調控[57-59]。因此,BAT也被視為肥胖及其相關代謝性疾病的潛在治療靶點。JAHAGIRDAR等[60]研究發(fā)現(xiàn),體外使用SDG處理BAT可上調UCP1表達水平;在高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠飼料中添加SDG,可降低腹股溝和附睪的WAT質量,降低血清中的葡萄糖水平,并使脂肪粒變小,從而抑制體重增長;免疫印跡結果顯示,喂飼了SDG的小鼠UCP1水平明顯升高,這說明SDG可通過UCP1作用激活BAT,增加能量消耗,從而抑制肥胖。隨后的分子對接結果顯示,SDG可嵌入至β3-AR的活性口袋中,激活β3-AR,從而上調UCP1表達水平,達到抑制肥胖的目的。

3.6 心血管保護

心血管疾病主要包括高血壓,冠心病,先天性、擴張性和肺源性心臟病,風濕性心房顫動,心力衰竭,心律失常和腦卒中等。動脈粥樣硬化是動脈中脂質和纖維積累導致的一種慢性疾病,并伴隨著促炎因子水平上升、脂代謝異常等不良反應,也是引發(fā)多種心血管疾病的主要誘因[61]。因此,減緩和控制動脈粥樣硬化對于保護心血管和預防心血管疾病發(fā)生具有重要的作用。

高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C)是重要的心血管疾病篩查標志物,與動脈粥樣硬化性心血管疾病呈負相關[62]。KANG等[33]以SGs含量為1%的脫脂芝麻粉喂養(yǎng)家兔,90 d后檢測發(fā)現(xiàn)芝麻粉喂飼組HDL-C顯著高于對照組,說明SGs可有效預防動脈粥樣硬化,保護心血管。

在動脈粥樣硬化起始和發(fā)展進程中,細胞黏附分子發(fā)揮著重要的作用。STG在肝臟中可代謝生成芝麻素酚-6-兒茶酚[63],后者可通過抑制NF-κB信號通路激活抑制細胞黏附分子內皮-白細胞黏附分子1(cell adhesion molecules endothelial-leukocyte adhesion molecule1)、細胞內黏附分子1(intracellular adhesion molecule 1)和血管細胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1)基因的表達,從而阻止動脈粥樣硬化進程[64]。

3.7 神經保護

NF-κB信號通路與細胞凋亡密切相關。胞內過量的ROS可激活MAPK信號通路,后者可激活NF-κB信號通路,誘導細胞凋亡[21]。此外,促凋亡因子p53、Bax、caspase-3、caspase-9和抗凋亡因子Bcl-2在細胞的凋亡中亦有著重要作用[65]。同時,胞內鈣濃度水平過高也會誘導細胞凋亡。

SGs可通過抑制神經細胞凋亡的方式保護神經系統(tǒng)。阿爾茨海默癥又名老年癡呆,是一種老年神經系統(tǒng)退行性疾病。Aβ是引發(fā)阿爾茨海默癥的主要因素,25-35區(qū)域肽段(Aβ25-35)是Aβ的活性功能區(qū)域,可誘導細胞產生ROS和提高胞內鈣水平,進而誘導腦組織神經細胞凋亡[31-32, 66]。神經細胞模型——PC12大鼠嗜鉻細胞瘤細胞和SK-N-SH人神經母細胞瘤細胞體外實驗結果顯示,SGs可有效地抑制Aβ25-35誘導的ROS形成、8-羥基-2-脫氧鳥苷的產生、DNA的氧化以及胞內鈣濃度水平的升高,從而抑制細胞凋亡,并且這種抑制效果與濃度正相關,說明SGs具有良好的神經保護作用[25, 32]。SGs抑制細胞凋亡的機制是通過抑制IκB的磷酸化和p50轉位抑制NF-κB信號通路,下調促凋亡因子p53、Bax、caspase-3和caspase9的表達水平,以及上調抗凋亡因子Bcl-2的表達水平[25, 32]。注射Aβ25-35可誘導小鼠認知缺陷,被動回避和Morris水迷宮試驗結果顯示,喂飼SGs對Aβ25-35誘導的認知缺陷有明顯的保護作用;并且喂飼SGs可顯著抑制Aβ25-35導致的海馬CA1和CA3區(qū)神經元損失[67]。

3.8 抗皮膚衰老

膠原蛋白是由3條多肽鏈形成的三螺旋結構,是皮膚細胞外基質的主要組成部分,占真皮層比重的80%以上,在皮膚中可形成致密的纖維蛋白網狀結構,牢牢地鎖住水分,保持皮膚彈性,維持皮膚緊致[68]。透明質酸是一種廣泛分布于皮膚細胞外基質的非硫酸化糖胺聚糖,在較低的濃度下亦可相互作用形成三維網狀結構,可通過氫鍵與水分子結合將其固定于透明質酸網狀結構中,防止流失,對于維持皮膚濕潤和關澤具有重要作用[69]。ROS是導致皮膚衰老的主要因素,它可以破壞皮膚細胞外基質,抑制膠原蛋白和透明質酸的合成,誘導激活膠原蛋白酶和透明質酸酶,促進膠原蛋白和透明質酸降解[70]。因此,抑制透明質酸酶和膠原蛋白酶活性,減少膠原蛋白和透明質酸分解,可有效延緩皮膚衰老。NANTARAT等[26]發(fā)現(xiàn),SDG可有效抑制膠原蛋白和透明質酸降解,其對膠原蛋白酶和透明質酸酶的半抑制濃度分別為0.26和0.70 mg/mL,質量濃度為1.0 mg/mL的SDG對透明質酸酶的48 h抑制率高達92.6%,說明SDG可有效地抑制皮膚衰老。

4 結語

SGs是一種重要的水溶性木脂素,在食品、化妝品和醫(yī)藥領域有著廣泛的應用,具有廣闊的市場前景。研究顯示,SGs具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗新冠病毒、心血管保護、預防肥胖、保護神經系統(tǒng)和抗皮膚衰老等多種生理活性功能。但是,現(xiàn)有SGs許多生理功能研究還停留在動物模型,甚至體外細胞模型研究階段,臨床研究報道甚少,藥理機制尚不完全明晰,距臨床應用和產品開發(fā)仍有很長的距離。因此,深化SGs生理功能研究,推進相關產品的開發(fā)利用可從以下幾個方面進行。首先,借助現(xiàn)代醫(yī)藥和儀器分析技術的發(fā)展成果,逐步推進現(xiàn)有生理活性功能的小鼠、哺乳動物模型和人體臨床藥理研究,解析藥理機制,做好安全性評價,為SGs產品的開發(fā)奠定基礎。其次,在現(xiàn)有研究基礎上,積極開展SGs對重大疾病(如惡性腫瘤、嚴重心血管疾病、神經系統(tǒng)功能障礙等)的相關研究,發(fā)掘新的生理活性功能,更好地為人類健康服務。此外,可進一步研究SMG、SDG和STG之間,以及SGs與其他芝麻木脂素之間在營養(yǎng)保健或疾病治療方面的協(xié)同作用,使其更好地應用于食品、藥品和化妝品行業(yè)。

目前,高昂的分離純化成本是制約SGs產品產業(yè)化的主要因素。因此,借助現(xiàn)代分離技術的發(fā)展成果,開發(fā)低成本、高效率的新型分離技術,將是未來推動SGs產業(yè)發(fā)展和升級的關鍵。此外,SGs來源于芝麻,其安全性毋庸置疑。因此在產品開發(fā)方面,可首先聚焦于SGs功能食品開發(fā),逐步帶動SGs相關化妝品和醫(yī)藥產品開發(fā),進而推動整個SGs產業(yè)的發(fā)展。SGs廣泛的生理活性功能,使其具有防治多種疾病的潛力,推動SGs生理活性功能研究和產品開發(fā),對促進芝麻資源綜合利用和人類健康具有重要的意義。