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关于大豆异黄酮生物学作用研究新进展
2009-06-15 15:50   发布范围:公开

 

口腔医学系三队    范晶晶

摘  要总结大豆异黄酮生物学作用的研究进展,为其临床应用提供科学依据。查阅近年来国内外相关资料并进行分析、整理、总结。大豆异黄酮是重要的生物活性物质,在人体内具有类雌激素、抗肿瘤、预防骨质疏松、调节血脂、降低血中胆固醇、预防和治疗动脉粥样硬化作用。大豆异黄酮在疾病治疗中具有广阔的应用前景。

关键词大豆异黄酮;生物学作用;研究进展


前言

大豆又称黄豆,含有大豆异黄酮和大豆甙A、B、C、D、E5个甙原和甙原结合的糖等,目前认为大豆异黄酮由12种单体组成,包括染料木黄酮、大豆甙原、大豆黄素3种甙原及这3种式原衍生的9种甙类成分。其中,染料木黄酮、大豆甙原均少含有芳香环的非类固醇化合物,是大豆异黄酮中最重要的两种。[1]大豆异黄酮是一类具雌激素样作用的非固醇物质,由于它能与雌激素受体结合具有雌激素样作用,故称为植物雌激素。

早在40年代,科学研究人员注意到澳大利亚某些牧场中的绵羊生殖能力很强,研究发现这是因为牧场中含有特殊的三叶草植物,其富含芒柄花素可在绵羊的胃中经发酵分解为一种大豆异黄酮———黄豆甙原。从那时开始,研究者就逐渐关注大豆异黄酮对人体健康的影响,并掀起了研究大豆异黄酮的热潮。Setchell[2]首次发现异黄酮和木脂体与哺乳动物雌激素结构相似,并认为可能有防癌作用。大豆异黄酮具有弱雌激素活性,约相当于十万分之一的雌二醇活性,称为植物雌激素,被认为是雌激素的天然替代品,已引起人们的极大关注[36]。大豆异黄酮的生理功能引起人们的注目还是在最近,1995年以来很多的调查研究报道以及动物实验表明异黄酮具有缓解更年期综合症、预防骨质疏松症、抗肿瘤预防癌症、对心脑血管疾病、增强免疫功能抗氧化作用具有一定的预防效果,以下就各生理生化有益功能进行介绍 [7]

物理和化学性质[8]

大豆异黄酮化合物具有苦味,收涩性和干涩感觉。通常情况下,游离SIF苷元几乎不溶于水,能溶于乙醚、氯仿及苯等非极性溶剂。而SIF葡萄糖苷因其分子结构中引入了羟基极性基团,故易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂中。SIF结构中含有酚羟基,呈弱酸性,能与碱成盐,此特性可用于SIF的分离纯化。其酚羟基能与三氯化铁试液作用,生成绿色、褐色或蓝黑色等不同颜色,可用于SIF的定性鉴别。提取分离与精制。

大豆异黄酮的生物学作用

2.1 类雌激素样作用  大豆异黄酮在结构上类似于体内产生的雌激素,虽然其作用要远远弱于正常的雌激素,但如果它们集中出现,在与“雌激素敏感性”细胞的结合上就会“胜过”正常的雌激素。从理论上讲,如果雌激素的感受器位置已经被较弱的植物雌激素占据,那么,更具潜能的雌激素就不能再被结合,进而也就预防了细胞中破坏性变化。

大豆异黄酮的类雌激素作用主要体现在以下两个方面:一方面,当体内缺乏雌激素时,异黄酮有模拟雌激素的生理生化作用。当植物性雌激素———异黄酮与雌激素接受器结合,那么身体可能会误认为此时雌激素接受器是充满的,这样就起到模拟雌激素的生理生化作用,达到“补充雌激素”的目的。另一方面,当体内雌激素水平过高时,异黄酮对雌激素有拮抗作用。由于异黄酮的集中出现,它与“雌激素敏感性”细胞的结合上就会“胜过”正常的雌激素,出现“占位效应”,即异黄酮与雌二醇竞争结合雌激素的感受器。从理论上讲,如果雌激素的感受器位置已经被较弱的植物雌激素占据,那么,更具潜能的雌激素就不能再被结合,使得雌二醇不能产生激素效应,进而避免雌激素对靶细胞的过度刺激,有助于体内的雌激素保持一个平衡、合理、安全的作用水平。

2.2  抗癌作用  大豆异黄酮中染料木黄酮(Genistein)具有很强的抗氧化性,在体外对各种癌细胞显示有抑制生长的作用,它通过阻止氧自由基的生成,有效地阻止脂质过氧化引起的细胞破坏,并选择性地作用于细胞离子通道,从而使体内酶被激活,诱导癌细胞凋亡,抑制肿瘤的发生,提高一些药物的抗癌效果。因此,大豆异黄酮不但具有防癌功能,而且具有治愈癌症的作用。

大豆异黄酮抗肿瘤作用的动物实验研究国内外报道很多,结果显示以含大豆的饲料喂养动物,可降低肿瘤的发生率,延长肿瘤的潜伏期,减少肿瘤的发生数目等。现有的动物实验不仅涉及到乳腺癌、前列腺癌和结肠癌,对其它癌症如肝癌、皮肤癌、胃癌、白血病等也进行了研究。Schleicher等研究发现,与对照组相比,经染料木素治疗后的大鼠前列腺癌得到明显的抑制,并且较少发展为侵袭性肿瘤或淋巴结转移、肺转移。

大豆异黄酮抗肿瘤作用的体外研究主要用三羟异黄酮来进行,许多体外肿瘤细胞培养研究证实,三羟异黄酮对乳腺癌、胃癌、肝癌、白血病及其它一些癌细胞系的生长增殖具有抑制作用。

2.3  预防骨质疏松作用  1995年世界卫生组织进行以夏威夷岛的广市到冲绳的70岁以上的日本妇女为对象,进行了大豆异黄酮排泄量与骨密度相关的病因学调查研究,结果显示骨密度高的群体其尿中的异黄酮排泄量也较多,而大豆异黄酮的摄取量与尿中异黄酮排泄量有相关关系,提示大豆异黄酮摄取量与骨密度有一定的关系[8]

大豆异黄酮[9]可用于治疗绝经后妇女的骨质疏松症。通常,成骨细胞和破骨细胞中均存在雌激素β受体,当体内雌激素量不足时,雌激素对女性骨代谢平衡的调节作用随之丧失,从而引发进行性骨量丢失,使骨密度降低,导致骨质疏松。大豆异黄酮可阻止破骨细胞酸的分泌,减少骨质消溶。

2. 4  调节血脂、降低血中胆固醇,预防和治疗动脉粥样硬化  流行病学调查发现以大豆及其制品为食品的日本人心血管疾病的发病率要远远低于西方国家。近来证明大豆异黄酮(soy isoflavones,ISO)类成分尤其是金雀异黄素(genistein,Gen)是抗动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的主要活性成分,有学者发现大豆异黄酮和皂甙具有清除超氧阴离子自由基和过氧化氢的能力[10,11],前者还能阻抑低密度脂蛋白的氧化修饰作用[12],对动脉粥样硬化的防治具有重要意义。染料木黄酮(Genistein)能抑制血小板聚集,避免了因血小板聚集而产生的血管收缩,从而可以防止血栓形成,减少心脏病和脑血栓的发生;染料木黄酮(Genistein)还有抑制平滑肌细胞激增的作用,可改善血管的弹性,降低心脏收缩压。对血脂具有抗氧化作用,预防冠心病的发生。欧美科学家因此认为,上述病症的发病率与大豆所含的植物激素类物质—大豆异黄酮有关。血液中LDL胆固醇高,易被氧化,会引起动脉粥样硬化,这是动脉硬化症的主要病因。大豆异黄酮植物雌激素可以有效地降低胆固醇,抑制HDL胆固醇氧化,并使血中LDL胆固醇保持在较低水平,改善高脂肪所致体内过氧化状态异常,缓解对机体的过氧化损伤。大豆异黄酮能显著地降低血液中胆固醇和甘油三脂的含量,对治疗动脉粥样硬化有一定的作用。

2.5  抗氧化作用  Wiseman等[13]发现,高剂量大豆异黄酮组可显著降低血清F2-异前列腺素水平,后者系反映体内脂质过氧化的血清标志物,并能抑制铜离子(Cu2+)介导的LDL氧化作用。大豆异黄酮还可能与载脂蛋白B结合, 抑制脂质过氧化物的形成, 并可改变LDL颗粒的大小防止其氧化,保护血管壁免受氧化脂质的损害。绝经后女性长期或短期服用17-β雌二醇可抑制LDL的氧化修饰,降低LDL胆固醇的氧化作用,减少泡沫细胞的形成,进而减少LDL的吸收及动脉粥样斑块的形成,从而起到保护作用[14]

2.6  抗抑郁作用  Zweifel and O′Brien[15]总结了26个关于雌激素对心境影响的研究,发现激素替代治疗的总有效率是68%,(没有孕激素仅用雌激素的有效率是69%)。绝经前比绝经后更有效,前者是81%,后者是90%。而且,治疗长于8个月后心境改善最大。研究已证实雌激素可改善围绝经期抑郁症病人的情绪。Schmidt[16]等经皮肤(用皮贴)给予34例围绝经期抑郁症病人17β-雌二醇0.05mg/d或安慰剂治疗,3周后接受雌激素治疗的病人抑郁分值降低,情绪和行为都有改善。Soares等[17]采用较大剂量17β-雌二醇(100μg/d,皮贴)治疗50例围绝经期抑郁症病人,每周2次,共12周,结果发现治疗组68%的病人抑郁症状减轻,安慰剂组只有20%的病人抑郁症状减轻,且停止治疗四周后雌激素的抗抑郁作用仍在。国内李长中等[18]将60例45~55岁的围绝经期抑郁患者随机分成两组,然后分别口服雌二醇(1mg/d)+谷维素(10mg,3/d)或谷维素(10mg,3/d)21天,发现两组HAMD减分率相比有显著差异。雌激素治疗后显效率(痊愈+显著好转)为86.6%,对照组为3%。

对自然停经后妇女采用雌激素治疗的大多数研究显示,雌激素在改变情绪方面比安慰剂有效,但也有否定的结果。Whooley[19]等对9704名老年妇女的研究显示,正在应用雌激素的老年妇女比没有应用雌激素的老年妇女抑郁症状少。

2.7  抗神经退行性疾病  White等[20]研究了中年人豆腐摄入与脑老化及智力损伤的关系,证明长期食用豆腐是一个保护老年人智力减轻脑萎缩的独立因素。Trie等[21]的研究,三羟异黄酮治疗肌萎缩、脊髓侧索硬化有一定疗效。三羟异黄酮(16mg/kg bid)动物侧索硬化症摸型动物,可有效地阻止雄性动物疾病的发展,而对雌性动物无显著疗效。说明三羟异黄酮可能具有内源性雌激素类似的神经保护作用,由于异黄酮具有雌激素样作用和抗氧化功能,因此将异黄酮用于预防铁代谢异常引起的神经退行性疾病的前最是光明的。大豆异黄酮的抗氧化作用是多方面的。它能够抑制自由基形成,减弱脂质氧化,刺激抗氧化酶合成素。

2.8  抗炎作用  早在几千年前的中国文献就记载了大豆有治肠炎的作用。现代研究表明这种作用主要与染料木素有关。慢性炎症疾病通常伴有氧自由基和NO提高,诱导型NO合成酶(iNOS)促进NO形成。iNOS与酪蛋白激酶介导的信号传导途径相联系。染料木素作为酪氨酸激酶的抑制剂,起到一定的抑制NO形成的作用[8]

2.9  其它功能  大豆异黄酮由于有较强的抗氧化活性和抗真菌性,毒副作用很小,对某些雌激素依赖性的疾病和老年病如:更年期综合症、糖尿病及其并发症、肾疾病、牙周炎有一定的预防和治疗作用。此外,利用大豆异黄酮的雌激素调节作用还可进一步进行减肥和美容。[2223]动物实验和体外细胞培养实验证实:大豆异黄酮植物性雌激素对机体的细胞免疫、体液免疫及非特异性免疫功能都有不同程度的影响。因此,大豆异黄酮具有加强机体免疫功能的重要作用。可以在豆油等植物油中加入一定的异黄酮以防止油脂氧化,同时它还具有活化免疫调节和减毒增效作用,保护人体正常组织免遭损伤,其独特效果正日益受到医学界的广泛关注,免疫功能都有不同程度的影响。此外大豆异黄酮能消除人体内的活性氧,终止自由基链锁反应;加强内分泌系统作用,抑制醛糖还原酶,促进胰酶细胞恢复;起到天然抗氧化剂作用[24]

3  前景展望

   大豆异黄酮具有对人体生理代谢有益的调节作用,特别是有利于预防肿瘤发生,提高机体免疫力、抗炎、降低血胆固醇、预防心血管疾病的发生,近年来国外(特别是美国和日本)学者对大豆异黄酮在药物治疗方面研究发展迅速。我国应加强与提高人们对大豆异黄酮的认识,过量摄取有害健康的负面效应研究报道很少,有待于营养学家们与许多相关人士全面深入地研究,此外,还应开展大豆黄酮在医药品等新领域的应用研究,真正使大豆异黄酮及其产品服务于人体健康,从而使大豆异黄酮及其产品走入对寻常百姓之家。

参  考  文  献

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