汪 淺,葛怡青,仝 濤,2,3,
(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,精準(zhǔn)營養(yǎng)與食品質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,教育部功能乳品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部轉(zhuǎn)基因生物安全評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(食品安全),北京 100083;3.食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室,北京 100083)
油橄欖(L.)是木犀科木犀欖屬植物,多產(chǎn)于歐洲南部地中海沿岸的國家,是地中海型的亞熱帶樹種。油橄欖對引種地氣候適生性的要求較高,我國的適生區(qū)域有限,甘肅省隴南市、四川省涼山州等地在油橄欖種植上具有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢。隨著油橄欖種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,每年有大量油橄欖葉被棄用,造成極大程度的資源浪費(fèi)。早在數(shù)千年前,油橄欖葉便在地中海地區(qū)作為民間醫(yī)藥被廣泛使用,可治療多種疾病。油橄欖葉所具有的藥理活性主要來源于其含有的多酚化合物,油橄欖葉提取物中活性成分以橄欖苦苷(Oleuropein,OLE)含量最高。橄欖苦苷是一種具有天然裂環(huán)烯醚萜苷骨架的多酚化合物,可以被機(jī)體吸收利用,其安全性已在動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究中得到證實(shí)。以往有綜述總結(jié)了橄欖苦苷的抗氧化和抗炎等基本生物活性。近年來,橄欖苦苷被應(yīng)用于一些疾病的研究之中,如代謝類疾病、器官損傷和癌癥等。這些研究都表明橄欖苦苷具有優(yōu)異的生物活性。雖然目前已有市售的橄欖苦苷片以供人們選擇,但橄欖苦苷在食品和藥品領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用仍然處于起步階段。
因此,本文就橄欖苦苷的抗氧化、抗炎、抗癌、器官保護(hù)、降血糖、降血壓、降血脂、抗肥胖和皮膚修復(fù)等生物活性及其作用機(jī)制的最新文獻(xiàn)進(jìn)行了分析和總結(jié),以期為橄欖苦苷在功能食品和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域更廣泛的開發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。
橄欖苦苷,又稱橄欖油苷、齊墩果苷,是一種棕黃色的水溶性粉末。橄欖苦苷由羥基酪醇、橄欖酸和一個葡萄糖殘基組成,其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 橄欖苦苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of oleuropein
橄欖苦苷的含量主要受其來源和提取方法的影響。橄欖苦苷的提取方法包括常規(guī)和非常規(guī)兩大類。常規(guī)的提取方法包括冷溶劑提取法、溶劑萃取法和索氏提取法。非常規(guī)萃取方法包括超聲輔助萃取、液-液萃取、微波輔助萃取、膜萃取、加壓流體萃取、紅外輔助萃取、超臨界流體萃取、微流體系統(tǒng)萃取、酸水解和固液萃取。表1 展示了橄欖苦苷來源和含量的部分信息。橄欖苦苷的來源主要有油橄欖葉提取物、油橄欖葉、油橄欖果實(shí)、油橄欖果核和油橄欖根莖等。其中油橄欖葉提取物中橄欖苦苷的含量較高,含量范圍為15.66~905.96 mg/g(干重)。另外,各個文獻(xiàn)中測定的橄欖苦苷的含量差異較大,這可能和原料采集的地區(qū)和采集時間,以及提取方法不同有關(guān)。
表1 橄欖苦苷的來源與含量Table 1 Source and content of oleuropein
橄欖苦苷具有多種生物活性,可以參與機(jī)體代謝過程,對多種常見病癥有緩解和治療作用。目前已有文獻(xiàn)對橄欖苦苷的抗氧化、抗炎、抗癌、器官保護(hù)、降血糖、降血壓、降血脂、抗肥胖和皮膚修復(fù)等方面進(jìn)行了綜述。本文在原有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對最新的研究成果進(jìn)行了綜述,展現(xiàn)橄欖苦苷生物活性的研究現(xiàn)狀。
生物體因與外界的持續(xù)接觸,包括呼吸、光照等因素都會不斷地在體內(nèi)產(chǎn)生自由基。橄欖苦苷分子中二羥基苯基團(tuán)結(jié)構(gòu)的存在,有助于提供電子,能有效清除DPPH 自由基。總抗氧化能力測定結(jié)果表明,橄欖苦苷的半抑制濃度為(0.075±0.002)mg/mL,具有強(qiáng)大的抗氧化性。細(xì)胞研究結(jié)果表明橄欖苦苷可以抑制過氧化氫誘導(dǎo)的PC2 細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)及谷胱甘肽過氧化物酶活力的降低。動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示橄欖苦苷具有抗氧化功效。例如,經(jīng)每天灌胃100 mg/kg 橄欖苦苷處理的小鼠,檢測衰老相關(guān)生化指標(biāo),其心、肝和腦組織中SOD、谷胱甘肽過氧化物酶和端粒酶活性增強(qiáng),丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量降低,血清中免疫球蛋白含量提高。橄欖苦苷能通過拮抗自由基損傷,增強(qiáng)衰老小鼠心、肝、腦組織活性,提升機(jī)體免疫功能,發(fā)揮抗衰老作用。
炎癥反應(yīng)是身體對外部有害因素的一種自我防御,受免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié),過度的炎癥會導(dǎo)致一系列進(jìn)行性人類疾病。已有研究顯示,橄欖苦苷可以降低白細(xì)胞介素1、白細(xì)胞介素2、腫瘤壞死因子和粒細(xì)胞集落刺激因子細(xì)胞因子等炎癥相關(guān)指標(biāo)。最新的研究結(jié)果也表明橄欖苦苷可以顯著降低脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞血清腫瘤壞死因子和一氧化氮合酶的表達(dá)。LPS 誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠經(jīng)過腹腔注射橄欖苦苷的預(yù)處理,檢測到其肝腎組織中促炎細(xì)胞因子和炎癥相關(guān)基因的表達(dá)被抑制,且炎癥反應(yīng)減輕,橄欖苦苷可保護(hù)小鼠免受LPS 誘導(dǎo)的膿毒癥的侵害,提高膿毒癥小鼠的存活率。另外,橄欖苦苷可顯著降低患有牙周炎大鼠的炎癥細(xì)胞和一氧化氮合酶含量,改善了牙周炎。LPS誘導(dǎo)的單核巨噬細(xì)胞經(jīng)橄欖苦苷(10、20、40 μmol/L)預(yù)處理,其亞硝酸鹽釋放水平受到顯著抑制,誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶和環(huán)氧化酶2 的表達(dá)顯著降低,一氧化氮的產(chǎn)生顯著減少。在以上實(shí)驗(yàn)中都檢測到細(xì)胞或動物體經(jīng)橄欖苦苷處理后其一氧化氮合酶的活性和數(shù)量顯著降低,可以認(rèn)為抑制一氧化氮合酶的表達(dá)是橄欖苦苷抗炎的一條有效途徑,但具體的作用機(jī)制缺乏深入研究,可以作為未來著重探討的方向。
受人口老齡化、環(huán)境污染、不良生活習(xí)慣和膳食結(jié)構(gòu)變化等因素的影響,癌癥已成為全世界共同面臨的重大公共健康問題。橄欖苦苷可能通過調(diào)節(jié)參與腫瘤形成過程的幾種生長因子、細(xì)胞因子、黏附分子和酶的活性,阻止腫瘤細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞周期發(fā)生顯著變化,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。最近,多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷對不同類型的人類腫瘤具有化學(xué)防治作用。一方面,橄欖苦苷可以抑制癌細(xì)胞活動,例如,抑制HepG2 人肝癌細(xì)胞的遷移與侵襲:在細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)中測定橄欖苦苷組細(xì)胞遷移距離為(51±4.1)μm,對照組遷移距離為(181±4.6)μm,在Transwell 實(shí)驗(yàn)中檢測到橄欖苦苷組穿膜小孔的細(xì)胞數(shù)為(21±1)個,對照組為(63±4)個;抑制人胃癌細(xì)胞的克隆形成:橄欖苦苷通過降低STAT3 的磷酸化水平,明顯抑制SGC-7901 細(xì)胞的增殖、克隆形成及遷移侵襲能力。另一方面,橄欖苦苷通過調(diào)控基因的表達(dá),對癌細(xì)胞有抑制作用,例如,顯著降低人卵巢癌細(xì)胞原癌基因()的表達(dá)、提升抑癌基因(、和)的表達(dá);通過調(diào)節(jié)B 淋巴細(xì)胞瘤-2 及其基因相關(guān)啟動子的表達(dá)促進(jìn)人前列腺癌PC-3 細(xì)胞凋亡;通過降低miR-194 和PD-L1 水平、增加XIST 水平而對乳腺癌細(xì)胞有抑制作用。這些體外研究清楚地表明橄欖苦苷對特定的癌細(xì)胞具有顯著抑制作用,但癌癥作為一種多因素導(dǎo)致的惡性疾病,橄欖苦苷所具有的抗癌活性仍需要更可靠的體內(nèi)研究來證實(shí)。
2.4.1 肝保護(hù) 有多篇報(bào)道均發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷可以緩解非酒精性脂肪肝(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)。例如,橄欖苦苷能降低NAFLD 小鼠肝臟中SOD2 和過氧化氫酶的表達(dá)和活性,通過恢復(fù)氧化還原平衡來改善肝損傷。Arciello 等對NAFLD小鼠進(jìn)行免疫分析,檢測到單核細(xì)胞趨化蛋白1 和趨化因子配體1 顯著減少,表明橄欖苦苷可以抑制肝臟中的免疫細(xì)胞浸潤,阻止肝損傷的惡化。還有研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食導(dǎo)致的NAFLD 雌性小鼠在飲用含橄欖苦苷(3%)的飲用水8 周后,肝臟中蘇氨酸蛋白激酶磷酸化增加,肝臟脂肪變性得到了改善。
2.4.2 腎保護(hù) 橄欖苦苷對腎臟疾病引起的腎損傷有保護(hù)作用。單側(cè)輸尿管梗阻的大鼠經(jīng)橄欖苦苷(50、100 和200 mg/kg)治療3 d 后,觀察到腎小管間質(zhì)損傷和腎小管壞死有所改善,MDA 水平降低,SOD 活性提高。橄欖苦苷還可以對腎臟缺血再灌注損傷有一定保護(hù)作用,經(jīng)橄欖苦苷(50 mg/kg)灌胃處理的大鼠表現(xiàn)為血漿肌酐、尿素、尿酸濃度和乳酸脫氫酶活性顯著降低,腎臟AMP 活化蛋白激酶的磷酸化和內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)增強(qiáng),絲裂原活化蛋白激酶和cleaved caspase-3 參與細(xì)胞凋亡減弱。甘油誘導(dǎo)的急性腎損傷大鼠經(jīng)橄欖苦苷(50 mg/kg)處理后,病變所導(dǎo)致的腎臟重量增加有所改善,乳酸脫氫酶等腎損傷指標(biāo)降低,MDA 水平和一氧化氮水平降低,超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性及其基因表達(dá)提高。綜上,橄欖苦苷對腎臟的保護(hù)作用可能與其抗氧化、抗炎和抗凋亡能力有關(guān)。
2.4.3 大腦保護(hù) 腦血管疾病是威脅到人類健康的重大因素,同時,大腦神經(jīng)元活動影響著人類的認(rèn)知和理解能力。橄欖苦苷對腦損傷以及腦神經(jīng)凋亡有一定改善效果。Kais 等發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷治療可減輕中風(fēng)大鼠腦水腫,緩解低鈉血癥,顯著降低血漿纖維蛋白原和心臟功能紊亂酶的表達(dá),改善腦組織氧化應(yīng)激狀態(tài)。此外,電子分析顯示血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶的表達(dá)明顯降低,這表明橄欖苦苷具有有效的抗栓塞特性。腦缺血會導(dǎo)致多方面的腦損傷。一方面是缺血再灌注損傷,橄欖苦苷可通過改善神經(jīng)功能、減少自由基損傷和抑制炎癥因子水平,對小鼠腦缺血再灌注損傷具有明顯的保護(hù)作用;另一方面是神經(jīng)凋亡、甚至腦梗死,橄欖苦苷可以使調(diào)控細(xì)胞凋亡的切割蛋白酶cleaved-caspase-3 的表達(dá)明顯降低,抑制神經(jīng)凋亡,改善腦動脈缺血小鼠的神經(jīng)行為學(xué)評分,減小腦梗死體積。此外,橄欖苦苷還可降低嗎啡所致大鼠海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元凋亡和氧化應(yīng)激水平,改善學(xué)習(xí)和記憶障礙。
糖尿病是一種因代謝問題而引起的常見疾病,其特征是機(jī)體存在胰島細(xì)胞損傷或胰島素抵抗。目前,已有研究表明橄欖苦苷具有良好的降低高血糖的作用。例如,Zheng 等發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷可改善患有晚期2 型糖尿病的db/db 小鼠的高血糖癥和葡萄糖耐受;作者對17 周齡的糖尿病小鼠進(jìn)行了劑量為200 mg/kg 的橄欖苦苷灌胃治療15 周,檢測到小鼠腸道微生物菌群(如脫鐵桿菌)的相對豐度有所改變。因此,橄欖苦苷可能通過調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成和功能來改善晚期2 型糖尿病。類似地,自發(fā)性糖尿病小鼠經(jīng)橄欖苦苷治療后,空腹血糖顯著降低,肝糖原含量顯著升高,口服糖耐量試驗(yàn)120 min 血糖顯著降低,抑制糖異生關(guān)鍵酶的表達(dá)和改善胰島素抵抗。除此之外,橄欖苦苷還可抑制胰島淀粉樣多肽聚集,減輕細(xì)胞毒性,從而對胰島細(xì)胞有保護(hù)作用。橄欖苦苷對妊娠型糖尿病也有改善效果。以5 或10 mg/kg/d 的劑量向妊娠糖尿病小鼠施用橄欖苦苷,檢測到妊娠糖尿病小鼠體重的增加量和血糖降低、胰島素和肝糖原水平升高。橄欖苦苷可能通過激活腺苷酸活化蛋白激酶的信號通路減輕氧化應(yīng)激和炎癥,有效緩解妊娠糖尿病癥狀。人體研究中也證實(shí)了橄欖苦苷具有降血糖功能。健康受試者在午餐前服用20 mg 橄欖苦苷后二肽基肽酶-4 活性明顯降低,抑制升糖素、促進(jìn)胰島素分泌,餐后血糖明顯降低。之后進(jìn)行體外研究,發(fā)現(xiàn)其作用機(jī)制為橄欖苦苷通過抑制還原型輔酶Ⅱ氧化酶-2 衍生的氧化應(yīng)激來改善餐后血糖水平。綜上,橄欖苦苷的降糖功效在動物水平已有較多研究,對于高血糖患者的臨床治療效果需在今后的試驗(yàn)中繼續(xù)探討。
近年來,高脂癥發(fā)病率逐年上升,由此引發(fā)的動脈粥樣硬化等心腦血管疾病對人類健康造成威脅。臨床上雖有他汀類、貝特類等降脂藥,但長期用藥可能會帶來毒副作用。橄欖苦苷作為一種安全性高的天然活性物質(zhì),具有良好清除自由基和抑制低密度脂蛋白氧化的能力,從而能降血脂,有效預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。Malliou 等發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷可以降低小鼠血清中甘油三酯和膽固醇水平,其作用機(jī)制是橄欖苦苷通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體,對血清甘油三酯的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生有益影響。用雙酚A 誘導(dǎo)增加體重和脂肪組織質(zhì)量的雄性大鼠經(jīng)過口服橄欖苦苷治療,檢測到其血脂水平降低,蛋白免疫印跡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,橄欖苦苷通過p38 信號途徑,降低了核因子B 和腫瘤壞死因子的蛋白表達(dá),從而達(dá)到降血脂的效果。構(gòu)建載脂蛋白E 基因敲除小鼠模型,給予500 或1000 mg/kg 的油橄欖葉提取物(有效成分橄欖苦苷含量達(dá)到53%),結(jié)果顯示載脂蛋白E 基因敲除小鼠的三酰甘油、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和超低密度脂蛋白膽固醇水平顯著降低,其作用機(jī)制可能與橄欖苦苷調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、改善胰島素抵抗有關(guān),也可能與其能夠抑制糖原動員、糖異生有關(guān)。
人們生活方式的改變以及飲食習(xí)慣的變化,導(dǎo)致高血壓疾病的多發(fā)。高血壓是一種慢性疾病,如果得不到良好控制,可引發(fā)心腦血管疾病和腎病變等高血壓并發(fā)癥?,F(xiàn)有的研究結(jié)果表明,橄欖苦苷具有良好的改善高血壓的功效。例如,自發(fā)性高血壓小鼠接受100 mg/kg 橄欖苦苷灌胃給藥后,血壓顯著降低。Sonja 等發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷可以使大鼠離體胸主動脈血管擴(kuò)張,從而具有降血壓效果,此作用依賴于橄欖苦苷引起內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮。有研究表明,高血壓與下丘腦室旁核活性氧生成的增加有關(guān)。對自發(fā)性高血壓大鼠每日給予60 mg/kg 的橄欖苦苷治療8 周后,檢測到血壓顯著降低。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)橄欖苦苷通過激活核因子E2 相關(guān)因子介導(dǎo)的信號通路,改善線粒體功能,保護(hù)下丘腦室旁核免受氧化應(yīng)激作用,降低腎素-血管緊張素的表達(dá),從而降低血壓。
肥胖影響健康,我國是肥胖人群數(shù)量增長最迅速的國家之一。目前抗肥胖藥物非常有限且伴隨不良反應(yīng),尋找天然可食用、具有抗肥胖活性的物質(zhì)是一條有效解決途徑。已有研究結(jié)果顯示橄欖苦苷具有抑制肥胖的作用,且對肥胖的抵抗涉及多種作用機(jī)制。比如,橄欖苦苷通過改善胰島素敏感性,提升葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)效率,阻止由高血糖引起的腹部脂肪堆積。還可通過調(diào)控幾種循環(huán)代謝的因子,緩解代謝紊亂,減緩高脂飲食導(dǎo)致的體重增加。基因?qū)用娴难芯勘砻?,橄欖苦苷通過上調(diào)Wnt10b 介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因和下調(diào)甘丙肽介導(dǎo)的信號級聯(lián)相關(guān)基因,降低內(nèi)臟脂肪的含量。此外,Inge 等發(fā)現(xiàn)在小鼠高脂飲食中補(bǔ)充橄欖苦苷可以提高運(yùn)動能力,減小脂肪細(xì)胞體積。進(jìn)一步研究認(rèn)為這種作用可能與飽腹感信號的增加有關(guān)。
在橄欖苦苷的皮膚滲透性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其在皮膚層總沉積量高達(dá)95.67%,故對銀屑病患者進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn)。銀屑病患者經(jīng)橄欖苦苷涂抹治療后,銀屑病面積和嚴(yán)重程度指數(shù)均下降,皮膚受損程度降低。橄欖苦苷的作用效果甚至優(yōu)于市面上的多種皮卵酸霜。在評價橄欖苦苷生發(fā)效果的實(shí)驗(yàn)中,每日給予小鼠局部涂抹橄欖苦苷(0.4 mg)處理,發(fā)現(xiàn)其可加速毛發(fā)生長,并擴(kuò)大小鼠皮膚上的毛囊。進(jìn)一步的分子機(jī)制研究顯示,橄欖苦苷的毛發(fā)生長促進(jìn)作用可能與刺激Wnt10b 和連環(huán)蛋白信號通路以及小鼠皮膚組織中某些促生長基因的表達(dá)有關(guān)。橄欖苦苷可與酪氨酸酶結(jié)合,使最大酶促反應(yīng)速率降低從而抑制酪氨酸酶的活性。200 μmol/L 的橄欖苦苷對B16 細(xì)胞酪氨酸酶活性的抑制率為33.41%±3.74%。酪氨酸酶是黑色素合成過程中的關(guān)鍵酶,通過抑制酪氨酸酶的活性,可以抑制黑色素的生成,進(jìn)而達(dá)到美白的功效。綜上,這些研究可為橄欖苦苷作為美白護(hù)膚和生發(fā)產(chǎn)品的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。
本文對橄欖苦苷的生物活性進(jìn)行了歸納總結(jié),橄欖苦苷的抗氧化、抗炎和抗凋亡能力是其發(fā)揮生物功能的基礎(chǔ),同時,調(diào)控基因表達(dá)、調(diào)節(jié)代謝因子和改變酶活性,使橄欖苦苷在降血糖、降血壓、降血脂、抗肥胖、抗腫瘤和保護(hù)器官上具有一定的效果。橄欖苦苷的研究面臨以下問題和挑戰(zhàn):a.多數(shù)文獻(xiàn)只探討了橄欖苦苷的作用效果,其具體分子機(jī)制仍需要深入研究。b.臨床試驗(yàn)相對缺乏,橄欖苦苷對人體的作用效果尚無完整的評價體系。c.橄欖苦苷的分子結(jié)構(gòu)中含有多種基團(tuán),各類官能團(tuán)的相互作用與生物功能間的關(guān)系值得探討,可以為研發(fā)合成有機(jī)化合物提供參考。此外,橄欖苦苷在以下方面有樂觀的前景:a.在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,橄欖苦苷的抗癌效果顯著,應(yīng)在動物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證。b.橄欖苦苷可以調(diào)節(jié)機(jī)體代謝,對血糖、血壓、血脂和肥胖等代謝類疾病有改善效果,可以研發(fā)含橄欖苦苷的飲品或保健品。c.橄欖苦苷緩解皮炎和美白的功效已有初步研究,由于近年來消費(fèi)者對護(hù)膚產(chǎn)品關(guān)注度的愈發(fā)提升,橄欖苦苷可以作為有效成分添加至護(hù)膚產(chǎn)品中。
綜上,未來需要從更深層面挖掘橄欖苦苷的價值,將橄欖苦苷應(yīng)用于食品、保健品以及護(hù)膚品等產(chǎn)品中,促進(jìn)橄欖苦苷資源的合理利用,推動膳食、醫(yī)療和保健事業(yè)蓬勃健康發(fā)展。