摘要:目前我国老年人口数量持续增加,衰老相关性疾病的发病率与致死率也呈现出快速上升的趋势。蜂王浆作为一种天然的功能保健食品,因其抗炎、抗氧化、稳定血压、降血糖等生物学活性受到了众多老年群体的青睐。但是目前对于蜂王浆及其主要功能物质生物学活性的深入研究比较缺乏。该文综述了蜂王浆及其主要功能物质对于一些常见的衰老相关性疾病(如高血压、糖尿病、少肌症、骨质疏松以及阿尔茨海默病等)的预防及治疗作用,并进一步阐述了蜂王浆发挥功能的主要作用机理,以期为蜂王浆的后续研究及合理的开发利用提供参考。
关键词:人口老龄化;衰老相关性疾病;蜂王浆;生物学活性
作者:游蒙蒙,胡福良(浙江大学动物科学学院,杭州 310058)
随着社会经济水平的提高与医疗卫生事业的发展,我国人口组成呈现出老龄化的趋势。衰老相关性疾病是伴随着人口老龄化而出现的一系列老年性疾病,如糖尿病、高血压、认知功能障碍以及骨质疏松等。目前,越来越多的消费者意识到日常饮食对于身体健康情况有不可忽视的决定作用,另外关于化学药品副作用的报道也是层出不穷,因此市场上对于天然功能保健食品的需求不断增加[¹]。此类食品除了基本的营养价值之外,还具有多种多样的生物学功能。例如,五层龙属中具有花青素、三萜类、酚类、苷类以及一些天然着色物质,这些活性成分使其具有显著的抗糖尿病、抗炎、抗高血脂等药用价值[²]。另外,其他功能保健食品如覆盆子[³]、枸杞[⁴,⁵]、蜂胶[⁶⁻⁹]、黄芪[¹⁰]、人参[¹¹]、黑胡椒[¹²]等也具有多种生物学活性。
高血压病作为一种严重危害人类健康的心血管疾病,在心血管疾病、局部缺血、心力衰竭以及肾损伤等过程中起到重要的致病作用[¹³]。RJ 蛋白酶解产物对血管紧张素转化酶(ACE)有较强的抑制活性,自发性高血压大鼠(SHR)以 1 000 mg/kg 的剂量口服RJ 酶解产物,连续口服 10 w 后检测大鼠血压,结果发现 RJ 酶解产物可以显著降低收缩压水平。另外,他们通过凝胶渗透色谱法从 RJ 蛋白中分离出了二肽和三肽,并得到了 11 种具有 ACE 抑制活性的多肽,证明 RJ 蛋白完全可以作为制备具有 ACE 抑制活性多肽的来源[¹⁴]。
Shima 等[¹⁵]对 RJ 酶解产物的降血压活性进行了进一步的研究,利用胰蛋白酶对 RJ 进行水解,然后比较了 7 种多肽片段(Fr1-Fr7)对 ACE 的抑制效果的差异。结果显示酶解产物发挥降血压作用的持续时间与发挥 ACE 抑制活性的多肽的分子量有关,此外,Fr4 和 Fr5 对于 RJ 酶解产物对调控血压的持续时间具有重要的决定作用。
王浆主蛋白 1(MRJP1)是 RJ 蛋白中所占比例最大的蛋白质,Pei 等[¹⁶]将 MRJP1 基因插入小鼠血管平滑肌细胞(VSMCs)并使其表达,然后通过蛋白质组学分析来研究 MRJP1 如何影响 VSMCs 的功能。结果发现,MRJP1 基因的表达使得细胞的收缩、增殖和迁移能力显著下降, 说明 MRJP1 可以通过作用于VSMCs 从而发挥调控血压的作用。进一步的蛋白质组学研究显示,MRJP1 在 VSMCs 中表达之后有 675个蛋白表达量发生变化,其中 646 个与 VSMCs 的收缩、迁移和增殖有关的蛋白表达下调,说明 MRJP1通过抑制肌丝的活动、阻断能量和遗传物质的供应来抑制 VSMCs 的异常增生。
Mao 等[¹⁷] 通过LC-MS 等技术比较了东方蜜蜂(Apiscerana)与西方蜜蜂 (A. mellifera)所产RJ中蛋白质的糖基化特征及生物学功能差异,结果显示,RJ蛋白的 N- 糖蛋白质组学特征(糖蛋白种类、N- 糖基化位点的数量、糖基化序列、糖蛋白丰度等)具有物种特异性。两种 RJ 蛋白 N- 糖基化修饰的差异使得蛋白呈现出不同的活性,与西方蜜蜂相比,东方蜜蜂RJ中糖基化的 MRJP1 具有更好的血压调节作用。
2 高血糖
糖尿病是人类发病率最高的慢性病之一,它是一种以胰岛素分泌不足、胰岛素抵抗或两者同时缺陷导致的高血糖为特点的复杂疾病[¹⁸]。Yoshito 等[¹⁹]研究发现 RJ 可以改善胰岛素抵抗模型大鼠性状,在不影响血糖和总胆固醇水平的前提下,显著降低胰岛素、甘油三酯水平, 改善胰岛素抵抗指数 (HOMA-IR)。
Ghanbari 等[²⁰]通过对 Wistar 大鼠腹膜内注射链脲霉素 (STZ) 进行糖尿病大鼠造模,造模成功后按照100 mg/kg 的剂量连续 42 d 灌胃 RJ,采血液样本进行相关指标检测,结果显示 RJ 处理可以降低糖尿病大鼠血清中丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)和空腹血糖 (FBG)水平,显著提高血清中胰岛素、白蛋白、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c) 以及总蛋白水平。另外他们对肝脏和胰腺中丙二醛(MDA)、过氧化氢酶 (CAT)及亚铁还原能力(FRAP)进行检测,结果表明 RJ 是通过降低 STZ 对大鼠造成的氧化应激水平来缓解糖尿病症状的。
Khoshpey 等[²¹]将 50 位Ⅱ型糖尿病患者随机分为RJ 组和安慰剂组,两组分别每天 3 次服用 1 000 mg的 RJ 和安慰剂,试验周期为 8 w,结果发现 RJ 可以显著提高血清中 ApoA-I 水平,降低患者血糖水平以及 ApoB /ApoA-I 比值。另外,Mobasseri 等[²²]也做了类似的双盲测试,结果显示与安慰剂组相比,RJ 可以显著降低血清中甘油三酯、总胆固醇以及高敏 C反应蛋白 (hsCRP) 的水平,对于Ⅱ型糖尿病有较好的治疗作用。
为了研究 RJ 对能量代谢是否有促进作用,Yoneshiro 等[²³]利用高脂饮食使 C57BL/6J 小鼠发生肥胖并高血糖症,小鼠体内白色脂肪组织 (WAT) 沉积增加,甘油三酯水平上升,而 RJ 与高脂饮食共同处理会逆转上述现象,降低血糖水平及 HOMA-IR,增加棕色脂肪组织 (BAT) 中解偶联蛋白 (UCP1)和线粒体细胞色素 c 氧化酶 (COX-IV) 的基因和蛋白表达,但是 RJ 对于小鼠的自主活动以及 WAT 的褐化没有影响。研究结果证明 RJ 可以通过增加 BAT的生热作用来抑制高脂饮食引起的肥胖、脂肪肝和血糖水平增加,说明 RJ 可以作为抵抗肥胖和高血糖症的功能食品。
3 骨质疏松
由增龄所致的体内性激素突然减少及生理性退行性病变是导致骨质疏松最主要的原因[²⁴]。Saburo 等[²⁵]研究了 RJ 及 RJ 酶解产物对骨质疏松的影响。采用大鼠卵巢切除手术,人工造成雌激素缺乏,使得大鼠胫骨骨骼矿物质密度 (BMD) 降低 24%,发生骨质疏松。结果表明 RJ 与 RJ 酶解产物处理均可以降低大鼠骨丢失程度,增加胫骨 BMD,促进肠道对钙的吸收,作用效果与 17-β 雌二醇接近。其中 RJ 不如RJ 酶解产物效果显著,究其原因可能是 RJ 经过酶解之后蛋白质变成小分子多肽,更利于消化吸收。同样,Kafadar 等[²⁶]利用相同的方法进行 SD 大鼠骨质疏松造模,结果显示 RJ 处理尽管对大鼠的全身 BMD无积极作用,但是能显著提升腰椎和股骨近端 BMD水平,显著增加模型大鼠骨组织的碱性磷酸酶和磷酸盐水平。
Yukio 等[²⁷]分别在体内和体外水平对 RJ 的抗骨质疏松作用进行了分析。体外研究发现 RJ 可以刺激MC3T3-E1 小鼠成骨细胞增生,促进胶原蛋白的生成,但是雌二醇并不能促进胶原蛋白的生成,说明RJ 并不是通过雌激素样作用来促进胶原蛋白生成的,他们推测 RJ 是通过促进 TGF-β1 的表达使得MC3T3-E1 细胞合成更多的胶原蛋白。正常雌性小鼠连续 9 w 服用 RJ,胫骨中灰分含量增加;对小鼠进行 DNA 微阵列分析,结果显示饲喂 RJ 的小鼠体内与细胞外基质形成有关的基因表达上调;对小鼠基因进行相对定量,发现 RJ 处理可以促进原胶原骨 Iα1 基因的表达。以上结果表明 RJ 可通过作用于成骨细胞促进骨生成,防止骨质疏松。鉴于 RJ 具有雌激素样作用[²⁸],为了探究 RJ 是否通过雌激素受体(ERs)发挥作用,该团队通过使用ERs拮抗剂ICI 182780 发现RJ是通过与ERs结合从而发挥作用的。
4 少肌症
随着年龄的增长,生长激素(GH)、性激素(睾酮和雌激素)、胰岛素(INS)等激素水平逐渐下降,严重影响了肌肉蛋白的结构和功能,从而诱发少肌症[²⁹⁻³¹]。Niu 等[³²]研究了 RJ 与 RJ 酶解产物对于自然衰老小鼠少肌症的缓解作用及其作用机制。在体内实验中,和对照组相比,RJ 及 RJ 酶解产物处理可以防止衰老小鼠骨骼肌重量下降,增加卫星细胞数目,提升受损肌肉的再生能力并提高血清中胰岛素样生长因子(IGF-1)水平。RJ 酶解产物处理从衰老小鼠中分离的卫星细胞,结果发现 RJ 可以增加细胞增殖率、促进细胞分化,激活细胞内 Akt 信号转导通路,而 RJ 在体外实验中却没有发挥缓解少肌症的作用,推测 RJ 中发挥作用的物质并非 RJ 本身存在的,而是经过一定的酶解处理之后产生的。由于 IGF-1对于保证骨骼肌重量具有重要的意义[³³],而 RJ 及其酶解产物均可以促进 IGF-1 的生成,因此他们推测RJ 及其酶解产物就是通过 IGF-1 发挥作用的。但是又因为 IGF-1 水平并不会因为 RJ 与 RJ 酶解产物的作用而大幅度提高,因此 RJ 及其酶解产物可能还通过别的作用机理来抑制或治疗少肌症。老年人血清中IGF-1 水平下降可以作为营养失调的指标[³⁴],因此 RJ和 RJ 酶解产物处理能够促进 IGF-1 生成的原因可能是丰富的维生素、氨基酸、矿物质等的存在使得患者营养平衡,从而降低少肌症的发病率。
RJ被公认是一种具有很好的抗炎和抗氧化功能的保健食品,并且已有研究证明机体炎症损伤和氧化应激均可引起少肌症[³⁵⁻³⁷],但是目前关于 RJ 对少肌症的预防或者缓解作用的研究还很缺乏,因此关于RJ 对于少肌症的相关研究有待于进一步探索。
5 阿尔茨海默病
阿尔茨海默病(AD),又称老年痴呆症,是一种神经系统退行性疾病,两个特征性病理改变包括 β 淀粉样蛋白沉积形成的老年斑以及 tau 蛋白过度磷酸化形成的神经元纤维缠结[³⁸]。Noriko 等[³⁹]利用三甲基氯化锡(TMT)进行 AD 小鼠造模,RJ 处理 6 d 可以增加齿状回神经颗粒细胞的数量, 改善认知功能。Zohre 等[⁴⁰]利用脑室内注射 STZ 进行 AD 大鼠造模,RJ 处理 10 d 后进行行为学观察,发现与对照组相比,RJ 可以改善模型大鼠的记忆和学习能力。脑室内注射STZ 会使得神经元内胰岛素受体脱敏[⁴¹],而RJ 可以通过改善胰岛素抵抗对学习、记忆和认知功能进行保护。Peng 等[⁴²]给予 SD 大鼠腹腔注射 D- 半乳糖形成亚急性衰老模型,连续灌胃 RJ 90 d 可以明显改善大鼠的空间记忆行为,增加脑组织中去甲肾上腺素(NE)和多巴胺(DA)的含量,由此推测 RJ 可通过调节单胺类神经递质的合成来提高大鼠的学习记忆能力。另外,RJ冻干粉也可通过发挥抗氧化作用改善 D- 半乳糖对动物脑组织的损伤[⁴³]。Pyrzanowska 等[⁴⁴]以18月龄的雄性Wistar大鼠为模型,连续2w灌胃不同浓度的希腊RJ,结果显示RJ对于自然衰老大鼠的认知功能也有一定的改善作用。
CAMP 应答原件(CRE)调节的转录活性对于海马区长时程记忆形成具有重要的作用[⁴⁵]。Hironori等[⁴⁶]的研究发现 RJ 可以提高PC12D细胞中CRE调控的基因转录水平,并具有浓度依赖性。另外,川皮苷和RJ共同作用会产生协同作用。他们利用MEK抑制剂U0126来探究RJ发挥作用的级联反应是否具有ERK 依赖性,结果显示RJ提高CRE调控的基因转录活性过程并不需要 ERK 的参与。蛋白质溶解度降低所造成的蛋白质异常聚集是神经退行性疾病的重要发病机理[⁴⁷, ⁴⁸]。Wang 等[⁴⁹]以 AD线虫为动物模型,研究发现RJ/RJ酶解产物可以减少模型线虫体内 Aβ 的种类并减弱其毒性,延缓机体瘫痪的进程, 通过 RNAi 技术对 DAF-2、 DAF-16、HSF-1、SKN-1 以及 AGE-1 基因进行沉默处理,发现 RJ/RJ 酶解产物发挥调控 Aβ 毒性的过程需要DAF-16,而与SKN-1和HSF-1没有关系。进一步的机理研究显示RJ/RJ 酶解产物是通过胰岛素 / 胰岛素样生长因子信号通路(IIS)来对DAF-16进行调控的。无论线虫还是人类,其 IIS/DAF-16 以及蛋白质稳态结构都是高度保守的,所以该团队关于RJ的研究有望用于治疗人类的神经退行性疾病。
6 其他
类风湿性关节炎是一种慢性全身性炎症疾病[⁵⁰],而 RJ 具有免疫调节作用[⁵¹],因此可以利用 RJ 的抗炎活性来预防或治疗类风湿性关节炎。目前有学者尝试将 RJ 中的标志性成分反式 -10- 羟基 -2- 癸烯酸(10-HDA)应用于关节炎的治疗。Yang 等[⁵²]的研究结果显示,10-HDA 可以通过 p38 MAPK 和 JNK/AP-1信号通路抑制 TNF-α 对类风湿性关节炎滑膜成纤维细胞 (RASFs) 诱导的炎症反应, 减少 MMP-1 和MMP-3 的表达和释放,从而防止细胞外基质的降解,防止关节受损。
>RJ 对于妇女绝经引起的血脂异常也具有明显的改善作用。Lambrinoudaki 等[⁵³]检测了RJ 对绝经后健康女性的心血管指标的影响。该研究选择了 36 名绝经后健康女性作为受试对象,每日服用蜂王浆150 mg,连续服用 3 个月,结果发现使用蜂王浆治疗后高密度脂蛋白胆固醇含量(HDL-C)含量显著增加,低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量明显降低, 且总胆固醇水平也显著降低,说明适当补充蜂王浆可缓解与绝经期相关的血脂异常症。
7 结语
综上所述,RJ 对多种衰老相关性疾病均有一定的预防及治疗作用,但是关于 RJ 作用机制的研究还处于初级阶段,因此应对 RJ 发挥生物学活性的具体分子机制进行深入的研究,从而有利于提升 RJ 作为功能保健食品的价值。
目前有学者对 RJ 进行蛋白酶解处理,以探索RJ 酶解产物的生物学功能,并与 RJ 进行性能对比,结果发现在很多方面 RJ 酶解产物的生物学活性都要优于 RJ,说明在 RJ 利用方面,合适的加工方法可以进一步提升其性能。另外,应该开展更系统的蜂王浆单体研究,以进一步明确 RJ 发挥生物学功能的主要成分。
参考文献:(略)
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