蜂王浆抗氧化抗衰老作用原理与机理探析

摘要:蜂王浆具有很强的抗氧化抗衰老作用,能很好的清除体内自由基,综述了自由基的种类、特点,及蜂王浆清除自由基的作用原理,并对蜂王浆在未来领域的应用进行了分析。

关键词：蜂王浆;抗氧化;抗衰老

作者：侯春生,骆浩文,洪建军,陈晨笑,刘嘉,杨小平,黄传尉(广东省农业科学院科技情报研究所,广州510640)

蜂王浆的开发研究,可追溯到20世纪50年代,当时已发现蜂王浆有许多神奇的医学保健作用,引起人们的注意。几十年来,生物学家、药物学家、医学家和临床工作者进行了大量的研究和临床试验,揭示了其中大部分秘密。越来越多的报告证实,蜂王浆的化学成分极为复杂,其生物学和生理学作用也极为复杂,具有很强的抗氧化抗衰老作用[1]。

1衰老的自由基学说的建立尽管现代生物医学已经将人类的平均寿命从上个世纪初的30多岁延长到了今天的70岁左右,也已经向人们明确地指出治病不如防病,防病不如抗衰的生物医学思维新逻辑,但是每个人的衰老又是千差万别。同为古稀老人,有的依然身轻体健,有的却众病缠身。于是,人类对健康长寿的强烈渴望引发了科学家对有关衰老本质问题的不懈探索,越来越多的科学家在寻找延缓衰老的答案。

衰老问题是当今社会和自然科学研究的重点之一。科学工作者已提出不少有关衰老机理的假说,例如:1937年M.S.Kharasch首先发现了自由基的过氧化效应,1942年Bjorksten提出大分子物质交联学说,1956年Harman提出自由基学说,1958-60年Faila与Szilard提出射线导致细胞突变学说,1961年Medvdev与Orgel提出差错蛋白质学说,1979年Comfort提出衰老基因调控学说,1980年Miquel等提出线粒体DNA损伤学说,1990年Hardy提出端粒学说等等。这些学说都只能从某一侧面反映衰老的因或果,很难完全解释衰老的机制[2]。但是就目前科学能力范围内的解说,目前最流行的、占主导地位的,及大部分相关学者比较认可的学说是自由基学说。

自由基是指:在电子轨道上带有一个或几个不成对电子的分子或原子。体内氧自由基主要来源于线粒体。自由基学说认为,引起人体衰老的主要原因是细胞代谢过程中不断产生的自由基(freeradical)。自由基能损坏膜结构、酶、蛋白质和DNA,使细胞受到损害;低水平自由基损害的长时间累积,能引起老化多病,导致人体的衰老和死亡。同时,这种学说还认为凡能抑制和消除自由基的物质,均具有抗衰老作用。

2自由基的种类及产生

2.1氧自由基的种类及产生

活性氧自由基有超氧阴离子、羟自由基、烷氧基、羧氧基、过氧化氢[2,3]。其产生分为:(1)非酶反应生成的。某些生物分子如甘油醛、还原型维生素B2、黄素单核苷、FAD、肾上腺素、四嘌呤等的氧化会产生氧自由基。体内的过氧化氢通过二价铁离子引起Fenton反应时也会产生氧自由;在红细胞中,氧合血红蛋白转成高铁血红蛋白过程中;醌类化合物产生的半酸自由基可与氧生成超氧阴离子。(2)醇反应生成的。黄嘌呤或次黄嘌呤的氧化产生的;在醛氧化酶催化醛与氧生成酸及超氧阴离子。线粒体是主要产能的场所,体内的90%的氧在这里进行化学反应,且有2%产生氧自由基,因此在线粒体呼吸链中也会产生超氧阴离子。同时微粒体电子传递及其它酶系产生的。(3)体内化学物质的降解所产生的。SOD在催化超氧阴离子歧化为过氧化氢而降解产生,超氧阴离子也会直接损伤DNA,并使过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶、肌酸激酶等失活。

2.2羟自由基的种类及产生

羟自由基的产生及种类有以下几种情况:(1)电离辐射能产生羟自由基。(2)通过二价铁离子或二价铜离子的催化Fenton反应而产生。(3)超氧阴离子与过氧化氢反应产生的。(4)臭氧遇水分子而产生的,同时,臭氧又可以氧化蛋白质的胱氨酸和组氨酸及不饱和脂肪酸,它们的过氧化都可以产生羟自由基。(5)某些化学药物,如羟化物、带醌型的抗肿瘤药物。(6)酶促反应:如黄嘌呤氧化酶、前列腺素合成酶、鸟嘌呤环化酶、微粒体乙醇氧化体系、微粒体电子传递体系。(7)某些生理或病理过程,如中性粒细胞及巨噬细胞吞噬细菌时可产生。

2.3过氧化氢自由基的种类及产生

过氧化氢主要是通过超氧阴离子与氢离子而产生的。人体内产生主要是一些酶类,如葡萄糖氧化酵,黄嘌呤氧化酶、半乳糖氧化酶、单胺氧化廓、二胺氧化酶等。

2.4单线态氧自由基的种类及产生

单线态氧自由基主要是由中性白细胞与巨噬细胞吞噬细菌时产生的。当维生素B2、FMN、FAD、叶绿素ab、视黄素和各种嘌呤受到光的照射时也会产生单线态氧自由基。

2.5一氧化氮自由基的种类及产生

由一氧化氮酶催化L-ARG和分子氧时转化而成的。巨噬细胞在吞噬和刺激时也会释放出一氧化氮。

2.6过氧化亚硝基自由基的种类及产生

过氧化亚硝基主要是来源于一氧化氮和超氧阴离子的结合,在碱性条件下较稳定,一旦质子化立即分解产生类羟基和二氧化氮自由基。它可介导蛋白巯基和非蛋白巯基的氧化,并可氧化细胞膜脂,导致细胞损伤和疾病的产生。

2.7药物代谢产生的自由基

药物代谢产生的自由基主要是两类,一类是碳中心自由基,四氯化碳与卤素键均裂或一电子还原成三氯化碳以及三苯甲基自由基,致癌物多环芳烃类生成阳离子碳自由基。另一类是氧中心自由基,乙醇的另一氧化途径为羟乙基自由基及苯酚氧化成酚羟自由基。另外还有一些如氮中心自由基、蕴中心自由基。

2.8自由基的特点自由基有三个明显特点:①化学反应活泼性强;②具有顺磁性;③寿命短[3-5],自由基都有一个未成对电子,具有强烈的配对倾向,所以大多数自由基都很活泼,很容易与其它分子或自由基反应生成新的自由基,由此引发连锁反应。自由基清除剂的作用就是阻止连锁反应的引发或抓住已引发出来的自由基从而切断连锁反应。

3自由基对身体作用后产生的后果

自由基是人体正常的代谢产物,正常情况下人体内自由基是处于不断产生与清除的动态平衡中。人体内存在少量的氧自由基,不但对人体不构成威胁,而且可以促进细胞增殖,刺激白细胞和吞噬细胞杀灭细菌,消除炎症,分解毒物。但如果人体内氧自由基的数量过多,就会破坏细胞结构,引起脂质过氧化,干扰人体的正常代谢活动,引起疾病,加速人体衰老进程。

4自由基与人体衰老的关系

由自由基引起机体衰老的原因主要包括,首先:生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积。脂质过氧化的终产物之一是丙二醛。丙二醛与蛋白质或核酸交联后,就形成为惰性老年斑或称为脂褐质,该现象是人体衰老的一个基本因素。丙二醛与蛋白质等生命大分子的交联聚合所形成的产物脂褐素在细胞内堆积,就会使人体出现皮肤失去弹性,出现老年斑,记忆力下降,视力减退等衰老现象24。其次:器官组织细胞的破坏与减少。氧自由基引起的脂质过氧化会造成细胞膜与细胞器膜的破坏,另外氧自由基作用于核酸会引起基因突变,改变遗传信息传递,导致蛋白质与酶的合成错误,自由基对脂质伤害主要是破坏不饱和脂肪酸的双键,对蛋白质的破坏主要是使肽链断裂,使蛋白质分子的氨基酸发生氧化脱氮等。同时,也能造成器官组织细胞的老化和死亡。再之:免疫功能的降低。自由基作用于免疫系统,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,引起自身免疫性疾病,也是造成人体衰老的重要原因。而恶性肿瘤或引起癌症的物质有个明显的特征就是,致癌物必须变成自由基才能起作用,由自由基去改变细胞或基因的功能[2,4]。

5蜂王浆中自由基清除剂及作用机理

近年来我国的生物、医药、食品等方面的科研人员,在不断探索天然自由基清除剂。而蜂王浆也越来越被相关学者所关注。根据已知的蜂王浆的化学成份,蜂王浆中主要的自由基清除剂分为以下几类。

5.1有机酸类蜂王浆至少含有26种游离脂肪酸,已鉴定出壬酸、癸酸、10-羟基-癸-2-烯酸、十一、十二及十三烷酸、肉豆蔻酸、肉豆蒄脑酸、棕榈油酸、硬脂酸、亚油酸和花生四烯酸等。其中10-HDA是蜂王浆特有的天然不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸之所以能起到清除自由基的能力,主要是因为它们的结构决定的。例如10-HDA由于含有不饱和脂肪酸容易获得一些活泼电子的进攻,而在第十个碳原子上还有一个羟基,此羟基由于氧原子的电负性较大,故氢原子上的电子较易失去,也就是此羟基易被氧化,从而起到抗氧化作用,起到清除自由基作用。肉豆蒄酸又称十四烷酸,白色蜡状结晶。 分子式为CiuHz0z,因为羧基基团的碳氧双键与氢氧键形成一种共轭,使得碳氧双键的双键易打开而得到一个电子,因此易被氧化”。亚油酸是一种二烯酸,更是由于含有两个不饱和键更容易打开双键而接受电子,因此医药上多用于治疗高血脂和动脉硬化。花生四烯酸同样因为结构中含有四个烯键而易被氧化,它是人体磷脂的重要组成,有兴奋子宫、抑制胃酸分泌,对动脉有收缩作用,主要应用于营养品及保健品"。其它如硬脂酸、壬酸、棕榈油酸等也都有不同程度的抗氧化作用。

5.2蜂王浆中的酚类物质

蜂王浆中既含有多酚类又有单酚类。多酚类主要是黄酮及类黄薛,单酚类主要是2.6-二叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基苯酚。2,6-二叔丁基苯酚又称防老剂264,它是白色结晶,无味无臭,能溶于苯、甲苯、醇和酮,以柠檬酸和有机酸为增效剂,重要的是通用型酚类抗氧化剂之一。由于在羟基的两侧各有一个对称的带三个甲基的官能团,使得苯环上的电子去更具有吸电子的能力,易得电子而被氧化。2,6-二叔丁基苯酚广泛用于食品、高分子材料及化妆品等行业[7,8]。3,5-二叔丁基苯酚同样由于具有易被氧化的酚羟基。蜂王浆中的类黄酮是由植物光合作用产生的,由三个环组成的有机物,由于分子中有酮基,母核上有羟基及烷氧基等,因此基团上的R基团被取代的物质不同,表现出的性质也不完全相同,表现的抗氧化性也不相同。主要有抗氧化作用,清除人和动物体内的自由基,同时也起到抗癌作用,又因为可防止低密度脂蛋白氧化而对心血管有预防作用,对体内多种酶具有诱导作用,同时,有抗菌抗病毒作用[6,8]。

5.3蜂王浆中的酶类及激素

蜂王浆中含有胆碱脂酶、超氧化物岐化酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、葡萄糖氧化酶、抗坏血酸酶、脂肪酶、转氨酶及淀粉酶等。蜂王浆中的激素主要是保幼激素。 蜂王浆中的抗坏血酸氧化酶是一种多铜蛋白,不饱和多羟基化合物,它催化抗坏血酸发生氧化作用而生成抗坏血醛,以内酯形式存在,在2位与3位碳原子间烯醇羟基上的氢可游离成氢离子,故具酸性,易被氧化为强的还原剂。SOD众所周知是清除超氧阴离子最有效的清除剂。有铜、锌、铁SOD三种。普遍存在于需氧化合物中,保护机体对抗自由基,有防辐射、抗衰老、消炎、去皱、清色斑等作用。它主要是通过催化超氧阴离子和氢离子生成过氧化氢和氧气而起到清除超氧的作用。蜂王浆中的另一种抗氧化酵为葡萄糖氧化酵,此酶由于可以脱糖而防氧化。在食品工业用于防褐变,用于饮料、水果、蔬菜等产品脱氧而延长保藏期,还可与过氧化氢酶配合用于食品防腐消毒。

5.4维生素类

蜂王浆中的维生素不仅种类全面且含量高,尤其B族维生素含量极为丰富,其中有维生素B、Bz、Bg、Biz、烟酸、泛酸、生物素等,还含有维生素E、A。维生素C为白色晶体,空气中易氧化,参与糖的代谢及氧化过程,能使组织产生胶原,加速血液凝固,刺激造血功能,促进铁离子的吸收,使血脂下降,增加对传染病的抵抗能力,参与解毒。由于分子结构中含有一个不饱和键和四个羟基及一个酮基,而使得此分子更易受到其它电子的攻击,从而被氧化。因此蜂王浆有抗组织胺的作用及阻止致癌物生成的作用。

5.5蜂王浆中的矿物质

蜂王浆中的矿物质主要有钾、钠、钙、镁、磷、铜、铁、锌、铬、锰、钴等。而铜、锌、锰等矿物质元素,是某些酶类的活性中心部位,因此在酶的防过氧化过程中起着至关重要的作用,因此这几种元素也是抗氧化作用中的主要因素。

6蜂王浆在饲料工业及食品工业上的应用发展趋势

在当今各行各业都在为企业打健康品牌的时候,食品添加剂成为人们最为关注的一个热点问题,因为它直接关系到人们的身体健康。因此在层出不穷的出现添加剂问题的同时,人们寻找天然的、健康的添加剂的愿望更为强烈。蜂王浆的丰富营养成分提供了其它食品添加剂所不能提供的优良性状。蜂王浆用作添加剂,可以极小用量大大提高蛋白质的产出,且产品不会给消费者带来类似于应用激素添加剂而产生的隐患。在畜牧业中,给珍稀动物的饲料中添加蜂王浆,可以大大地提高经济效益,又不会对其产生危害作用[9]。

参考文献

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[9]苏晔,敬璞等.蜂王浆的化学成分、生理活性及应用[J],蜜蜂杂志,2000,(9):23-24.