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黄酮类物质诱变性探析论文

【摘要】近来,黄酮类被作为抗癌、抗氧化等多功效物质,日益升温。然而,人们往往忽略了过多的摄食黄酮类物质的潜在危险。尽管黄酮表现出有益健康的效果,但一些研究指出了它们的诱变性和遗传毒性。文章通过DNA嵌入剂原理来解释过度摄入黄酮类物质的潜在危害。

【关键词】黄酮类物质;诱变性;基因毒性;DNA嵌入剂

1952年以前黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮(2-phenyl-ehromone)类化合物,目前泛指两个具有酚羟基的芳香环(A环和B环)通过中央三碳链相互作用连接而成的以2-苯基色原酮为母核的化合物其基本骨架是C6-C3-C6基本结构(见图1)。

天然的生物类黄酮多是其基本结构的衍生物,而且多以糖苷形式存在,除常见的O-糖苷外,还有C-糖苷,因此植物界中存在各种各样的生物类黄酮,目前发现的已达五千余种,自然界中许多植物的叶、皮、根和果实中都含有一定量的黄酮类化合物,它们是一类多酚化合物,每个苯环上可连接上取代基,取代基可为羟基、糖基、酚羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等助色官能团。之所以把它们称为黄酮类化合物是因为结构中含有酮基,而且很稳定。黄酮类化合物可细分为黄酮、黄酮醇、异黄酮、黄烷、黄烷醇[1]。8种天然黄酮类化合物的分子结构如图2所示。生物类黄酮具有多种生物活性,配合维生素C在临床上应用已久,近年来随着研究方法和技术的不断提高,发现了许多新的种类和生理作用,特别是抗自由基、抗氧化性[2~4]及抗癌、防癌的作用[5,6]。黄酮类化合物已被发现是一种有效的抗癌剂,能抗啮齿动物的皮肤癌,黄酮类化合物也可能抑制人类癌症细胞的诱发和扩散[7],张继红[8]等在探讨三磷酸肌醇(IP3)和PTEN蛋白变化在三羟异黄酮(genistein)诱导肝癌细胞凋亡中的作用中发现三羟异黄酮能减少IP3生成,上调PTEN基因表达,诱导肝癌细胞凋亡。这些原因导致对黄酮类物质的摄食量无限制的增大。然而,人们往往忽略了过多的摄食黄酮类物质的潜在危险。

1黄酮的潜在危害

一些有健康意识的个人开始膳食含高浓度的植物黄酮或黄酮类保健产品,但是不少黄酮产品的生产厂商在广告中时常过分渲染他们的无毒治疗效果,实际上其中大部分是没有经过临床实验校准证实的。即使有充足的证据表明富含黄酮类的饮食可能促进健康而且能起到预防年龄带来的某些疾病,但仍然存在关于摄取黄酮必然造成潜在健康危险的摄取量和状况的不确定性。

近年来,国内外对葛根素引起发热(体温多骤然升高38.8~40.6℃)[9]、皮疹[10]、急性左心衰[11]及过敏性休克[12]等病例已见报道,葛根素的化学名为4,7-二羟基-8-β-D葡萄糖异黄酮,葛根素致急性溶血反应死亡案例[13]中的葛根素是在正常用法、用量范围内使用下而出现的急性溶血反应,说明葛根素在临床广泛使用的同时,其新的严重的不良反应逐渐显现。在波丽宝丰胸陷阱这一典型案例[14]中高学敏主任指出葛根中含有的葛根异黄酮和波丽宝产品中本身就有的大豆异黄酮都是植物性的雌激素,不但不具有丰胸功效,而且长期服用还有可能导致女性内分泌紊乱,产生月经周期紊乱、长青春痘等不良反应,严重的还会引起子宫内膜的炎症。还有研究指出摄食高剂量的黄酮类物质可能会使未诞生的胎儿置于险境[15]。在细菌和哺乳动物实验中一些研究指出了黄酮类化合物的诱变性和基因毒性,这有可能是黄酮类化合物作为氧化强化剂产生游离的自由基损坏DNA[15],早在20世纪70年代末,人们就发现槲皮素(3'''',4'''',3,5,7-五羟基黄酮)可能是某些细菌的移码突变剂,随后还发现槲皮素对哺乳动物细胞具有遗传毒性,近年来有研究发现大豆异黄酮,尤其是三羟异黄酮,可导致或促进生殖系统肿瘤,如乳腺癌、子宫癌、阴道癌及非生殖系统肿瘤如肺癌、结肠癌的发生[16~20]。

此外,生产商对他们的黄酮类产品的推荐摄入量可能远超过从一份标准的素食餐饮中获得的黄酮类化合物的剂量。又加之人们通常的误解,认为如果说吃一点就很好,那么吃越多就会更好,这就更可能造成个人极端高剂量的摄取这些黄酮类化合物[15]。

2DNA嵌入剂与DNA的交互作用及其毒性

在1961年,lerman发现了吖啶和小牛胸腺DNA存在非共价的相互作用,进而提出了这类化学物质与DNA碱基相互作用的一种嵌入方法。其中DNA嵌入剂(又称靶向分子)有两类:一类是金属配合物,例如金属仆啉配合物,铂配合物;另一类是靶向抗生素,例如多肽及蛋白质类抗生素,蒽环抗生素,烯二炔抗生素等,DNA及其靶向分子结合方式可分为非共价键结合,共价结合和剪切作用三类。其中非共价结合又分为静电结合(分子通过非特异性的相互作用结合于带负电荷的DNA双螺旋外),嵌插结合(碱基对之间嵌入平面的或几乎平面的芳香环体系),沟结合(DNA靶向分子与DNA的大沟或小沟的碱基对边缘发生相互作用)三种[21,22]。一些嵌入剂如2-氨基蒽、三苯氧胺(tamoxinfenTAM)等与DNA形成共价化合物[23]。

蒽环化合物作为抗生素类的DNA靶向分子受到了很高重视。蒽环抗生素成为一类研究较多的抗癌抗生素。蒽醌类化合物分子是一个刚性的大平面结构,有人指出其具有良好的DNA光断裂特性,它们易于插入DNA碱基对之间,以不同的作用机理使DNA断裂,阻碍DNA在DNA及RNA复制中的模板作用。蒽醌衍生物是优良的DNA插入试剂,它以插入方式插入到DNA碱基对之间,光照下通过对邻近核酸碱基的氧化(碱基到蒽醌的电子转移)和附近脱氧核糖单位的氧化(蒽醌夺取脱氧核糖单位的氢原子)这两种途径的竞争作用,使DNA断裂。蒽醌衍生物是一项重要的一类抗癌药物,因为它们的平面发色团插入DNA螺旋结构的两个碱基对之间,导致密码错编且可能导致细胞死亡。这些化合物对DNA的嵌插和抑制DNA拓扑异构酶是已知的。一般认为DNA是抗肿瘤药物的靶点之一[24],药物分子可以通过共价结合、插入作用、沟结合方式或静电结合方式与DNA分子缔合,对DNA的构象产生微扰,达到抑制肿瘤生长的目的[25]。但是这些分子也能嵌入到其他DNA中,阻碍DNA在DNA及RNA复制中的模板作用。蒽醌由于它嵌入DNA,常常带来并发症引起全身毒性[26~27],即使没有光热诱导法也会引起氧化损伤。嵌入剂嵌入结果会影响DNA复制和转录时双螺旋的解旋和延长,可能会抑制或阻碍DNA的转录和复制,而且DNA嵌入剂可能是诱导有机体突变的物质,会造成致毒和突变[28~31]。因此,DNA嵌入剂往往是致癌物质,比如反式二羟环氧苯并芘(BPDE)、溴化乙锭(EB)、吖啶、黄曲霉毒素等。不过,由于其抑制DNA转录和复制的性能,它们也用在化疗上以抑制迅速增长的癌细胞,例如阿霉素、柔红霉素或红比霉素和米托蒽醌。DNA嵌入剂(能嵌入两对相邻碱基对之间)由于其抗肿瘤活性,已引起特别注意。DNA嵌入剂产生细胞毒性是由于DNA-嵌入剂-拓扑复合体形成稳定结构造成毒性的结果。

3黄酮与DNA嵌入剂

黄酮是一类具有三环苯基苯并吡喃结构的呈色化合物。基本结构由两个苯环连接一含氧吡喃基组成,是一种平面刚性分子,一些黄酮类化合物具有DNA嵌入剂的能力[23]。RiccardoSolimani研究流动二向色谱方法证明了黄酮类的槲皮素通过几何学嵌入结合在DNA上,并且这类黄酮的A环与B环在一个平面,即整个黄酮分子在一个平面上(如图3的a和图4所示),并指出有这种空间结构的黄酮分子其嵌入DNA能力非常强;相对的,A环与B环不在一个平面上的黄酮结构分子(如图3的a结构),其嵌入能力就相对较弱[31]。郭玉华等[32]的研究结果表明7-羟基黄酮及磷酰化7-羟基黄酮两种化合物与DNA间均存在弱相互作用,均可与DNA形成复合物,与7-羟基黄酮相比,磷酰化7-羟基黄酮对DNA更具亲和力。此外,他们还从细胞抑制水平上进一步验证了7-羟基磷酰化黄酮比7-羟基黄酮具有更强的抑制肿瘤细胞活性。三羟异黄酮达到90μmol/L浓度时作用18h,可导致中国仓鼠肺细胞和SMMC-7721肝癌细胞DNA断裂[33]。

4结论

本文通过引入DNA嵌入剂会导致DNA损害指出一些黄酮类化合物具有一定的遗传毒性和诱变性,并指出很多研究证明黄酮的生物活性起双重作用,起到抗诱变剂/前诱变剂、抗氧化剂/氧化强化剂的双面性作用。不管通过何种途径来补充体内黄酮剂量,都可能存在一系列潜在的问题。显然,当过份强调黄酮的有益作用时,就鲜少会注意到过度摄取的毒性危害。目前,就研究进展看来,各种黄酮类物质的嵌入作用强弱还没有做很好的说明,需要更深的研究。超级秘书网:

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  发布时间:2010/8/30 11:09:28  阅读人次