天然活性成分抗輻射作用的研究進展

趙 璐，王 寅，汪 瀅，聶 燕，張巧艷，秦路平

（1.福建中醫藥大學藥學院，福州350108；2.第二軍醫大學藥學院生藥學教研室，上海200433；3.解放軍第455醫院藥劑科，上海200052）

［本文編輯］陽凌燕

隨著核技術廣泛應用于軍事、科技、醫療和生產中，人們與各種射線接觸的機會日益增多，遭受輻射損傷的可能性也越來越大。輻射作用于生物體時，引起電離并產生自由基，進而發生一系列的生物化學反應，改變細胞膜的通透性，攻擊DNA、RNA和蛋白質大分子，導致細胞喪失正常的功能。人體中的淋巴細胞對電離輻射最為敏感，其他依次為性腺細胞、增殖的骨髓細胞、腸上皮細胞、表皮細胞、肝細胞等。因此，輻射對人體的損傷主要表現在免疫系統、造血系統和生殖系統［1］。現在使用的抗輻射藥物有多種，包括雌激素和含硫化合物。含硫輻射防護劑表現出了較好的預防作用，但因毒性較大，一直不能用于大型動物模型和人體。由于重組細胞因子的生產技術條件要求高，不同品系的動物對細胞因子應答差異很大，細胞因子的抗輻射研究還處于初級階段。天然產物含有結構多樣的化學成分，其中許多具有免疫調節、抗氧化和清除自由基等作用，能夠通過多靶點減緩輻射對人體的損傷，并且具有毒副作用小的優點，成為輻射防護藥物研究的熱點。本文通過查閱近年的相關文獻資料，對天然活性成分的抗輻射作用進行綜述，為天然輻射防護劑的研究、開發和利用提供一定的參考。

1 黃酮類

黃酮類（flavonoids）是存在于植物中、含有數量不等酚羥基的2－苯基色原酮類化合物，具有抗腫瘤、抗氧化、抗病毒、抗衰老和植物雌激素樣作用等生物活性。黃酮類化合物可通過提高輻射后機體抗氧化能力，減少DNA損傷和對輻射敏感的細胞的凋亡，降低細胞微核率，顯示出良好的抗輻射作用。

沙苑子為豆科植物扁莖黃芪AstragaluscomplanatusR.Br.的種子，含有大麻黃酮苷、沙苑子苷A、槲皮素、芒柄花苷和毛蕊異黃酮等11種黃酮類成分，這些黃酮類成分可以提高6.0Gy60鈷（60Co）γ射線輻射小鼠的21d存活率，增加其外周血中的白細胞、紅細胞和血小板的數量及血紅蛋白的含量，促進輻射小鼠胸腺細胞和脾臟細胞的增殖，降低輻射對小鼠骨髓細胞和肝細胞DNA的損傷［2］。蜂膠及其黃酮類成分5，7－二羥基黃酮和柚皮苷可以減輕輻射后人白細胞DNA損傷、染色體的畸變和白細胞的壞死［3］。睡蓮科植物蓮NelumbonuciferaGaertn.的花托（蓮房）中的黃酮類成分原花青素（proanthocyanidins），可使4.0Gy60Coγ射線輻射小鼠外周血紅細胞、白細胞和血小板的水平顯著升高，骨髓微核率顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）［4］。槲皮素（quercetin）可以通過抗氧化作用，保護質粒pBR322和淋巴細胞的DNA免受輻射損傷［5］，在小鼠體內減少輻射對粒細胞DNA的損傷［6］。黃酮類成分除了可以降低小鼠的DNA輻射損傷外，還有實驗證實染料木黃酮（genistein，4，5，7－三羥基異黃酮）可以通過激活雌激素受體β途徑，縮小輻射小鼠外周血白細胞和淋巴細胞的降低幅度［7］，增加7.0 Gy劑量的60Coγ射線輻射小鼠血清中粒細胞集落刺激因子和白介素－6（IL－6）的水平，促進輻射小鼠造血功能的恢復［8］。

黃酮類化合物結構中的酚羥基可作為氫供體還原自由基，具有清除自由基和抗氧化作用。另外，異黃酮類成分，如染料木黃酮還具有植物雌激素樣作用，與雌激素受體β有較高的親和力，與雌激素受體α的親和力較低，這類成分具有與雌激素相似的抗輻射損傷作用。黃酮類成分可能通過植物雌激素樣活性和抗氧化作用減輕輻射對機體造成的損傷。

2 多糖類

多糖是單糖通過糖苷鍵連接而成的聚合物，具有免疫調節、抗病毒、抗氧化、抗炎等多方面的生物活性。多糖類物質抗輻射作用的特點在于能夠激活免疫細胞表達多種細胞因子，提高小鼠的脾指數和胸腺指數，促進輻射后動物造血功能恢復，促進骨髓細胞中各系造血祖細胞的增殖。因此，多糖的抗輻射機制可能與增強免疫功能、保護造血系統和清除自由基等有關。

2.1 常用中藥多糖 中藥當歸為傘形科植物當歸Angelicasinensis（Oliv.）Diels的根，具有補血活血的功效。當歸中主要由半乳糖和阿拉伯糖組成的相對分子質量為3.4×104的均一性當歸多糖APS3，可以升高亞慢性輻射損傷小鼠的外周血白細胞數，降低小鼠精子畸形率和睪丸組織的脂質過氧化水 平［9］。Li等［10］研究了五加科植物刺五加（Acanthopanaxsenticosus）中多糖類成分對大鼠輻射損傷的保護作用。在照射15Gy X射線前后50min以200、400和600mg／kg劑量灌胃，可以減輕接受輻射的大鼠的體重下降和白細胞數的減少，降低血清丙二醛含量，升高超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH－Px）活性［10］。人參（Panaxginseng）中由α吡喃葡萄糖苷和β呋喃果糖苷（3∶7）組成的多糖（相對分子質量2.0×103）可以促進輻射小鼠脾細胞IL－2、IL－4、IL－5等多種細胞因子mRNA的表達，激活免疫細胞，保護輻射抑制的T淋巴細胞Th1免疫反應，提高輻射小鼠的免疫功能［11］。人參中酸性多糖通過減少促細胞凋亡的p53、Bax和增加抗細胞凋亡的Bcl－2的基因表達，顯著抑制輻射誘導的小鼠細胞凋亡，減少小腸細胞損傷［12］。

2.2 海洋生物多糖 近年研究發現，一些海洋生物多糖也具有良好的抗輻射作用。半葉馬尾藻（Sargassumhemiphyllum）多糖，可以拮抗60Coγ射線對小鼠骨髓細胞的損傷，增加CD34＋細胞數、促進CD34＋和干細胞因子（stem cell factor，SCF）mRNA基因表達，對造血祖細胞具有保護作用［13，14］。螺旋藻（Spirulinaplatensis）多糖可以提高輻射小鼠紅細胞、骨髓有核細胞和骨髓DNA的水平，并可以顯著升高輻射后犬血液中的白細胞、紅細胞、血紅蛋白和骨髓中的有核細胞水平［15］。海帶（Laminaria japonica）多糖可以降低輻射后大鼠睪丸組織丙二醛含量，提高SOD、乳酸脫氫酶和GSH－Px的活性，升高血清中性激素水平，促進多次小劑量輻射所致大鼠的生殖系統和交配功能損傷的恢復［16］。

2.3 真菌多糖 真菌多糖是從真菌子實體、菌絲體和發酵液中分離出的一類活性物質，多種真菌多糖，如灰樹花多糖可以增強輻射后小鼠血清或者肝臟的SOD活性，增加白細胞數，降低骨髓微核率，減輕骨髓DNA的輻射損傷［17］。從靈芝中得到的相對分子質量為1.0×103的多糖還可降低高劑量γ射線輻射小鼠的30d致死率，保護質粒DNA和線粒體膜，促進輻射后人白細胞DNA的修復［18，19］。

植物多糖對輻射損傷具有確切的保護作用。目前研究的大多為植物粗多糖抗輻射作用，對均一性多糖的研究則較少。粗多糖易于從植物中獲得，但其結構、相對分子質量、單糖組成和化學特征不明確。均一性多糖的結構和化學特征明確，但從植物中分離制備的得率很低，難以滿足進行大量動物實驗的要求。另外，由不同批次藥材制備的均一性多糖結構和化學特征常會發生一定的變化，難以確保藥理學研究受試物的一致性。將植物多糖開發為抗輻射藥物的過程中，藥物劑型和給藥途徑也是需要著重考慮的問題。

3 皂苷類

皂苷類成分包括甾體皂苷和三萜皂苷兩種結構類型，在心血管系統、增強免疫、抗腫瘤等方面具有顯著的生物活性。已有實驗證實，從桔梗中提取的皂苷可以升高紫外線A照射后角質化細胞（HaCaT）的活性，抑制其活性氧產生，通過抑制促分裂素原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路，抑制紫外線A引起的金屬蛋白酶－1的mRNA的表達和酶活性，以及膠原蛋白的降解［20］。于輻射前后給予大鼠人參皂苷Rd可以通過激活PI3K／Akt信號通路，抑制絲裂原活化蛋白激酶／胞外信號調節激酶和線粒體／半胱天冬酶（mitochondria／caspase）活性，減少IEC－6小腸上皮細胞的凋亡［21］。大豆皂苷可以提高輻射后小鼠血清SOD活性，降低血清丙二醛濃度，增加外周血白細胞和骨髓有核細胞數，降低骨髓細胞微核率［22］。

4 其他類

多酚類成分具有顯著的抗氧化作用，這引起了人們研究其抗輻射作用的興趣。從Eckloniacava（一種褐藻類海藻）中提取的間苯三酚（phloroglucinol）可以保護2Gyγ射線輻射后小鼠脾細胞，減輕氧化應激造成的DNA損傷及淋巴細胞凋亡，并增加內源性脾集落形成單位的數量，對造血功能也有一定的保護作用［23］。迷迭香酸（rosmarinic acid）廣泛存在于紫草科和唇形科荊芥亞科植物中，具有顯著的抗氧化和清除自由基活性，能夠提高輻射后酪氨酸（Tyr）的活性和B16黑素瘤細胞中Tyr的表達水平，抑制紫外線A造成的皮膚病變，可以作為合適的輻射防護劑［24］。甜菜紅堿（betalain）是一種水溶性含氮色素，能夠清除自由基，增強機體抗氧化能力。從紅甜菜中得到的甜菜紅堿可以顯著提高輻射小鼠脾指數和胸腺指數，降低骨髓微核率，顯著降低肝臟、脾和腎臟的丙二醛含量，增加SOD和GSH－Px的活性［25］。在蝎子毒素中分離得到的一種多肽，可以通過激活JAK－STAT途徑，促進輻射后小鼠造血功能的恢復［26］。

近年研究表明，天然黃酮類、多糖類、皂苷類等活性成分對γ射線、X射線、紫外線等多種射線造成的骨髓抑制、免疫低下、皮膚損傷具有很好的保護作用。多種天然活性成分具有多羥基結構，可以通過抗氧化和清除自由基來防止輻射損傷。尤其是多糖類成分毒副作用低，對輻射后造血和免疫系統有很好的保護作用，并且對亞慢性輻射表現出了很好的效果，可成為針對長期遭受低劑量慢性輻射的工作人員和腫瘤放射治療的病人開發的抗輻射藥物。目前，天然活性成分抗輻射的機制研究比較薄弱，但是隨著分離和分析技術的進步，更多結構明確的天然成分會被分離出來，關于抗輻射作用機制的進一步研究也會使更多的天然輻射防護劑被發現和利用。

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