天然產物抗輻射活性研究進展

劉力源，陳 敏，趙海田,*，姚 磊*

電離輻射是一切能引起物質電離的輻射總稱，人工輻射已遍及各個領域，不僅存在于核工業，還存在于與人類密切相關的農業和醫療業中。例如農業照射培育新品種，醫療上的X射線透視、電子計算機斷層掃描（computed tomography，CT）、腫瘤的放射治療等。隨著放射技術的發展，未來人們接觸電離輻射的機會將越來越多，包括癌癥病人的放射治療，核泄漏事故的隱患以及載人航天工程中，宇航員會遭受空間環境的輻射等。電離輻射對機體造成損傷主要包括兩種途徑：一是直接作用于生物大分子，如DNA、RNA、蛋白質等[1]，導致細胞乃至組織、器官的損傷，如溶酶體蛋白酶從溶酶體腔到胞質溶膠，導致細胞死亡，DNA單鏈斷裂或雙鏈斷裂也可引起細胞的損傷甚至死亡；二是間接作用于生物體內的水分子，激發大量自由基，與體內其他物質作用引起細胞凋亡，繼而損傷造血系統、免疫系統、神經系統等，造成機體損傷[2]。由此可見，輻射防護劑對人們來說是非常重要的?，F在的抗輻射藥物主要包括巰基化合物、激素、細胞因子等，其中代表藥物有氨磷汀，其抗輻射效果比較好，但是副作用較大，可導致如頭暈、嘔吐、嗜睡、輕度皮疹等現象，由此限制了它在臨床上的應用[3]。天然產物作為有效的輻射防護劑，具有安全、無毒、可靠等優點，有廣闊的發展前景。本文綜述了近幾年研究較多的具有抗輻射活性的天然產物的最新研究進展，為未來天然產物的研究與開發提供參考。

1 多酚類化合物對輻射的防護

多酚類化合物是指分子結構中有若干個酚羥基的植物成分的總稱。它是一類植物次級代謝產物，來源廣泛，按照化學組成可分為：黃酮類、花色苷類和酚酸類等[4]。多酚類化合物中含有多個酚羥基，具有顯著的清除自由基能力，能減輕自由基對機體的傷害，從而起到輻射防護作用[5]；另有報道，某些多酚可通過調節蛋白激酶及抗氧化酶的表達，從而發揮抗氧化、抗輻射的作用[6]。

1.1 黃酮類

黃酮類化合物泛指兩個具有酚羥基的苯環（A-環與B-環）通過中央三碳原子相互連結而成的一系列化合物，其基本母核為2-苯基色原酮[7]。此類化合物來源非常廣泛，主要存在于植物中，抗氧化能力非常顯著，能夠清除自由基，減少DNA損傷，抑制細胞凋亡，提高機體免疫功能，進行輻射防護。Begum等[8]研究發現，芹菜素能降低γ射線輻射導致的淋巴細胞脂質過氧化指數，增加淋巴細胞中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（hydrogen peroxidase，CAT）的活性，表明芹菜素對輻射誘導的氧化應激具有良好的防護作用。Dixit等[9]令雄性Wistar大鼠口服大豆異黃酮21 d，隨后進行γ射線照射。結果發現，大豆異黃酮處理組與未處理照射組相比存活率提高，脂質過氧化產物（lipid peroxide，LPO）降低，抗氧化酶的活性增強。表明大豆異黃酮具有強大的抗氧化活性，可作為γ射線輻射損傷的防護劑。Xu Ping等[10]對刺梨中的黃酮類化合物（flavonoids extracted from Rosa roxburghii Tratt，FRT）的抗輻射活性進行了研究，結果表明，FRT作為抗氧化劑，能夠減少DNA損傷，糾正組織病理變化，促進脾結節的形成，抵抗精子畸變，保護胸腺。包俊等[11]利用魚腥草醇提黃酮對小鼠進行灌胃處理，研究其對60Co-γ射線輻射的防護作用。結果表明，經照射后，魚腥草預處理實驗組中的白細胞和淋巴細胞明顯高于對照組；與此同時，還抑制了輻射引起的體質量下降，促進機體機能。表明魚腥草醇提黃酮對輻射有一定防護作用。李宗生等[12]對大鼠進行X射線照射，發現魚腥草可提高大鼠的胸腺和脾臟指數，降低骨髓細胞微核率，提高大鼠免疫力。

1.2 茶多酚

茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，其主要成分為兒茶素（占60%～80%），此外還包括黃烷醇類、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等。研究表明茶多酚具有良好的抗輻射、抗氧化活性[13]。Tiwari等[14]利用表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）對C57BI/6小鼠進行灌胃，1.5 h后接受60Co-γ射線輻射，結果發現，與輻射對照組相比，EGCG能顯著恢復機體造血功能，降低輻射對骨髓細胞造成的遺傳損傷。Modak等[15]將紅茶提取物溶解在磷酸鹽緩沖液里，對紅細胞進行培養后進行不同劑量（4、10、20、50 Gy）的60Co-γ射線輻射，結果表明，紅茶提取物顯著降低了γ射線輻射引起的硫代巴比妥酸反應物質（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）；紅茶提取物可以清除自由基，減輕γ射線輻射所造成的血液電解質紊亂，改變紅細胞膜總三磷酸腺苷酶的活性，抑制輻射造成的DNA損傷，從而起到輻射防護作用。Richi等[16]研究發現，EGCG可以保護小鼠脾細胞，使其DNA鏈在輻射條件下不發生斷裂，可以清除自由基，有良好的抗氧化功能，是一種有效的輻射防護劑。郝述霞等[17]研究了茶多酚對輻射損傷小鼠的防護作用。小鼠經大劑量輻射后，茶多酚可延長小鼠的平均存活時間和提高其存活率，加快造血系統的再生。

1.3 花色苷

花色苷是花青素和糖以糖苷鍵結合而成的一種化合物，廣泛存在于有色水果、蔬菜中，如藍莓、樹莓、紫甘藍、紫薯等中。研究表明花色苷具有清除自由基、抗腫瘤、抗癌、抗輻射等活性，被廣泛應用于醫療保健行業中。張玉彪等[18]利用藍莓花色苷對SD大鼠進行灌胃，7 d后通過直線加速器對大鼠進行全胸X射線照射（15 Gy）。實驗發現，與輻射對照組相比，藍莓花色苷保護組谷草轉氨酶、肌酸激酶、乳酸脫氫酶和谷丙轉氨酶活力顯著降低，白細胞介素1（interleukin-1，IL-1）和轉化生長因子β表達量降低，表明藍莓花色苷在放射性心臟損傷中可以保護器官、減輕損傷，具有抗輻射功能。Targhi等[19]用200 mg/kg mb桑葚提取物對Wistar雄鼠進行灌胃，再用60Co-γ射線遠距放射（3 Gy和6 Gy）處理大鼠，結果發現，桑葚提取物可減少丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，降低肝臟脂質過氧化物濃度，使大鼠骨髓細胞和肝細胞基因毒性和細胞毒性減輕，有明顯的抗輻射效應。Liu Yun’en等[20]用藍莓花色苷對Spraguee-Dawley大鼠進行灌胃，可明顯降低LEKTA精確線性加速器照射（20 Gy）引起的肺炎癥，通過調節Bcl-2、Bax和Caspase-3的表達，顯著提高細胞生存率。

1.4 其他酚類化合物

白藜蘆醇是一種生物活性很強的多酚類物質，又稱芪三酚，主要來源于花生、葡萄、桑葚等植物。Sebastià等[21]研究了白藜蘆醇的輻射防護功能，發現白藜蘆醇能減輕輻射引起的染色體損傷。白藜蘆醇可通過調節蛋白激酶C，調節抗氧化酶的轉錄發揮其抗氧化性能。肉桂酸是一種從肉桂油和香脂中提取的天然多酚類物質，可以抗腫瘤、抗氧化。Cinkilic等[22]利用肉桂酸處理健康供體中分離的淋巴細胞，研究發現，肉桂酸可以減輕X射線引起的DNA損傷、清除自由基、降低活性氧簇水平，有顯著的輻射防護效果。辣椒中提取的酚類糖苷，其中含有芥子酰基-E-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷-7-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷和木犀草素-7-O-（2-阿撲?；?葡萄糖苷。Materska等[23]研究發現辣椒果實提取物對淋巴細胞有很好的X射線輻射防護活性，能有效清除自由基，減輕輻射誘導的氧化損傷。

2 多糖類化合物對輻射的防護作用

多糖是由許多單糖分子通過糖苷鍵連接而成的多于20 個糖基的糖鏈。天然多糖按照來源可分為：植物多糖、動物多糖、微生物多糖。研究發現，多種多糖不僅可作為人體內代謝的基本物質和能量物質，而且還具有提高機體免疫功能、抗腫瘤、抗病毒和抗輻射等活性[24]。

2.1 植物多糖

植物多糖來源廣泛，研究顯示，許多植物多糖具有免疫調節、抗腫瘤、降血糖、抗輻射等生物活性。Liu Yao等[25]使用Balb/c小鼠模型探討了黃芪多糖在60Co-γ射線輻射誘導中的作用。研究表明，黃芪多糖能顯著降低小鼠體內丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶、乳糖脫氫酶的水平。高劑量的黃芪多糖還可以減輕肝和肺的損傷。Zhao Lianmei等[26]研究了五味子多糖（schizandrae polysaccharide，SP）對Balb/c小鼠的輻射防護作用。結果發現，SP可以通過保護免疫球蛋白、抑制淋巴細胞凋亡來預防免疫系統的損傷，表明SP可能作為一種臨床和臨床前應用的新型潛在藥物，可減少放射治療引起的副作用。劉愛萍[27]利用柳茶中提取的水溶性多糖對清潔級昆明種小鼠進行灌胃，再進行X射線（10 Gy）全身照射，結果發現，多糖處理組與輻射對照組相比，小鼠外周血白細胞、血小板數量明顯增加，自由基、MDA含量降低，表明柳茶中水溶性多糖可以有效保護造血系統、免疫系統，具有輻射防護作用。李剛強等[28]研究當歸多糖對60Co-γ射線輻射C57BL/6J小鼠損傷的防護作用。結果發現，柳茶中水溶性多糖通過改變血液microRNA的表達，促進輻射小鼠的損傷修復。

2.2 動物多糖

國內外學者從動物中提取出不同種類的多糖，尤其是海洋動物，如蝦蟹動物的甲殼質、河蚌多糖、鮑魚多糖等，具有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、抗輻射等生物活性。Li Na等[29]構建了Balb/c雄鼠137Cs-γ射線輻射（4.0 Gy）損傷模型，使用星蟲多糖（siphon worm polysaccharide，SNP）處理小鼠，研究發現，SNP使骨髓細胞中的DNA增加，微核率降低，有明顯的抗氧化能力和骨髓損傷保護能力。劉凱麗等[30]研究發現，星蟲多糖可以清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基和羥自由基，具有顯著的抗氧化能力。郭劍平等[31]使用6 周齡雄性SX1近交系小鼠，口服灌胃低聚殼聚糖，7 d后對小鼠進行60Co-γ射線全身照射（7 Gy），研究發現，低聚殼聚糖能抑制P53蛋白、Bax、Caspase-3的表達，抑制輻射引起脾組織的細胞凋亡，增強機體免疫功能，表明低聚殼聚糖有良好的輻射防護作用。

2.3 微生物多糖

研究發現，許多微生物多糖都有明顯的輻射防護作用。Lee等[32]在斑馬魚模型中研究褐藻發酵產生的多糖對γ射線輻射的防護作用。結果發現，乳酸菌多糖可以提高斑馬魚的存活率，減少體內死亡細胞數，降低斑馬魚中活性氧和一氧化氮的產生，有良好的輻射防護和抗氧化活性。他們同時研究了短乳桿菌發酵的卡巴氏菌多糖的輻射防護作用[33]，發現這種多糖顯著增強了β射線照射后脾細胞的存活率，減少了DNA損傷和活性氧簇的產生，調節p53、Bax和Bcl-2的表達水平，具有輻射防護的作用。Li Xiaoyu等[34]用SPF級昆明雄鼠研究黃蘑多糖（neutral polysaccharides from Hohenbuehelia serotina，NTHSP）對60Co-γ射線輻射（6 Gy）的防護作用，發現NTHSP可以有效增加骨髓DNA的數量，顯著抑制Bax蛋白的表達，促進Bcl-2蛋白的表達，進而抑制細胞色素c的釋放，促進Caspase-3的表達，從而阻斷小鼠脾細胞的線粒體凋亡途徑。表明NTHSP是一種天然輻射防護劑。付青姐等[35]研究了香菇多糖對昆明種小鼠脾臟的輻射防護作用，發現香菇多糖可以促進脾臟組織形態恢復正常，減少脾臟淋巴細胞的凋亡和壞死，對輻射造成的免疫損傷有一定的保護作用。

3 生物堿類化合物對輻射的防護作用

生物堿是存在于自然界的一類含氮的有機化合物，有似堿的性質、復雜的環狀結構和顯著的生物活性，是中草藥的有效成分之一。某些生物堿具有抗腫瘤、抗炎、抗輻射、抗高血壓等生物活性，在醫療保健方面有著巨大的潛力。下面主要介紹一下研究較多的苦參堿、川芎嗪。

3.1 苦參堿

苦參堿作為傳統的中藥之一，是一種主要的生物堿代表，它的臨床應用較為廣泛，有抗病毒、抗腫瘤、抗炎癥、抗輻射等生物活性，不良反應較弱，能提高機體免疫功能[36]。Li Hongbo等[37]觀察苦參堿對192Ir射線低劑量照射的人骨髓造血功能及細胞凋亡的影響。結果發現，人員經過192Ir射線照射后，骨髓細胞均見形態異常，苦參堿治療后各異常指數趨于正常，表明苦參堿有抗輻射及改善機體骨髓造血機能的功能。另據報道，高劑量苦參堿（8 mg/kg）可以顯著抑制小鼠骨髓細胞端粒酶的表達，誘導骨髓細胞凋亡，可作為有效的天然輻射防護劑[38]。陳延群等[39]用X射線（10 Gy）單次照射SD大鼠腹部，12 h后對大鼠腹腔注射苦參堿，研究發現，苦參堿可緩解胃腸道反應，減少急性輻射下腸道的病理形態變化，修復腸黏膜，可作為放射性腸炎防護劑。

3.2 川芎嗪

川芎嗪，是川芎中主要的活性生物堿，有多種藥理活性，可以清除自由基、增強造血機能、抗腫瘤、抗氧化；其中，清除自由基功能最顯著，尤其是對羥自由基、超氧陰離子自由基有直接的清除作用[40]。彭潔等[41]建立60Co-γ射線輻射（5 Gy）BABL/c小鼠損傷模型，在照射前后腹腔注射川芎嗪（130 mg/kg），研究發現，川芎嗪使SOD活力和GSH含量升高，顯著降低輻射引起的腎臟損傷。Zheng Hong[42]等用60Co-γ射線全身照射C57BL/6小鼠，研究發現，川芎嗪處理組與輻射對照組相比，DNA損傷減輕，細胞凋亡和炎癥因子減少，表明川芎嗪的抗輻射作用和抗氧化作用顯著，是一種良好的天然輻射防護劑。郭平等[43]研究發現，川芎嗪可以促進IL-6和IL-8基因在骨髓中的表達，減輕60Co-γ射線輻射產生的傷害，增加外周血白細胞數和脾臟指數，增強機體免疫功能，具有輻射防護作用。曾潔等[44]研究發現，川芎嗪可以減輕輻射誘導的放射性肺炎患者的肺損傷，可以預防急性放射性肺炎。

3.3 其他

β-咔啉類生物堿存在于食品和植物中，還出現在生物組織中，具有多種生物活性，研究顯示，這種生物堿可以抗腫瘤、抗病毒、抗微生物，一些實驗還證明，其還具有清除自由基的功能。Herraiz[45]等在Fenton系統中證實了β-咔啉類生物堿是一種很好的羥自由基清除劑。Sverdlov等[46]發現β-咔啉類生物堿可以減少氧中心自由基，抑制輻射誘導的乙醇轉化，起到抗氧化劑和輻射防護劑的功能。徐文慧[47]建立Balb/c小鼠60Co-γ（5 Gy）射線輻射損傷模型，研究發現，小檗胺能恢復小鼠體質量和胸腺指數，可以保護淋巴細胞，減少細胞凋亡，增強機體造血和免疫功能，表明小檗胺是一種良好的輻射防護劑。荷葉藥食兼用，有良好的功效，其中荷葉生物堿是荷葉發揮功效的有效成分，有研究表明，它具有降血脂、抗病毒、抗氧化的生物活性。肖桂清[48]研究發現，荷葉生物堿對超氧陰離子自由基、羥自由基都有一定的清除能力，其中，對羥自由基的清除能力最強，是VC的11 倍，是一種很好的抗氧化劑。

4 皂苷類化合物對輻射的防護作用

皂苷是苷元為三萜或螺旋甾烷類化合物的一類糖苷，大部分分布在高等植物中，也有少量存在于海洋植物中。許多中草藥如人參、桔梗、刺五加等都含有皂苷，研究表明，皂苷具有祛痰止咳、抗菌抗癌、抗氧化、增進DNA修復，提高機體免疫功能的生物活性。下面主要介紹一下人參皂苷和刺五加皂苷。

4.1 人參皂苷

人參是一種抗腫瘤的天然草本藥物，有很多藥理和生物活性，人參皂苷是人參中主要的藥理活性成分，有很強的抗氧化和抗輻射作用，可以有效抑制細胞凋亡。Kim等[49]用高麗參提取物對C56BL/6小鼠進行腹腔注射，4 d后在15 Gy的X射線下照射，發現高麗參提取物可以緩解輻射誘導的肝損傷，有效減少細胞凋亡，可以作為抗輻射的功能食品。易劍峰等[50]建立Wistar大鼠γ輻射損傷模型，研究發現，人參總皂苷能直接抑制P450酶，保證小鼠體內環境穩態，減輕輻射造成的損傷，表明人參總皂苷具有良好的輻射防護作用。Raghavendran等[51]在急性SD大鼠癲癇模型中研究了高麗參對X射線輻射誘發的嘔吐的預防作用，發現高麗參提取物能保護大鼠免受X射線造成的損傷，改善大鼠的進食行為。陳萃等[52]用6.5 Gy的X射線對C57BL/6小鼠進行全身一次性輻射，照射前7 d起對小鼠腹腔注射人參皂苷Rg1，結果發現，人參皂苷Rg1可以減輕DNA損傷，抑制自由基引起的細胞衰老，表明人參皂苷Rg1對輻射誘導的氧化應激具有良好的防護作用。

4.2 刺五加皂苷

刺五加，又稱刺拐棒，為五加科植物，刺五加皂苷是刺五加的主要活性成分，在根莖葉中均存在。研究證明，刺五加皂苷可以清除自由基，提高SOD水平，減輕輻射對機體造成的損害，增強免疫功能[53]。李勇等[54]創建X射線（2 Gy）昆明小鼠損傷模型，研究刺五加皂苷對其的防護作用，發現刺五加皂苷能增強小鼠免疫系統功能和造血系統功能，顯著恢復SOD、谷胱甘肽過氧化酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）水平，具有抗輻射和抗氧化的作用。楊平等[55]通過研究也發現，刺五加皂苷能提高腦組織SOD、GSH-Px活性，降低機體MDA含量，增強抗氧化酶的活力，阻斷自由基的損害。郝述霞等[17]建立SPF級昆明小鼠γ射線損傷模型，研究發現，刺五加皂苷可以有效清除自由基，其能力高于枸杞多糖和螺旋藻，具有很好的輻射防護作用。

4.3 其他

孫耀貴等[56]用15 Gy60Co-γ射線對昆明小鼠進行一次性全身照射，輻射后，對小鼠連續灌胃黨參總皂苷2 周。研究發現，黨參總皂苷能降低小鼠體內MDA含量，增強SOD和GSH-Px活性，具有較強的抗氧化能力，可以有效清除體內自由基，降低機體脂質過氧化水平，表明黨參總皂苷對輻射所致損傷有良好的防護作用。Xiao Zhenyu等[57]研究了商陸皂苷甲對輻射誘導的皮膚損傷的防護作用，結果發現，該物質可通過抑制上皮細胞、巨噬細胞、成纖維細胞和皮膚組織中幾種促炎細胞因子和炎癥介質的產生，保護軟組織免受輻射毒性。Arunachalam等[58]建立了60Co-γ射線輻射損傷淡水魚蘇氏園腹芒模型，發現匙羹藤甙可以增高體內CAT和SOD的水平，減輕輻射引起的DNA損傷，有良好的抗輻射功能。

5 結 語

近年來的研究表明，多酚類、多糖類、生物堿類、皂苷類化合物等天然產物活性成分能夠顯著清除自由基，提高機體免疫功能，對輻射造成的機體損傷有一定的保護作用。天然產物活性成分作為一種輻射防護劑，無毒副作用。但是，這種研究大都僅僅停留在體外或體內實驗階段，真正進入臨床應用的產品很少，而且大部分都作為保健品為人們食用，價格昂貴。這主要是由于現階段天然產物的提取和純化非常困難等原因造成的。但是，隨著分離和純化技術的逐步提高，越來越多的天然活性成分會被分離出來，也越來越容易被分離出來，天然產物輻射防護劑的研究與開發將具有非常廣闊的前景。