蔥屬類植物中有機(jī)硫化物的抗氧化性研究進(jìn)展

黃晴，吳忠坤，吳中琴，趙紫薇，成煥，李宗軍

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410000）

蔥屬類植物中有機(jī)硫化物的抗氧化性研究進(jìn)展

黃晴，吳忠坤，吳中琴，趙紫薇，成煥，李宗軍*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410000）

蔥屬類植物因含有高含量的有機(jī)硫化物而具有高抗氧化性，有機(jī)硫化物因硫氫鍵的斷裂，或與不同的環(huán)狀結(jié)構(gòu)、烯丙基等基團(tuán)結(jié)合，形成種類豐富的活性物質(zhì)，發(fā)揮特有的生理功能。本文主要探討蔥屬類植物中有機(jī)硫化物的組成、活性，以及有機(jī)硫化物對以核因子E2相關(guān)因子2（Nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）、核轉(zhuǎn)錄因子（Nuclear factor kappa B，NF-κB）這兩個(gè)核因子為主的信號通路的影響，為進(jìn)一步增進(jìn)對蔥屬類食物的了解和有機(jī)硫化物的抗氧化機(jī)制提供一定的理論依據(jù)。

有機(jī)硫化物；抗氧化性；核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）；核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）

蔥屬類植物是多年生鱗莖植物，包括大蔥、大蒜、洋蔥、韭菜等，用作日常飲食的調(diào)味品，因具有獨(dú)特的辛辣風(fēng)味，為菜品增色不少，因此深受人們喜愛。蔥屬類植物具有預(yù)防心血管疾病、抗氧化、抗腫瘤、抗菌、改善糖代謝作用、防腸胃疾病等作用。目前已從蔥屬類植物提取的揮發(fā)油中檢測到幾十種有機(jī)硫化物，其中活性硫化物主要是硫醇、硫酚，硫醚、噻吩、亞砜類物質(zhì)。因硫原子電負(fù)性較小，巰基中硫氫鍵結(jié)合能力不強(qiáng)，易氧化，易電離，也就豐富了有機(jī)硫化物的變化，產(chǎn)生了多種抗氧化活性物質(zhì)，其生理功能及其功能食品開發(fā)備受關(guān)注。深入認(rèn)識蔥屬類植物有機(jī)硫化物在加工過程中的變化、抗氧化的機(jī)制，可為開發(fā)相應(yīng)的功能產(chǎn)品提供新的思路和方法。

1 蔥屬類植物有機(jī)硫化物的組成及生物轉(zhuǎn)化研究

蔥屬類植物完整無破碎的細(xì)胞之前大多不具有濃烈的辛辣風(fēng)味，因活性成分的前體物質(zhì)還未轉(zhuǎn)化生成具有該風(fēng)味的物質(zhì)。有機(jī)硫化物一般為硫醇、硫酚、硫醚、噻吩、亞砜、砜、磺酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)在某些條件下互相轉(zhuǎn)化。蔥屬類植物的有機(jī)硫化物前體物質(zhì)γ-谷?；腚装彼嵩谑[屬類植物細(xì)胞破碎后，在γ-谷?；腚装彼崦傅淖饔孟?，形成水溶性的S-烯丙基-L-半胱氨酸和S-烯丙基巰基-L-半胱氨酸[1]。當(dāng)半胱氨酸中的巰基斷裂，在酶的作用下，氧原子與硫原子相連，即得亞砜類物質(zhì)，而若-OH斷裂，發(fā)生反應(yīng)，即得γ-谷氨酰半胱氨酸。另外γ-谷?；腚装彼嵋部赏ㄟ^水解和氧化作用生成蒜氨酸，蒜氨酸易溶于水，蒜氨酸酶的催化作用下，蒜氨酸轉(zhuǎn)化成大蒜素，即二烯丙基硫代亞磺酸酯，大蒜素易溶于有機(jī)溶劑，難溶于水，在室溫下或者遇光即可緩慢分解，40℃以上分解快速，大蒜素分解得主要物質(zhì)為二烯丙基一、二、三、四硫化物以及阿交烯。蒜氨酸又稱為S-烯丙基-L-半胱氨酸亞砜（S-allyl cysteine，SAC），其同分異構(gòu)體和衍生物分別有異蒜氨酸（S-丙烯基-L-半胱氨酸亞砜，isoalliin）、環(huán)蒜氨酸（cyclalliin）；甲基蒜氨酸（S-甲基-L-半胱氨酸亞砜，methiin）、丙基蒜氨酸（S-丙基-L 半胱氨酸亞砜，propiin）[2]。在大蒜中，以γ-谷氨酰半胱氨酸、S-烯丙基-L-半胱氨酸亞砜、甲基蒜氨酸、γ-谷酰基苯丙氨酸居多，未經(jīng)微生物發(fā)酵的大蒜味道辛辣、氣味很濃，色澤呈淡黃色，經(jīng)微生物發(fā)酵的大蒜辛辣味變?nèi)?、顏色變黃。同時(shí)大蒜的特有蒜味隨著發(fā)酵時(shí)間的延長而逐漸減弱[3]。

Cheng L[4]等通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）分析，洋蔥中含有多種小分子有機(jī)硫化物，具體有二甲基三硫醚、二甲基四硫醚、二丙基三硫化物、八環(huán)硫等。Zhang[5]等對3種不同的洋蔥進(jìn)行蒸餾過后的揮發(fā)性油成分比較，發(fā)現(xiàn)硫化物占揮發(fā)油比例的50%以上，其中三硫化物含量最多。因硫醇易氧化，在空氣中與氧反應(yīng)，-S-H-斷裂，兩分子的硫醇結(jié)合生成二硫化物，三分子的硫醇結(jié)合生成三硫化物，可見洋蔥中細(xì)胞破碎前，硫醇物質(zhì)含量較多。何洪巨[6]等對大蔥、細(xì)香蔥、小蔥進(jìn)行GC-MS分析，發(fā)現(xiàn)大蔥和小蔥中小分子含硫化合物多達(dá)30種以上，其中含有小分子硫醚類物質(zhì)較多，另外羥基丙酯類物質(zhì)也出現(xiàn)在大蔥、細(xì)香蔥成分中。而這些蔥類物質(zhì)中大蒜新素即二烯丙基三硫醚較少甚至沒有，可見大蒜素含量少，其他硫化物的含量占比更多，說明前體活性硫化物γ-谷氨酸半胱氨酸轉(zhuǎn)化為了S-烯丙基-L-半胱氨酸等物質(zhì)而不是通過蒜氨酸轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)硫化物。

大蒜內(nèi)的有機(jī)硫化物種類繁多，F(xiàn)ei Meng li[7]通過GC-MS分析，大蒜內(nèi)的有機(jī)硫化物具體有二烯丙基硫化物（Diallyl sulfide，DAS）、二烯丙基二硫化物（Diallyl disulfide，DADS）、二烯丙基三硫化物（Diallyl trisulfide，DATS）、二烯丙基四硫化物（Diallyl tetrasulfide，DATTS）、烯丙基甲基硫化物（Allyl methyl sulfide，AMS）、烯丙基甲基二硫化物（Allyl methyl disulfide，AMDS）、烯丙基甲基三硫化物（Allyl methyl trisulfide，AMTS）、異蒜氨酸（isoalliin）以及 2，5-二甲基噻吩等噻吩類物質(zhì)。噻吩類物質(zhì)環(huán)狀物質(zhì)穩(wěn)定，不易被破壞，一般在細(xì)胞破碎前就形成，二烯丙基硫化物物質(zhì)眾多，說明蒜氨酸充足，且蒜氨酸酶催化完全。其中以蒜氨酸為主的轉(zhuǎn)化過程如圖1，二烯丙基硫化物作為重要抗氧化性物質(zhì)主要由大蒜素分解而來，另外甲基蒜氨酸、異蒜氨酸、丙基蒜氨酸分別來源為含甲基亞砜類物質(zhì)和含丙烯基亞砜物質(zhì)等。亞砜類物質(zhì)中的硫?yàn)樗膬r(jià)，可由硫醚轉(zhuǎn)化而來，但需要無機(jī)氧化劑，所以硫醚物質(zhì)可由亞砜類物質(zhì)還原而得。

蔥屬類植物中有機(jī)硫化物成分極不穩(wěn)定，Martins N[8]等研究發(fā)現(xiàn)大蒜在自然存放過程中受溫度、光照、放置時(shí)間、pH值、大氣條件等方面的影響，溫度在23℃左右，異蒜氨酸易轉(zhuǎn)化成環(huán)蒜氨酸，低溫時(shí)則易生成蒜氨酸和其他亞砜類物質(zhì)。而在細(xì)胞破碎后，pH值3.5以下會使非常不穩(wěn)定的大蒜素降解，其最穩(wěn)定pH值為4～4.8。這是由于大蒜素含二硫鍵，在酸性條件下相對穩(wěn)定，堿性條件下易發(fā)生水解，但過酸環(huán)境下，不易與酸性物質(zhì)形成氫鍵，抑制大蒜素降解，且易發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

圖1 重要抗氧化性有機(jī)硫化物轉(zhuǎn)化途徑Fig.1 The transferring pathway of important organic sulfides

在蔥屬類植物加工過程中，有機(jī)硫化物也會發(fā)生較大的變化。大蒜高溫發(fā)酵，產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，即為黑蒜，因大蒜鱗莖變黑而得名。發(fā)酵后發(fā)現(xiàn)刺激性氣味減少，香味增加，通過GC-MS測定，有刺激性氣味物質(zhì)——DADS和DATS減少，高溫可使C-S鍵發(fā)生斷裂，從而促使丙烯基化合物與其它環(huán)狀化合物的產(chǎn)生[9]。相同新鮮大蒜和黑蒜有機(jī)硫化物成分比較之下，發(fā)酵過后己二烯二硫化物和大蒜素大量減少，而烯丙基甲基硫化物濃度增高，新鮮大蒜中未發(fā)現(xiàn)的烯丙基二硫化物也出現(xiàn)在黑蒜成分中[10]。這些硫化物的降解與生成可能來自于本身的酶促反應(yīng)，或者美拉德的非酶反應(yīng)，也可能來自于微生物對硫化物的利用。而對新鮮洋蔥進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)新鮮洋蔥的主要風(fēng)味物質(zhì)為二甲基三硫醚、丙烯基三硫化物、二丙基二硫化物、丙烯基二硫化物、甲基丙基三硫化物、二丙烯基三硫化物，在發(fā)酵前這些有機(jī)硫化物占比24%，而沒有加鹽的發(fā)酵洋蔥中保留僅有1.85%[4]，說明在發(fā)酵過程中小分子硫化物揮發(fā)，發(fā)酵完的洋蔥中更多是保持酯的香氣。Sunyoung Kim[11]等，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵，環(huán)蒜氨酸增加，另外蒜氨酸、甲基蒜氨酸也基本保持一致。說明發(fā)酵并不一定會使蒜氨酸及蒜氨酸的同分異構(gòu)體和衍生物降解，也能保持洋蔥的風(fēng)味。選擇好的發(fā)酵菌株能夠改善蔥屬類植物的風(fēng)味、增加營養(yǎng)價(jià)值。

2 蔥屬類植物中有機(jī)含硫化合物抗氧化功能的機(jī)制研究

蔥屬類植物中的有機(jī)硫化物具有抗菌、預(yù)防動脈硬化和心血管疾病、抗過敏等功效?，F(xiàn)如今抗氧化物質(zhì)眾多，特性卻各有不同，蔥屬類植物中具有抗氧化性的有機(jī)硫化物一般為含有巰基的半胱氨酸或者谷氨?；?，谷氨?；缮晒入赘孰亩哂锌寡趸??？寡趸幕瘜W(xué)體系大致可分為兩類：酶體系和非酶促體系。酶體系包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等，而非酶促體系中則是以植物化合物為主多種物質(zhì)組成，主要有維生素、生物類黃酮、植酸等，含巰基的硫醚類物質(zhì)成為新的抗氧化物質(zhì)的研究熱點(diǎn)。而抗氧化劑機(jī)制大致分為3種：清除自由基、間接消耗容易生成自由基的物質(zhì)、信號傳導(dǎo)激活機(jī)體抗氧化體系[12]。本文著重從后者對蔥屬類有機(jī)硫化物的機(jī)體抗氧化作用進(jìn)行闡釋。

2.1 抗氧化至關(guān)重要的Nrf2-ARE信號通路

結(jié)合蛋白Kelch（Kelch-like ECH2 associated protein 1，Keap1）于細(xì)胞質(zhì)中與Nrf2結(jié)合，使Nrf2無法進(jìn)入細(xì)胞核[13]，以維持Nrf2表達(dá)量正常水平。有親電子試劑或活性氧刺激時(shí)，通過兩種方式活化后的Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，與ARE受體分別通過Maf蛋白或bZIP形成異二聚體結(jié)合[14]，促進(jìn)下游抗氧化酶基因及蛋白表達(dá)，發(fā)揮抗氧化作用。

在抗氧化過程中，富含絲氨酸的調(diào)控因子可進(jìn)行泛素化。在一系列特殊酶的作用下，低分子量蛋白質(zhì)泛素選出靶蛋白分子，對其進(jìn)行特異性修飾[15]。其中涉及的酶有泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2、泛素連接酶E3，其中Nrf2可以調(diào)控抗氧化酶類物質(zhì)和抗凋亡蛋白基因，Keap1則屬于泛素連接酶E3[16]。

Nrf2與Keap1解離入核的原因基本有以下4種：Keap1中的巰基改變使Nrf2解離；競爭性抑制方式使Nrf2解離，使之進(jìn)入細(xì)胞核，發(fā)揮抗氧化應(yīng)激能力；減少Nrf2降解；氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，通過蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）途徑等使Nrf2磷酸化解離[17]。其中通過磷酸化激活Nrf2的不止PKC，能夠打開磷酸化“開關(guān)”的激酶類蛋白與Nrf2形成了交錯(cuò)龐大的抗氧化信號網(wǎng)絡(luò)，其中絲裂素活化蛋白激酶（Mitogen activate protein kinase，MAPK）家族中的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 （extracellular regulated protein kinases，ERK）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、P38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK，P38），還有蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase R like ER kinase，PERK）、磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol-3-hydroxy kinase，PI3K）等激酶都能通過磷酸化級聯(lián)反應(yīng)激活Nrf2。

氧化應(yīng)激與炎癥的發(fā)生密不可分，許多疾病的最初由氧化損傷導(dǎo)致炎癥的產(chǎn)生，從而惡化成其他疾病。Baluchnejadmojarad T等[18]研究成熟大蒜中蒜氨酸通過抑制氧化應(yīng)激、炎癥，調(diào)節(jié)乙酰膽堿酶來改善鏈唑霉素導(dǎo)致有認(rèn)知障礙的糖尿病患病大鼠。Prasad K N[19]發(fā)現(xiàn)大蒜素具有獨(dú)立的機(jī)制激活Nrf2，發(fā)揮抗氧化作用對抗阿茨海默癥，阿茨海默癥與氧化損傷和炎癥相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸的甲基化和組蛋白3的高度乙?；瘯黾覰rf2的表達(dá)。而有機(jī)硫化物可通過競爭關(guān)系防止Nrf2的過分表達(dá)，從而緩解阿茨海默癥。有機(jī)硫化物也可用于應(yīng)對急性氧化應(yīng)激的缺血性損傷。研究發(fā)現(xiàn)SAC可以激活Nrf2信號通路，下調(diào)血紅素加氧酶 1（heme oxygenase-1，HO-1）基因的表達(dá)，達(dá)到抗氧化作用以保護(hù)神經(jīng)元免受缺血性損傷。

有機(jī)硫化物直接通過Nrf2發(fā)揮抗氧化作用機(jī)制可簡單概括為：正?；钚匝趸蛘哂H電物質(zhì)刺激時(shí)，Keap1的半胱氨酸殘基被破壞，使Nrf2與keap1解耦聯(lián)，使Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，啟動ARE基因。而在有機(jī)硫化物如蒜氨酸含有半胱氨酸基團(tuán)，即含有巰基時(shí)，可與keap1半胱氨酸殘基結(jié)合，使Nrf2與Keap1無法結(jié)合，促使Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，啟動抗氧化反應(yīng)序列元件（Anti-oxidative reaction sequence elements，ARE） 基因表達(dá)。這種屬于競爭性抑制，抑制Keap1與Nrf2結(jié)合，從而達(dá)到抗氧化效果。

2.2 刺激機(jī)體磷酸化級聯(lián)反應(yīng)的抗氧化機(jī)制

氧化應(yīng)激分為急性和慢性氧化應(yīng)激，急性氧化應(yīng)激表現(xiàn)為缺血和急性中毒；慢性氧化應(yīng)激表現(xiàn)為衰老神經(jīng)性變性疾病、動脈粥樣硬化、糖尿病、癌癥等。

慢性氧化應(yīng)激表現(xiàn)之一：肺/肝/腎等器官的纖維化。Cheng-Ying Ho等[20]研究在MRC5纖維母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)過多活性氧損害細(xì)胞氧化還原水平，在DADS作用下，調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子-β（Transforming growth factorβ，TGF-β），通過激活 Nrf2通路調(diào)控 HO-1，抑制活性氧產(chǎn)生的smad蛋白獨(dú)立產(chǎn)生的通路，從而防止肺纖維化。氧化應(yīng)激激活NF-κB，P65-NF-κB磷酸化，NF-κB負(fù)調(diào)節(jié)TGF-β[21]。一般在哺乳動物的體內(nèi)TGF-β1含量最高，smad介導(dǎo)TGF-β信號傳導(dǎo)，從細(xì)胞表面?zhèn)鲗?dǎo)TGF-β生長因子的信號到細(xì)胞核，從而調(diào)節(jié)靶基因的功能，TGF-β1是由二硫鍵連接的同源二聚體，因此DADS這種具有二硫鍵的化合物能夠激活TGF-β起到抗氧化作用。邴飛虹等[22]發(fā)現(xiàn)利用華夏小蔥的制劑可以對脂肪肝小鼠進(jìn)行防治作用，研究肝臟細(xì)胞中的NF-κB與TGF-β因子，其中TGF-β持續(xù)高表達(dá)會促進(jìn)肝纖維化，NF-κB則會上調(diào)促炎因子表達(dá)，通過超氧化物歧化酶和丙二醛（Methane Dicarboxylic Aldehyde，MDA）的表達(dá)量發(fā)現(xiàn)小蔥避免了這種持續(xù)高表達(dá)從而減輕脂質(zhì)過氧化損傷。姜袁圓[23]發(fā)現(xiàn)了DATS抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞活化。通過肝纖維化大鼠模型研究大蒜素對TGF-β的影響，TGF-β的表達(dá)能夠激活肝星狀細(xì)胞，使細(xì)胞外基質(zhì)異常表達(dá)，而大蒜素通過降低TGF-β表達(dá)改善大鼠肝纖維化的情況[24]。

Xian HuaXu等[25]同樣是研究Nrf2與HO-1信號通路，在B35內(nèi)皮細(xì)胞中，成熟大蒜提取物中的DATS刺激PI3K/AKT信號通路，激活Nrf2因子，產(chǎn)生HO-1，從而消除活性氧達(dá)到抗氧化目的。Kei Hiramatsu等[26]發(fā)現(xiàn)成熟大蒜提取物有抗氧化性，研究成熟大蒜提取物作用于內(nèi)皮細(xì)胞，因Keap1在胞質(zhì)內(nèi)，親電含硫硫化物通過ERK/P38信號通路激活Nrf2，通過反應(yīng)得Keap1半胱氨酸殘基，增加HO-1，從而產(chǎn)生抗氧化性。Zhu Y F等[27]研究大蒜素有抑制p38從而減少炎癥因素，改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，通過PERK/Nrf2信號途徑起到抗氧化作用。

通過低周反復(fù)荷載試驗(yàn)可知，5個(gè)型鋼再生混凝土柱-鋼梁組合框架節(jié)點(diǎn)試件破壞形態(tài)較為類似，均發(fā)生剪切破壞，核心區(qū)剪切變形明顯，破壞過程大致可以分為彈性段、帶裂縫工作階段、屈服強(qiáng)化階段及破壞4個(gè)階段。各試件最終破壞形態(tài)如圖4所示?，F(xiàn)以試件CFJ3為例對組合框架節(jié)點(diǎn)的破壞過程及形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)描述。

Durak I等[28]研究發(fā)現(xiàn)大蒜提取物可以降血壓，可以通過低密度脂蛋白等參數(shù)參考大蒜具有抗氧化性質(zhì)。參考大蒜在人體消化過程中，大蒜提取物中可能含有羥基或者甲基等基團(tuán)的物質(zhì)作為酶抑制劑發(fā)揮作用。Boukouvalas J等[29]通過對小蔥的有機(jī)硫化物研究，發(fā)現(xiàn)其含有DAS和DADS具有抗癌性，并對化學(xué)物質(zhì)造成的動物致癌模型有保護(hù)作用。大蒜有機(jī)硫化物有多方面抗腫瘤機(jī)制，其中NF-κB、MAPK信號通路引人注目[30]，MAPK通路中P38、ERK等因子參與，也是能夠聯(lián)系Nrf2抗氧化的重要因子。由Prasad S等[31]發(fā)現(xiàn)，超標(biāo)的活性氧通過信號分子介導(dǎo)引起癌癥發(fā)生，其中有包括TGF-β在內(nèi)的生長因子、Nrf2為主的轉(zhuǎn)錄因子、HO-1和基質(zhì)金屬蛋白酶（Matrix Metalloproteinases，MMPs） 等酶類物質(zhì)、TNF-α 等細(xì)胞因子、PKC和PI3K）等一大批蛋白激酶、接收器和P53其他其他因子，涵蓋范圍廣，影響復(fù)雜，形成了多網(wǎng)路的信號通道。Tebay L E在書中提到PI3K/AKT經(jīng)典信號通路與Nrf2的抗氧化信號聯(lián)系，PI3K可通過糖原合成酶 3（Glycogen synthase 3，GSK-3） 與 mTORC1 調(diào)控Nrf2[32]。以及發(fā)現(xiàn)DATS在人膀胱T24細(xì)胞中是可靠的細(xì)胞凋亡蛋白酶依賴性的誘導(dǎo)因子，DATS可誘導(dǎo)JNK活化，下調(diào)PI3K/AKT信號通路[33]，以此DATS也可考慮作為抗癌藥物使用。PKCα可發(fā)生轉(zhuǎn)位，活化Nrf2，從而調(diào)控HO-1表達(dá)，對抗兔體內(nèi)毒素休克誘發(fā)急性肺損傷[34]。還氧合酶-2（cyclooxygenase，COX-2）是炎癥因子，通過硫醇與半胱氨酸殘基結(jié)合，激活Nrf2，以此達(dá)到抗氧化抗炎的作用[35]。如此，通過多種網(wǎng)絡(luò)信號通路激活Nrf2的情況還有很多。

蔥屬植物中有機(jī)硫化物占比較大的信號傳導(dǎo)抗氧化機(jī)制即為磷酸化級聯(lián)反應(yīng)，一般蛋白激酶磷酸化反應(yīng)發(fā)生在蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸殘基上。通過上述研究發(fā)現(xiàn)ERK、GSK-3、PI3K等激酶為絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，因磷酸化級聯(lián)反應(yīng)使Nrf2激活，有機(jī)硫化物可通過激酶磷酸化活化從而激活Nrf2，使Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核。

2.3 NF-κB的活化負(fù)調(diào)控Nrf2發(fā)揮抗氧化機(jī)制

以上ERK、P38、PI3K等信號傳導(dǎo)關(guān)鍵因子都可以由同一類TNF受體超家族的因子激活，該受體可以在胞質(zhì)尾區(qū)包含一個(gè)或多個(gè)TNF受體因子相關(guān)因子的相互作用基序。不僅可通過磷酸化級聯(lián)反應(yīng)激活Nrf2，還可通過一個(gè)重要細(xì)胞因子——NF-κB完成抗氧化抗炎通路。因TNF-α可由NF-κB激活，成為該通路的胞外分泌蛋白，而NF-κB活化后可負(fù)調(diào)控Nrf2，NF-κB也在多通路中發(fā)揮重要作用。

同樣大蒜素也通過下調(diào)TNF-α抑制NF-κB活性起到抗纖維化作用[24]。Gobinath S等[36]研究TNF-α對Keap1-Nrf2在小鼠心肌細(xì)胞中抗氧化應(yīng)激的影響效應(yīng)，TNF-α有誘發(fā)核易位，增強(qiáng)Nrf2轉(zhuǎn)錄表達(dá)和抗氧化蛋白產(chǎn)生的作用，有調(diào)節(jié)Nrf2的氧化還原敏感性。以此可見TNF-α在一定程度上對Nrf2的抗氧化應(yīng)激有著非常重要的促進(jìn)作用。TNF-α在炎癥通路中屬于NF-κB的下游蛋白，與Nrf2的聯(lián)系通過NF-κB，NF-κB的活化是在一種絲氨酸特異蛋白激酶激酶（IκB Kinase，IκB）催化下使其產(chǎn)物的兩個(gè)絲氨酸殘基磷酸化，在SCF蛋白復(fù)合物E3泛素連接酶（skp-1Cullins-F-box-E3，SCF-E3）泛素化下被蛋白酶降解。NF-κB 有多條激活途徑，其中有機(jī)硫化物可幫助磷酸化激活NF-κB；也因有機(jī)硫化物與泛素激活酶1都含有半胱氨酸殘基，抑制泛素分子轉(zhuǎn)移到E2酶上，阻止NF-κB的活化，實(shí)現(xiàn)Nrf2的抗氧化作用。Huang J[37]等發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞缺血和缺氧誘導(dǎo)的磷酸化會使NF-κB轉(zhuǎn)錄TNF-α，導(dǎo)致心肌肥大的情況出現(xiàn)。聯(lián)系上述對NF-κB及TNF-α的綜述，DAS也可改善心機(jī)缺血的狀況。

另有有機(jī)硫化物能夠應(yīng)對急性中毒的氧化應(yīng)激引起的機(jī)體損傷。建立百草枯中毒急性肺損傷的大鼠模型，對此進(jìn)行試驗(yàn)研究DAS的抗氧化性。通過一系列測定與病理組織切片研究發(fā)現(xiàn)若使DAS直接作用于肺部抑制氧自由基釋放一氧化氮合酶（Nitric oxide synthase，NOS）表達(dá)，減輕肺部氧化損傷，可抑制或逆轉(zhuǎn)肺纖維化的形成[38]。由此可發(fā)現(xiàn)iNOS/COX-2的炎癥通路也離不開NF-κB的身影。NF-κB和Nrf2的抑制與活化相互交互[39]，NF-κB的活化抗炎，抑制Nrf2過分表達(dá)造成機(jī)體氧化應(yīng)激損傷。

除了以上，NF-κB在免疫性疾病中也發(fā)揮作用。王麗葉等[40]利用蔥的乙醇提取物對小鼠進(jìn)行免疫試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蔥的乙醇提取物能提高小鼠的免疫器官指數(shù)，促進(jìn)小鼠的體液免疫及非特異性免疫功能，其中NK細(xì)胞檢驗(yàn)為陽性，表明蔥乙醇提取物在此過程中介導(dǎo)細(xì)胞信號傳遞發(fā)生了作用，活化后的NK細(xì)胞可釋放TNF-α，TNF-α對NK細(xì)胞的活化和分化有誘導(dǎo)作用。NF-κB是聯(lián)系氧化應(yīng)激與免疫應(yīng)答這兩個(gè)系統(tǒng)的重要途徑，能引起自身免疫應(yīng)答，同時(shí)也能參與氧化應(yīng)激[41]。蔥屬類植物中的有機(jī)硫化物能通過TNF-α、Nrf2傳導(dǎo)抑制NF-κB的過分表達(dá)，則能應(yīng)對免疫性疾病。

有機(jī)硫化物對以Nrf2為主的抗氧化因子發(fā)揮抗氧化性的主要機(jī)制由圖2可見，Nrf2信號通路的表達(dá)中調(diào)節(jié)抗氧化酶有MDA、NOS、HO-1等，證明了因有機(jī)硫化物的存在，蔥屬類植物對多項(xiàng)氧化關(guān)聯(lián)疾病具有良好的防治作用，增強(qiáng)抗氧化能力，減少因抗氧化帶來的機(jī)體應(yīng)激損傷。

圖2 有機(jī)硫化物的抗氧化性機(jī)制Fig.2 The antioxidative mechanism of Organic sulfides

3 展望

多種疾病與氧化息息相關(guān)，所以抗氧化日漸成為我們現(xiàn)代人的追求。通過食物達(dá)到抗氧化的研究已日趨增多，與日常飲食密不可分的蔥屬類植物也受到重視。目前研究較多的SAC、DATS、大蒜素等物質(zhì)，其中硫醚類物質(zhì)若帶有烯丙基基團(tuán)活性增加，但有機(jī)硫化物種類繁多，硫酚、噻吩類物質(zhì)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)固，也有利于作為抗氧化劑的原料。隨著研究的深入，不斷探索其他有機(jī)硫化物的抗氧化機(jī)制，將會豐富蔥屬類植物的產(chǎn)品。而有機(jī)硫化物的抗氧化機(jī)制也并不成熟，氧化覆蓋面廣，牽涉細(xì)胞因子多，在Nrf2與NF-κB的負(fù)調(diào)控的機(jī)制中，有機(jī)硫化物發(fā)揮的正面作用機(jī)制還待進(jìn)一步研究，以及在每個(gè)不同類型的疾病中，哪種有機(jī)硫化物發(fā)揮了最大效果，需要更多試驗(yàn)證明，抗氧化信號通路研究將更加深入、廣泛。另外，運(yùn)用營養(yǎng)基因組學(xué)、代謝組學(xué)、腸道微生物宏基因組學(xué)等組學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步揭示蔥屬類植物及其含硫化合物的生理功能，可為相關(guān)功能產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)，為大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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The Research Progress of Antioxidant Activity of Organic Sulfides in Allium Plants

HUANG Qing，WU Zhong-kun，WU Zhong-qin，ZHAO Zi-wei，CHENG Huan，LI Zong-jun*
（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410000，Hunan，China）

The allium plants have high antioxidant activity because of the high levels of organic sulfides.Organic sulfide due to its hydrogen-sulfide bode breakage，or with different ring structure，allyl or other groups combine to form a variety of active substances，and play a unique physiological function.The ariticle mainly discusses the composition and activity of organic sulfide in allium plants，and the effect of organic sulfide on signaling pathway mainly associated with Nuclear factor E2 related factor 2（Nrf2）and Nuclear factor kappa B（NF-κB）.The review provides a theoretical basis for further understanding of allium plants and researching of the antioxidant mechanism of organic sulfides.

organic sulfides；anti-oxidantion；nuclear factor E2 related factor 2（Nrf2）；nuclear factor kappa B（NF-κB）

黃晴，吳忠坤，吳中琴，等.蔥屬類植物中有機(jī)硫化物的抗氧化性研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā)，2018，39（1）：214-220

HUANG Qing，WU Zhongkun，WU Zhongqin，et al.The Research Progress of Antioxidant Activity of Organic Sulfides in Allium Plants[J].Food Research and Development，2018，39（1）：214-220

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.042

黃晴（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)。

*通信作者：李宗軍（1967—），男（漢），教授，研究方向：食品生物技術(shù)。

2017-09-14