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姜黄素的功能特性及其毒理学研究进展

作者:

关键词:

摘要：

周阿容，葛胜晗，孔子浩，等.姜黄素的功能特性及其毒理学研究进展[J].食品研究与开发，2019，40（16）：219-224

ZHOU Arong，GE Shenghan，KONG Zihao，et al.The Functional Properties of Curcumin and Its Toxicological Study[J].Food Research and Development，2019，40（16）：219-224

姜黄素是从印度香料姜黄根茎中提取的一种多酚类化合物，具有良好的热稳定性与着色性，是世界上销量最大的天然食用色素之一。目前，姜黄素作为食品添加剂已被广泛应用于食品工业中。在我国的传统医药文化中，姜黄素常被用于驱蚊虫、祛风活血、行气血、通经止痛等，具有良好的医疗保健效果。姜黄素因深厚的药用价值与生物活性而备受关注，国内外研究发现，姜黄素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗微生物作用等生物活性[1]，并且许多临床研究显示姜黄素在预防和治疗各种人类疾病中的有效性与安全性[2]。

近几十年来，使用营养保健品和功能性食品来预防和治疗人类疾病已经日趋盛行。姜黄素拥有分布广、药用价值高和应用普遍的特点，国内外学者对姜黄素的生物活性和药理作用进行了广泛的研究。姜黄素不仅应用在食品工业中，还被广泛用于药用医学领域和日用化学品中。大量的研究表明姜黄素对多种疾病具有一定功效[3]，见图1。尽管姜黄素具有明显的药理作用和安全性，但尚未被批准用作药物。对于姜黄素的研究，不仅要关注其良好的功能活性，更需要了解其发挥活性作用的机制及可能潜在的毒性。本文就姜黄素的几种功能活性与作用机制的研究进展进行归纳，并对其毒性研究成果进行总结和探索。

1 姜黄素的理化性质

姜黄素化学结构中包含两个邻甲基化的酚，以及一个β－二酮功能基团（化学结构式见图2），其结构特点与其生物活性及毒性大小具有相关性[4]。姜黄素熔点为180 ℃～183 ℃，常温下呈橙黄色结晶性粉末，有特殊气味，易溶于有机溶剂，难溶于水和乙醚；对光不稳定，易分解；此外，溶液的pH 值对姜黄素的稳定性有较大的影响，姜黄素在酸性（pH≤5）的溶液中稳定，随着溶液的pH 值升高，姜黄素的降解速率明显加快，其降解反应为一级动力学过程[5]。

姜黄素具有显著的光化学反应特性并能诱导细胞凋亡，已成为一种高效、低毒的新型光敏剂[6]。姜黄素对溶剂敏感，在液体中具有光吸收最大值，并且在不同溶剂中的光谱不同：408 nm～434 nm 用于吸收，460 nm～560 nm 用于发射[7]。

姜黄素的口服生物利用度较低[8-9]，英国莱斯特大学研究者针对姜黄素口服剂量问题进行了临床试验研究，研究者将姜黄素提供给晚期结直肠癌患者口服（180 mg/d），连续服用4 个月后，发现该剂量姜黄素对患者几乎无不良反应，但生物利用度非常低。大鼠给予高剂量口服姜黄素后（饮食中含2%姜黄素，相当于口服给于姜黄素1.2 g/kg），却在血浆、肝脏和结肠黏膜组织中只检测到纳摩尔级含量的姜黄素[10]。

图1 姜黄素针对不同疾病的活性Fig.1 The activity of curcumin against different diseases

图2 姜黄素化学结构式Fig.2 The chemical structural formula of curcumin

2 姜黄素的功能特性及作用机制

2.1 抗肿瘤作用及机制研究

1987年，Kuttan 等首次进行了姜黄素的临床试验[11]。此后，研究者们使用姜黄素进行了许多临床试验，发现姜黄素具有影响多个靶标的能力，使其能够针对不同癌症类型发挥显著的活性[12]。姜黄素具有广谱抗癌性，对乳腺癌、肺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、多发性骨髓瘤、胰腺癌和白血病等均能发挥显著的活性[13-14]，因其具有毒副作用小，药理效用高等优点在预防癌症和抗肿瘤方面有巨大的应用价值。据报道，高纯度的双脱甲氧基姜黄素能显著抑制肿瘤组织内血管生成，有望成为抗肿瘤或抗人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）药物[15]。

姜黄素主要是通过诱导肿瘤细胞凋亡和调节细胞存活通路来实现抗肿瘤作用，比如双脱甲氧基姜黄素可以通过抑制黑色素瘤B16-F10 细胞的增殖，从而诱导黑色素瘤B16-F10 细胞凋亡[16]。姜黄素可减少癌细胞中亚硝酸类化合物的形成，阻滞细胞周期，使多种肿瘤细胞聚集在S 期（DNA 复制期），无法进入下一个增殖周期，并且呈剂量效应关系[17]。增殖期细胞对姜黄素杀伤作用较敏感，属于优势杀灭增殖期细胞从而诱导细胞凋亡，如通过线粒体激活caspase 级联反应，诱导人白血病细胞株、淋巴瘤细胞株等凋亡[18]。此外，在治疗膀胱癌，口腔白斑，子宫颈上皮内瘤等恶性病变的临床试验中发现，姜黄素治疗可改善组织学上的癌前病变[19]。

文章来源：《生态毒理学报》网址: http://www.stdlxbzz.cn/qikandaodu/2020/1020/388.html