摘  要 / Abstract

 

麥角硫因(EGT)是一種天然的小分子組氨酸硫脲衍生物，存在于微生物細胞和動植物體內(nèi)。EGT可由真菌、藍細菌、放線菌等微生物合成，人體自身不能合成EGT，需通過飲食攝取，食用菌是EGT的重要飲食來源之一。EGT具有抗氧化、抗炎、免疫調(diào)節(jié)等多種生物學功能，在食品、藥品和化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文綜述了EGT的生物學功能、制備方法及其應(yīng)用的研究進展。

 

Ergothioneine (EGT) is a natural small molecule histidine thiourea derivative which exists in microbial cells,animals and plants.EGT can be synthesized by microorganisms such as fungi,cyanobacteria,and actinomycetes.The human body cannot synthesize EGT itself,and must obtain it through dietary intake.Edible fungi are one of the important dietary sources of EGT.EGT exhibits various biological functions such as anti-oxidation,anti-inflammation and immune regulation,and is widely used in the fields of food,drugs and cosmetics.This paper reviews the biological functions,preparation methods and applications of EGT.

 

關(guān) 鍵 詞 / Key words

 

麥角硫因；生物學功能；抗氧化；生物合成；應(yīng)用

 

ergothioneine; biological function; anti-oxidation; biosynthesis; application

 

麥角硫因(ergothioneine，EGT)是一種天然的含硫氨基酸，最初于1909年由Charles Tanret在麥角菌(Claviceps purpurea)中分離得到，并以該真菌的名稱命名[1]。EGT廣泛存在于微生物細胞、動植物體內(nèi)，在蘑菇、黑豆、紅豆、燕麥等食物中含量較高[2]。EGT也存在于人體各種細胞和組織中，其中紅細胞、骨髓、肝臟、腎臟、精液以及眼睛的晶狀體和角膜中EGT含量較豐富[3]。EGT可在分枝桿菌等微生物中合成，但人體無法自主合成EGT，需要通過飲食攝取并在體內(nèi)積累。

 

EGT化學名稱為2-巰基組氨酸三甲基內(nèi)鹽，是一種手性小分子組氨酸衍生物，L-EGT為其天然存在形式。EGT純品為白色無味晶體，相對分子質(zhì)量229.3，易溶于水，在25℃水中的溶解度為0.9mol/L。EGT可結(jié)晶為二水合物或內(nèi)鹽，二水合物形式的EGT比無水內(nèi)鹽具有更強的吸濕性。EGT在水溶液中存在硫酮式和硫醇式2種異構(gòu)體，如圖1所示。在生理條件下，EGT主要以硫酮形式存在。EGT在生理和中等堿性(pH值為8～9)條件下都具有良好的穩(wěn)定性，同時具有較高的熱穩(wěn)定性，其分解溫度可達262～265℃[3-4]。EGT的標準氧化還原電位約為-0.06V，而其他天然硫醇抗氧化物質(zhì)(如谷胱甘肽、半胱氨酸)的標準氧化還原電位一般為-0.32～-0.2V[5]，表明EGT除具有良好的pH穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性外，還表現(xiàn)出良好的抗氧化性。

作為一種親水性兩性離子化合物，EGT自身難以透過質(zhì)膜，其在生物體內(nèi)的運轉(zhuǎn)依賴EGT轉(zhuǎn)運體 (ergothioneine transporter，ETT，或稱OCTN1，由基因SLC22A4編碼)。ETT對EGT具有較高的親和力，通過存在于細胞膜和線粒體膜上的ETT，EGT被轉(zhuǎn)運至細胞中[6]。作為一種高效的轉(zhuǎn)運體，ETT對EGT具有高度特異性[7]。研究顯示，從斑馬魚中鑒定并敲除ETT后，EGT含量比野生型大幅降低[8]。只有表達ETT水平較高的細胞才能積累高水平EGT。在人體內(nèi)，EGT的吸收、分配和保留完全取決于ETT的功能。缺乏ETT的細胞更容易受到氧化應(yīng)激的影響，進而導(dǎo)致線粒體DNA損傷、蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)過氧化增加[9-10]。

 

 

1、EGT的生物學功能

 

1.1 抗氧化

 

EGT是一種天然高效的抗氧化劑，其在體外實驗中被證實對羥基自由基、次氯酸和過氧亞硝酸鹽具有強大的清除能力。與谷胱甘肽等其他硫醇化合物相比，EGT能夠以更高的速率滅活單線態(tài)氧[3]；與尿酸和奎諾二甲基丙烯酸酯等抗氧化劑相比，EGT對過氧自由基的抗氧化能力高于奎諾二甲基丙烯酸酯，對羥基自由基和過氧亞硝酸鹽的清除能力高于尿酸[11]。

 

在機體內(nèi)，EGT是一種保護受損組織的適應(yīng)性抗氧化劑。EGT在體內(nèi)的分布表明，該化合物更傾向于積累在肝臟、紅細胞、眼睛晶狀體和精液等氧化應(yīng)激和炎癥水平較高的器官、細胞和分泌物中。在健康機體中，EGT的抗氧化作用可能有限，但當組織損傷、活性氧和活性氮過多或涉及氧化損傷水平增加時，EGT則表現(xiàn)出顯著的保護作用[12]。氧化應(yīng)激是機體在遭受有害刺激時，體內(nèi)自由基過多產(chǎn)生，氧化還原系統(tǒng)動態(tài)失衡，從而導(dǎo)致機體受到損傷的過程。作為細胞抗氧化防御系統(tǒng)的一部分，Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)-核因子E2相關(guān)因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)/抗氧化反應(yīng)元件 (antioxidant response element，ARE)信號通路在維持氧化還原平衡、防御氧化應(yīng)激和炎癥方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在正常情況下，Nrf2與Cullin3(CUL3)和Keap1結(jié)合；當暴露于氧化應(yīng)激時，Keap1/CUL3的多泛素化受阻，導(dǎo)致Nrf2釋放并易位到細胞核，與ARE結(jié)合，觸發(fā)多種抗氧化基因的激活[13]。EGT的抗氧化作用與Nrf2/ARE介導(dǎo)的細胞抗氧化基因激活密切相關(guān)，EGT促進Nrf2的核易位和激活，從而介導(dǎo)血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)、NAD(P)H醌氧化還原酶1[NAD(P)H quinone oxidoreductase 1，NQO1]和γ-谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate-cysteine ligase catalytic，GCLC)基因的表達。研究證明，Nrf2易位由磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶 B(protein kinase B，AKT)、蛋白激酶 C(protein kinase C，PKC)或活性氧信號級聯(lián)介導(dǎo)[14-15]。此外，EGT還通過其抗氧化活性抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)轉(zhuǎn)錄途徑，保護大鼠嗜鉻細胞瘤細胞(PC12細胞)免受高血糖損傷[16]，調(diào)節(jié)過氧化氫誘導(dǎo)的PC12細胞DNA損傷、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)激活和細胞死亡[17]。

 

EGT可降低小鼠運動后肌肉中代謝應(yīng)激和炎癥標志物以及氧化損傷標志物的表達，對延長運動力竭時間和運動后肌肉恢復(fù)有重要作用[18]。EGT也是二價金屬特別是具有氧化還原活性的銅和鐵的優(yōu)秀螯合劑，通過形成非氧化還原活性的EGT-銅復(fù)合物，有效防止銅誘導(dǎo)的DNA和蛋白質(zhì)的氧化損傷[19]。此外，EGT還可以減少亞硝化應(yīng)激對乳鐵蛋白的影響，從而維持其蛋白質(zhì)活性[20]。

 

1.2 免疫調(diào)節(jié)

 

EGT具有免疫調(diào)節(jié)特性，可增強toll樣受體(toll-like receptor，TLR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，用EGT預(yù)處理巨噬細胞，促進TLR配體誘導(dǎo)的細胞因子產(chǎn)生，并增強CD4+T細胞的輔助性T細胞17(Th17)極化[21]。EGT與TLR2配體共同作用，能夠調(diào)節(jié)抑制微環(huán)境，增強免疫功能，降低腫瘤相關(guān)巨噬細胞的免疫抑制功能。TLR2刺激協(xié)同EGT可下調(diào)程序性細胞死亡蛋白配體1、集落刺激因子1受體、精氨酸酶1、脂肪酸合酶配體和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體在腫瘤相關(guān)巨噬細胞中的表達[22]。

 

EGT顯著增加了神經(jīng)祖細胞神經(jīng)元標志物βⅢ-微管蛋白的免疫反應(yīng)細胞數(shù)量，降低了星形膠質(zhì)細胞標志物膠質(zhì)原纖維酸性蛋白的免疫反應(yīng)細胞數(shù)量，同時上調(diào)了神經(jīng)元分化激活因子基因Math1的表達[23]。此外，EGT通過下調(diào)CD4+T細胞和巨噬細胞的數(shù)量，穩(wěn)定了葡聚糖硫酸鈉引起的免疫應(yīng)答，可緩解其誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[24]。

 

1.3 抗炎

 

炎癥是人體應(yīng)對各種損傷因子的刺激所發(fā)生的以防御反應(yīng)為主的基本病理過程。研究表明，EGT能夠抑制過氧化氫和TNF-α介導(dǎo)的NF-κB 激活，減少肺泡上皮細胞白細胞介素(interleukin，IL)-8釋放，從而抑制慢性炎癥性肺病的炎癥反應(yīng)[25]。EGT口服后會被機體吸收和保留，血漿和全血EGT水平顯著升高，氧化損傷和炎癥的生物標志物如8-羥基-2'-脫氧鳥苷、8-異前列腺素F2α和C反應(yīng)蛋白等呈下降趨勢[26]。

 

EGT具有調(diào)節(jié)NF-κB、MAPK和PI3K/AKT信號通路的作用，可顯著降低TNF-α和IL-6水平及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3)活性，抑制鐵誘發(fā)的炎癥產(chǎn)生，減少鐵引起的肝細胞凋亡[27]。此外，EGT還抑制了TNF-α誘導(dǎo)的脂肪細胞炎癥反應(yīng)[28]。通過激活骨關(guān)節(jié)炎軟骨細胞中的沉默信息調(diào)節(jié)因子6(silent information regulator 6，SIRT6)通路，EGT能夠抑制NF-κB活性，從而顯著減弱IL-1β引起的炎癥反應(yīng)，對骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展具有抑制作用[29]。在妊娠糖尿病患者中，EGT可改善NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白 3(NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3，NLRP3)誘導(dǎo)的、由巨噬細胞亞群產(chǎn)生的線粒體超氧化物升高引發(fā)的胎盤炎癥[30]。在心血管疾病和糖尿病患者中，內(nèi)皮細胞暴露于高水平的膽固醇氧化產(chǎn)物7-酮膽固醇會介導(dǎo)病理性炎癥，EGT可以顯著抑制7-酮膽固醇誘導(dǎo)的促炎細胞因子IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α和環(huán)氧合酶-2的mRNA表達及其酶活性的升高[31]。

 

1.4 抗衰老

 

EGT對一些與衰老有關(guān)的疾病具有保護和預(yù)防作用。端粒縮短與衰老及多種年齡相關(guān)的疾病有關(guān)，而氧化應(yīng)激通常是端粒縮短的主要原因之一。EGT在氧化應(yīng)激條件下，通過降低端粒縮短率和保持端粒長度，顯示出其有益的抗衰老作用[32]。

 

EGT有助于延緩衰老期間的運動功能衰退[33]。研究表明，EGT可以延長果蠅的壽命及攀爬能力。其延長壽命的潛在機制可能包括3個方面：通過協(xié)調(diào)膽堿能神經(jīng)傳遞、酪氨酸代謝和過氧化物酶體蛋白來維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常狀態(tài)；通過改變組織蛋白酶D來調(diào)節(jié)自噬活性；以及通過控制底物進入三羧酸循環(huán)來維持正常的線粒體功能[34]。

 

每天攝入4～5mg/kg的EGT也被證明可顯著延長雄性小鼠的壽命[35]。EGT還能夠通過調(diào)節(jié)SIRT1和SIRT6信號通路，防止與高血糖相關(guān)的內(nèi)皮細胞衰老[36]。此外，富含EGT的香菇提取物則能逆轉(zhuǎn)叔丁基過氧化氫誘導(dǎo)的神經(jīng)元細胞衰老[37]。

 

1.5 皮膚損傷修復(fù)

 

皮膚暴露在太陽紫外線照射下會導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)損傷，最終導(dǎo)致皮膚光老化。EGT積累在表皮角質(zhì)細胞中，通過降低活性氧水平、保持細胞活力和消除大規(guī)模凋亡反應(yīng)來保護角質(zhì)細胞免受紫外線損害[38]。

 

用EGT預(yù)處理角質(zhì)形成細胞可顯著抑制Nrf2/HO-1通路和熱休克蛋白70的下調(diào)，通過抑制活性氧的產(chǎn)生以及抑制caspase-8和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的裂解保護角質(zhì)細胞，顯著降低了旁分泌細胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的水平[39]。EGT可提高Hs68人皮膚成纖維細胞受紫外線照射后的細胞活力，抑制紫外線照射后Hs68細胞中活性氧的產(chǎn)生，同時表現(xiàn)出對基質(zhì)金屬蛋白酶-1的抑制作用和對I型原膠原的恢復(fù)效果[40]。此外，EGT還被證明有助于缺血性皮膚傷口的愈合[41]。

 

1.6 神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)

 

EGT缺乏可能會增加個體患神經(jīng)退行性疾病的風險。研究發(fā)現(xiàn)，老年人的全血EGT水平顯著下降，患輕度認知障礙的受試者血漿EGT水平也顯著低于同齡健康受試者[42]。服用EGT可增強記憶功能，防止壓力引起的睡眠障礙和神經(jīng)元損傷。EGT通過其抗氧化活性以及促進神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)元成熟，有益于大腦功能[43]。服用EGT還可能具有抗抑郁作用[44]，防止應(yīng)激引起的睡眠障礙，尤其是與抑郁癥相關(guān)的睡眠障礙[45]。

 

促進神經(jīng)發(fā)生被認為是治療神經(jīng)精神疾病的有效策略之一。EGT可通過核糖體蛋白S6激酶1在Thr389位點的磷酸化以及激活原肌球蛋白受體激酶 B信號傳導(dǎo)，介導(dǎo)神經(jīng)干細胞的神經(jīng)元分化[46]。通過其抗氧化活性，EGT對HT22海馬神經(jīng)元具有神經(jīng)保護作用[47]。在阿爾茨海默病的研究中，β淀粉樣蛋白被認為與疾病的發(fā)生和進展相關(guān)。通過抑制過氧亞硝酸鹽的形成和蛋白質(zhì)酪氨酸殘基的硝化作用，EGT有效抑制了β淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的PC12細胞凋亡，在阿爾茨海默病和其他神經(jīng)退行性疾病的治療中起到神經(jīng)保護的作用[48]。此外，EGT通過發(fā)揮抗氧化作用，可防止6-羥基多巴胺引起的神經(jīng)元細胞死亡，這可能是預(yù)防帕金森病發(fā)生發(fā)展的有效方法[49]。

 

2、EGT的制備

 

EGT的制備方法主要包括天然產(chǎn)物提取法、化學合成法和生物合成法3種。

 

2.1 天然產(chǎn)物提取法

 

天然產(chǎn)物如食用菌、麥角、谷物及動物組織中含有EGT，其中食用菌EGT含量較高，是EGT的重要來源。例如，牛肝菌中EGT含量為1812μg/g，杏鮑菇中EGT含量為542μg/g，香菇中EGT含量為353μg/g，黑木耳中EGT含量為94μg/g[50]。Zhu等[51]研究了不同營養(yǎng)和環(huán)境條件對紫革耳(Panus conchatus)生長和EGT產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)糖蜜和大豆蛋白胨能促進細胞生長及EGT的積累，添加組氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸前體均能提高EGT的產(chǎn)量，獲得的EGT產(chǎn)量達148.79mg/L。靈芝作為一種傳統(tǒng)的藥用菌類，含有較高濃度的EGT。Xie等[52]采用靈芝原生質(zhì)體融合技術(shù)，獲得的融合菌株中EGT產(chǎn)量達12.70mg/L±1.85mg/L，顯著高于親本菌株。

 

天然產(chǎn)物提取法一般包括回流提取法、酶解提取法、超聲微波聯(lián)合法等。Zhang等[53]評價了不同干燥工藝對金頂側(cè)耳(Pleurotus citrinopileatus)中EGT含量的影響，采用高靜壓萃取法提取EGT，用響應(yīng)面分析法對提取參數(shù)進行優(yōu)化。結(jié)果表明，自然通風干燥法可增加蘑菇的EGT含量，最佳提取條件為：壓力250MPa、提取時間52min、蒸餾水為提取溶劑、液固比為1:10，得到的EGT含量最高，為4.03mg/g±0.01mg/g。

 

由于天然產(chǎn)物的EGT含量普遍很低，提取時需要耗費大量原料，提取成本高昂，同時也存在原料雜質(zhì)多、藥物殘留等問題，這些因素限制了天然產(chǎn)物提取法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

 

2.2 化學合成法

 

傳統(tǒng)的EGT化學合成法以組氨酸為起始原料，通過巰基化、巰基保護、甲基化、脫保護等多步反應(yīng)在水溶液中合成EGT，合成路線冗長且收率較低[54-55]。近年來，有研究模仿生物合成路徑，改進了EGT的化學合成法。例如，Erdelmeier等[56]以組氨酸甜菜堿、半胱氨酸、巰基丙酸等為原料，用簡化的一鍋反應(yīng)制得EGT，避免引入巰基保護基團，縮短了合成路線并提高了收率。EGT仿生化學合成法見圖2。

化學合成法也存在一些挑戰(zhàn)。例如，羧基α位碳的手性在酸堿條件下易發(fā)生消旋，這使得高光學純度EGT不易獲得。此外，化學合成法所需原料價格較高，原料2-巰基咪唑不易制備[55]，產(chǎn)物后處理也比較困難。因此，研究者需要對化學合成法進行優(yōu)化改進，以滿足規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的需求。

 

2.3 生物合成法

 

通過生物合成法獲得EGT具有原料易獲得、成本相對較低等優(yōu)勢，已成為近年來EGT的主要制備方式。在自然界中，EGT存在好氧生物合成和厭氧生物合成2種途徑。

 

2.3.1 EGT好氧生物合成

 

許多研究已闡明EGT的生物合成過程，基本上EGT好氧生物合成途徑可以分為細菌途徑和真菌途徑。Seebeck等[57]在恥垢分枝桿菌(Mycobacterium smegmatis)中闡明并在體外重構(gòu)了EGT的好氧生物合成途徑，確定了合成途徑涉及的5個基因EgtA、EgtB、EgtC、EgtD和EgtE，分別編碼谷氨酰半胱氨酸合成酶(EgtA)、Fe2+依賴的氧化酶(EgtB)、谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(EgtC)、S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine，SAM)依賴的組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(EgtD)和 磷酸吡哆醛依賴的C-S裂解酶(EgtE)。其中，EgtA催化谷氨酸和半胱氨酸縮合生成γ-谷氨酰半胱氨酸；EgtB在氧氣和硫酸亞鐵存在下催化氧化偶聯(lián)，將γ-谷氨酰半胱氨酸上的硫醇基添加到組氨酸甜菜堿(由EgtD催化組氨酸和SAM合成)的側(cè)鏈上；再經(jīng)EgtC的催化進一步形成組氨酸甜菜堿半胱氨酸亞砜；最后經(jīng)EgtE催化脫去丙酮酸和氨生成EGT[58]。

 

EGT在真菌的生物合成途徑中，主要涉及2個合成酶基因Egt1和Egt2。Bello等[59]鑒定了粗糙脈孢菌(Neurospora crassa)中一種特異性合成酶NcEgt1，NcEgt1包含類似于恥垢分枝桿菌 EgtB和EgtD中的結(jié)構(gòu)域[60]。Egt1參與了2步催化反應(yīng)，首先催化組氨酸轉(zhuǎn)化為組氨酸甜菜堿，然后催化組氨酸甜菜堿與半胱氨酸結(jié)合形成組氨酸甜菜堿半胱氨酸亞砜。Egt2與EgtE類似，催化組氨酸甜菜堿半胱氨酸亞砜形成EGT[61]。如圖3所示，由于只有2種酶參與，EGT在真菌中的生物合成途徑比在細菌中的生物合成途徑要簡單得多。

 

2.3.2 EGT厭氧生物合成

 

EGT的厭氧生物合成途徑在一種嚴格厭氧的泥生綠菌(Chlorobium limicola)中有報道，其中EGT的生物合成是通過不依賴氧氣的2步反應(yīng)完成的。Burn等[62]從這種厭氧泥生綠菌中鑒定出了甲基轉(zhuǎn)移酶 (EanA)和硫轉(zhuǎn)移酶(EanB)。如圖4所示，EanA 催化組氨酸轉(zhuǎn)化為組氨酸甜菜堿，隨后EanB在無氧條件下將硫原子轉(zhuǎn)移至組氨酸甜菜堿的咪唑環(huán)生成EGT。盡管厭氧生物合成途徑更為簡單，但EanA和EanB的催化速率遠低于好氧生物合成途徑中EgtD和EgtB的催化速率。因此，目前EGT生物合成仍然以好氧生物合成途徑為主。

 

 

基于EGT的生物合成途徑，研究者構(gòu)建了一系列工程菌株并優(yōu)化其工藝條件，以提高EGT的生產(chǎn)效率。表1列舉了部分EGT生物合成的研究成果及生產(chǎn)水平。

3、EGT的應(yīng)用

 

3.1 EGT在疾病診療中的應(yīng)用

 

EGT已被證實具有細胞保護作用，這使得EGT在慢性疾病如心血管和代謝疾病中具有潛在的治療作用。這些慢性疾病一般都伴隨持續(xù)的氧化應(yīng)激和炎癥。較高的EGT水平是心臟代謝疾病和死亡風險較低的獨立標志物[72]。EGT可中斷動脈粥樣硬化相關(guān)的黏附分子表達的促炎誘導(dǎo)，預(yù)防動脈粥樣硬化，降低心血管疾病風險[73]。EGT在糖尿病診療中也顯示出重要意義。研究表明，給糖尿病大鼠在妊娠前11.5天每天補充EGT可降低胚胎畸形率[74]。EGT與二甲雙胍聯(lián)合給藥可降低2型糖尿病大鼠的高血糖，抑制腎臟炎癥并改善腎功能，這種療效與EGT激活Nrf2抗氧化信號增強抗氧化防御系統(tǒng)有關(guān)[75]。

 

EGT在治療先兆子癇中具有潛在應(yīng)用。先兆子癇是一種基于胎盤異常的妊娠多因素性高血壓疾病，人體內(nèi)EGT水平與先兆子癇風險有顯著的非線性關(guān)聯(lián)[76]。EGT可改善子宮灌注壓降低先兆子癇大鼠的高血壓和胎兒體重，改善其腎臟和胎盤組織的線粒體功能[77]。

 

順鉑是一種有效的化療藥物，但其治療應(yīng)用受到腎毒性的限制。順鉑引起的腎毒性很大程度上歸因于氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)和炎癥反應(yīng)。EGT通過靶向Nrf2、NF-κB、凋亡信號和抑制γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶，可以減輕順鉑引起的腎毒性[78]。EGT還可通過抑制氧化應(yīng)激和恢復(fù)神經(jīng)細胞中的膽堿能神經(jīng)活性來保護順鉑誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷并增強認知能力[79]。

 

EGT也顯示出預(yù)防阿爾茨海默病的潛力[80]。在包括伴有海馬萎縮的阿爾茨海默病在內(nèi)的癡呆癥患者中，認知能力的惡化與EGT水平的下降有關(guān)，而硫酸吲哚酚和喹啉酸等化合物則增加，利用這些癡呆癥標志物，可以進行診斷和治療干預(yù)，以減緩認知能力下降[81]。

 

基于EGT可調(diào)節(jié)炎癥、清除自由基、防止神經(jīng)元損傷、防止急性呼吸窘迫綜合征[82]等特性，也有學者提出了將EGT應(yīng)用于治療新型冠狀病毒感染的可能性和前景[83]。

 

3.2 EGT新藥研發(fā)進展

 

現(xiàn)有EGT新藥的研究大多處于臨床前研究階段。毒理學研究結(jié)果顯示，EGT耐受性良好，對所評估的生殖參數(shù)無不良影響[84]；在測試條件下，對細菌測試菌株沒有誘變活性[85]。濃度為5000μg/ml的EGT在CHL細胞染色體畸變試驗中未引起結(jié)構(gòu)性染色體畸變，在哺乳動物體內(nèi)紅細胞微核試驗中，雄性小鼠口服1500mg/kg的EGT劑量，未觀察到微核多染紅細胞率增加[86]。在這些測試中，EGT未顯示出潛在的遺傳毒性、致癌性和致突變性。

 

EGT對中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元具有保護作用。在嚙齒動物模型中，腦室給藥EGT可有效減少中風后的腦梗死體積[87]。EGT在口服給藥后能促進正常小鼠海馬區(qū)的神經(jīng)元成熟，提高學習和記憶能力[88]。在治療急性肺損傷方面，研究顯示100mg/kg EGT與參照藥物非布司他一樣有效，臨床試驗后或可成為治療該疾病的替代藥物[89]。此外，EGT還是治療胱氨酸結(jié)石[90]、預(yù)防結(jié)直腸癌[91]、治療年齡相關(guān)性黃斑變性[92]的新型方法和潛在手段。

 

目前，已有一些關(guān)于EGT在體內(nèi)吸收、分布與積累及其代謝的相關(guān)研究[93]。此外，還開展了一些關(guān)于EGT潛在治療功效的臨床研究。例如，一項近期研究顯示，有高度焦慮和睡眠問題的受試者持續(xù)4周每天服用20mg EGT，睡眠困難顯著改善[94]。另一項臨床研究表明，EGT可以作為認知能力下降的預(yù)測性生物標志物[95]。

 

3.3 EGT在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

 

歐洲食品安全局(European Food Safety Authority，EFSA)已評估并聲明，EGT用作嬰幼兒、孕婦和哺乳期婦女營養(yǎng)補充劑是安全的[96]。蘑菇是EGT的主要食用來源，食用含EGT的蘑菇后，EGT可被紅細胞吸收并減弱餐后的甘油三酯應(yīng)答[97]。增加蘑菇的攝入可以降低慢性衰老疾病的發(fā)病率[98]。

 

EGT對肉類顏色的穩(wěn)定和保質(zhì)期延長具有重要作用。在香腸中添加富含EGT的金針菇提取物能有效預(yù)防脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化[99]。EGT對金槍魚肉中高鐵肌紅蛋白的形成具有抑制作用，在牛肉和魚類中添加含EGT的蘑菇提取物，可以控制在冰凍儲存過程中的脂質(zhì)氧化，肉類顏色保持時間明顯得以提升[100]。用富含EGT的殼聚糖涂層處理海鱸，可降低其腐胺、尸胺和組胺等生物胺含量，延長海鱸保質(zhì)期[101]。此外，噴灑EGT水溶液可降低雙孢菇(Agaricus bisporus)采后褐變的程度，從而延長保質(zhì)期[102]。

 

EGT還是一種替代合成黑變病抑制劑的天然成分。含EGT的金針菇提取物可顯著降低蝦血淋巴多酚氧化酶活性和血細胞酚氧化酶原基因的表達，有效預(yù)防蝦蟹在收獲和儲存期的黑變[103-104]。

 

3.4 EGT在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用

 

EGT具有多種皮膚護理功能，已被國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的《已使用化妝品原料目錄(2021年版)》收錄。EGT可應(yīng)用于抗衰老化妝品。一方面，EGT可預(yù)防光老化，通過抑制髓過氧化物酶活性和清除鹵化物來保護紫外線B段誘導(dǎo)的DNA損傷[105]。可見光通過類似于紫外線A段輻射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激機制對人角質(zhì)形成細胞和CHO細胞產(chǎn)生遺傳毒性，EGT有效防止了可見光和紫外線A段輻照引起的DNA損傷[106]。另一方面，EGT可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-1的激活和I型原膠降解[14]，具有對抗氧化應(yīng)激、清除自由基的能力，通過Nrf2途徑促進抗氧化劑的上調(diào)和螯合金屬離子，在防止衰老過程中發(fā)揮著重要作用[107]。

 

基于良好的抗炎功能，EGT可用于皮膚舒緩類化妝品中，應(yīng)對外界刺激而導(dǎo)致的皮膚炎癥。EGT對酪氨酸酶活性也具有一定的抑制作用，是一種非競爭性酪氨酸酶抑制劑。這種抑制作用與其抗氧化活性相關(guān)性較弱，可能與其結(jié)構(gòu)中存在的硫代咪唑環(huán)有關(guān)[108]，這也意味著EGT在美白類化妝品中具有一定的應(yīng)用潛力。

 

4、結(jié)    語

 

EGT已被證明具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)免疫等多種生物學功能，使其在藥品、食品、化妝品等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。目前，EGT研究主要集中在生物合成和在疾病診療、食品、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用。在藥品領(lǐng)域，雖然現(xiàn)有研究顯示EGT具有多種潛在的治療作用，但對其體內(nèi)效應(yīng)及藥效發(fā)揮機制的研究尚不充分，臨床試驗也需進一步開展。蘑菇是EGT的主要食用來源，增加蘑菇攝入有益健康，但飲食中理想的EGT含量尚不明確。在化妝品領(lǐng)域，隨著近年來天然成分和功效化妝品的興起，EGT也成為備受矚目的活性成分。然而，目前EGT相對昂貴的市場價格限制了其在化妝品領(lǐng)域的廣泛使用，這需要研究者進一步優(yōu)化EGT生產(chǎn)過程，尋求經(jīng)濟高效的生產(chǎn)方式。此外，作為皮膚保護劑，EGT在皮膚中的滲透和利用、皮膚保護作用機制以及EGT與其他護膚活性成分之間的協(xié)同效應(yīng)也有待進一步研究和闡明。

 

引用本文

 

劉向前,邱曉鋒,劉忠*.麥角硫因的功能、制備及應(yīng)用研究進展[J].中國食品藥品監(jiān)管,2024(6):116-128.