姜黃素提高PC12細(xì)胞的抗氧化能力

肖寶平，陳 露，曾 珺，劉靜雯，李 健，李桂玲,*

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建 廈門 361021；2.廈門市海洋功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361021；3.福建省海洋功能食品工程技術(shù)研究中心，福建 廈門 361021）

姜黃素是從姜科植物根莖中分離的一種天然多酚，是咖喱粉的重要成分，被世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織列為食品添加劑，并且是被廣泛應(yīng)用的天然活性物質(zhì)之一[1]。作為一種食品添加劑，姜黃素還具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗糖尿病等多種功能[2-4]。因副作用小、價(jià)格低且容易獲得，姜黃素在食品營養(yǎng)及醫(yī)藥方面的重要性逐漸凸顯，其抗氧化作用也成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。

氧化應(yīng)激是過氧化物和抗氧化劑之間的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)，因分子氧自由基或活性氧（reactive oxygen species，ROS）及其代謝物增加或抗氧化機(jī)制減弱引起[5]。自由基清除速率減緩會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)ROS堆積或機(jī)體抗氧化能力減弱，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，造成核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等生物分子的損傷，進(jìn)而可能導(dǎo)致心血管疾病、阿爾茨海默癥和帕金森病等多種慢性疾病的發(fā)生與發(fā)展[6-7]。有報(bào)道顯示，姜黃素能夠增加阿爾茨海默癥模型鼠的海馬神經(jīng)元突觸數(shù)量，保護(hù)神經(jīng)組織。Chandra等的流行病學(xué)研究表明，經(jīng)常食用姜黃素的印度人患阿爾茨海默癥發(fā)病率比美國人要低得多[8]。姜黃素的抗氧化作用可能有兩種途徑：一是因其具有酚羥基結(jié)構(gòu)，可作為ROS的清除劑，中和環(huán)境中多余的ROS；二是作為抗氧化信號的誘導(dǎo)劑，通過增強(qiáng)抗氧化酶活力，下調(diào)氧化蛋白和脂質(zhì)自由基的水平，增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化防御系統(tǒng)[9-10]。姜黃素清除ROS的作用涉及多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[11-12]，但具體的作用靶點(diǎn)仍有待進(jìn)一步研究。

研究氧化應(yīng)激和抗氧化作用的方法有化學(xué)實(shí)驗(yàn)法、細(xì)胞模型法和動(dòng)物模型法等，針對不同的研究目的，可選擇不同細(xì)胞模型、動(dòng)物模型以及應(yīng)激源作為研究對象[13]。本實(shí)驗(yàn)以大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤（pheochromocytoma，PC12）細(xì)胞為模型探究姜黃素的抗氧化作用。PC12細(xì)胞是大鼠腎上腺髓質(zhì)瘤經(jīng)輻射衍生出的神經(jīng)元前體細(xì)胞系[14]，具有易獲得、可傳代和快速增殖的特點(diǎn)，且有神經(jīng)元的形態(tài)和生理功能；因此被廣泛用作神經(jīng)細(xì)胞生理、病理及藥理相關(guān)研究的細(xì)胞模型[15-16]。PC12細(xì)胞存在未分化、低分化和高分化3 種分化類型。未分化的PC12細(xì)胞未生長出神經(jīng)突起或形成神經(jīng)突觸，但具有分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞的潛能，細(xì)胞形態(tài)呈圓形或多角形、易團(tuán)聚，經(jīng)神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)可轉(zhuǎn)為低分化或高分化PC12細(xì)胞；低分化PC12細(xì)胞貼壁性增強(qiáng)，表現(xiàn)為多邊形、初步形成突起；高分化PC12細(xì)胞形成明顯的突起，具備神經(jīng)元的細(xì)胞形態(tài)。隨分化程度的提高，PC12細(xì)胞突起數(shù)量增加，并緊密連接交織成網(wǎng)絡(luò)，類神經(jīng)特性增強(qiáng)，對藥物的敏感差異程度加劇[17-18]。眾多研究表明，PC12細(xì)胞是研究抗氧化作用的合適模型。近年來研究者們以PC12細(xì)胞為對象，通過H2O2或其他誘導(dǎo)劑建立氧化應(yīng)激或各種神經(jīng)退行性疾病細(xì)胞模型，探討氧化應(yīng)激損傷及抗氧化劑的保護(hù)機(jī)制。李盡文等發(fā)現(xiàn)姜黃素對H2O2誘導(dǎo)PC12細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷具有保護(hù)作用[19]。郭勇等利用PC12細(xì)胞研究長白山核桃源五肽對H2O2誘導(dǎo)的氧化損傷的保護(hù)作用及機(jī)理[20]。Bao Dengke等用PC12細(xì)胞研究槲皮素對氧化應(yīng)激的影響[21]。

然而，上述研究均未指明PC12細(xì)胞的分化程度，也未涉及細(xì)胞的分化狀態(tài)與氧化應(yīng)激的關(guān)系。食源性抗氧化劑對不同分化程度PC12細(xì)胞的抗氧化能力影響還有待研究。因此，本實(shí)驗(yàn)分別以高分化、低分化PC12細(xì)胞為研究對象，探究姜黃素對不同分化狀態(tài)的PC12細(xì)胞抗氧化能力的影響及可能的機(jī)理，為其作為食源性抗氧化劑的開發(fā)應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低分化和高分化PC12細(xì)胞均購于中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞庫。

姜黃素 美國Sigma公司；RPMI-1640培養(yǎng)基、磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）、雙抗美國Hyclone公司；胎牛血清（fetal bovine serum，F(xiàn)BS）澳洲Gemini公司；胰蛋白酶、Optin-MEM無血清培養(yǎng)基美國Gibco公司；噻唑藍(lán)（3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide，MTT） 南京奧多福尼生物科技有限公司；二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO） 美國Amresco公司；RNAiso Plus總RNA提取試劑盒、SYBR Premix ExTaqII熒光定量試劑盒 日本Takara公司；總抗氧化能力（total antioxidant capacity，T-AOC）檢測試劑盒、BCA蛋白濃度測定試劑盒、過氧化氫酶（catalase，CAT）、ROS測定試劑盒 上海碧云天生物技術(shù)有限公司；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）測定試劑盒 南京建成生物工程研究所；GoScriptTMReverse Transcription System、RQ1 RNase-Free DNase 美國Promega公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Forma 3111型CO2恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱 美國Thermo公司；SG-403生物安全柜 美國Baker公司；Synergy HIMF型多功能酶標(biāo)儀 美國BioTek公司；MDF-u3386S超低溫冰箱 日本松下健康醫(yī)療器械有限公司；5810R高速冷凍離心機(jī)、Mastercycler nexus梯度聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）儀 德國Eppendorf公司；ABI7300實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀 美國Applied Biosystems公司。

1.3 方法

1.3.1 細(xì)胞培養(yǎng)

采用體積分?jǐn)?shù)為10% FBS和1%雙抗（青霉素、鏈霉素）的改良型1640完全培養(yǎng)基，在37 ℃、相對濕度5% CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中連續(xù)培養(yǎng)。

1.3.2 細(xì)胞相對增殖率測定

采用MTT法測定姜黃素處理后PC12細(xì)胞的相對增殖率，確定姜黃素的作用濃度。取對數(shù)生長期細(xì)胞制成1×105個(gè)/mL單細(xì)胞懸液，每孔100 μL接種于96 孔板中，于培養(yǎng)箱中過夜培養(yǎng)后棄培養(yǎng)基，每孔加入100 μL不同質(zhì)量濃度的姜黃素進(jìn)行處理。以DMSO為陰性對照，并設(shè)置空白對照（不作任何處理）。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后每孔加入100 μL質(zhì)量濃度0.5 mg/mL的MTT培養(yǎng)基溶液，孵育4 h后加入150 μL DMSO，振蕩10 min，在多功能酶標(biāo)儀上測定OD490nm，每個(gè)樣品至少做6 次重復(fù)。其中本底值記為OD0，空白對照記為OD1，實(shí)驗(yàn)樣品記為OD2，樣品組細(xì)胞相對增殖率按下式計(jì)算。

1.3.3 細(xì)胞總抗氧化能力的測定

根據(jù)Roberta等的2,2'-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽（2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid，ABTS）法[22]和Benzie等的鐵離子還原/抗氧化能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）法[23]測定細(xì)胞T-AOC。

ABTS法：ABTS在二硫酸鉀的作用下轉(zhuǎn)化成綠色的ABTS陽離子自由基，其在734 nm波長處有最大吸收?？寡趸瘎?huì)抑制ABTS向ABTS陽離子自由基的轉(zhuǎn)變，通過吸光度的測定可計(jì)算出樣品的ABTS陽離子自由基清除能力，以此表征T-AOC。

FRAP法：酸性條件下，抗氧化劑可以還原鐵三吡啶基三嗪絡(luò)合物（ferric-tripyridyltriazine，F(xiàn)e3+-TPTZ）產(chǎn)生藍(lán)色的Fe2+-TPTZ，其在592 nm波長處有強(qiáng)吸收，通過吸光度的測定計(jì)算出樣品的FRAP，以此表征T-AOC。具體操作為：將對數(shù)生長期的細(xì)胞每孔接種約2×106個(gè)于6 孔板中，于培養(yǎng)箱中過夜培養(yǎng)后加入2 mL不同質(zhì)量濃度的姜黃素培養(yǎng)基進(jìn)行處理，以DMSO為對照，繼續(xù)培養(yǎng)24 h后收集細(xì)胞并提取總蛋白，然后按照ABTS法和FRAP法試劑盒說明書進(jìn)行檢測。

1.3.4 活性氧水平的測定

根據(jù)Liu Mengxi等的DCFH-DA探針法[24]測定胞內(nèi)ROS水平。即細(xì)胞用10 μmol/L的DCFH-DA探針原位標(biāo)記30 min，后用無血清培養(yǎng)基清洗殘余探針，將細(xì)胞收集并重懸于無血清培養(yǎng)基中，使用酶標(biāo)儀在激發(fā)波長488 nm、發(fā)射波長525 nm處測定熒光強(qiáng)度。

1.3.5 細(xì)胞抗氧化酶活力的測定

將對數(shù)生長期的細(xì)胞每孔接種約2×106個(gè)于6 孔板中，于培養(yǎng)箱中過夜培養(yǎng)后加入2 mL不同質(zhì)量濃度的姜黃素培養(yǎng)基進(jìn)行處理，以DMSO為對照，繼續(xù)培養(yǎng)24 h后收集細(xì)胞并提取總蛋白。

酶活力的測定分別按照SOD、CAT和GSH-Px試劑盒說明書進(jìn)行操作。

1.3.6 細(xì)胞抗氧化酶基因表達(dá)水平的測定

采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法檢測細(xì)胞抗氧化酶基因表達(dá)水平。用RNAiso Plus試劑盒提取總RNA，用GoScriptTMReverse Transcription System進(jìn)行隨機(jī)引物反轉(zhuǎn)錄，最后用SYBR Premix ExTaqII試劑盒進(jìn)行PCR檢測，實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物序列見表1。采用2－ΔΔCt法計(jì)算mRNA的相對表達(dá)量，其中ΔΔCt＝ΔCt（實(shí)驗(yàn)樣品）－ΔCt（對照），ΔCt＝Ct（目的基因）－Ct（GAPDH）。

表1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物序列Table 1 Sequences of primers used for real-time quantitative PCR

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 姜黃素對PC12細(xì)胞相對增殖率的影響

PC12細(xì)胞存在未分化、低分化和高分化3 種類型。未分化的PC12細(xì)胞未生長出神經(jīng)突起，而分化的PC12細(xì)胞突起增加并緊密連接交織成網(wǎng)絡(luò)，更具神經(jīng)元細(xì)胞的特性。如圖1所示，處理24 h后，姜黃素對不同分化程度PC12細(xì)胞相對增殖率的影響不同。低分化PC12細(xì)胞在姜黃素作用濃度小于20 μmol/L時(shí)，細(xì)胞相對增殖率沒有顯著性變化（P＞0.05）；濃度大于等于20 μmol/L時(shí)，細(xì)胞相對增殖率顯著下降（P＜0.05，P＜0.01）。而高分化P12細(xì)胞在姜黃素濃度為10 μmol/L時(shí)增殖受到一定抑制，但大部分細(xì)胞生長正常；濃度為20 μmol/L時(shí)，細(xì)胞相對增殖率下降約60%，大量細(xì)胞死亡。20 μmol/L的姜黃素對低分化PC12細(xì)胞、10 μmol/L的姜黃素對高分化PC12細(xì)胞增殖均有一定的抑制作用，細(xì)胞相對增殖率下降小于20%，大部分細(xì)胞生長正常，且細(xì)胞可能仍有一定的應(yīng)激反應(yīng)能力。因此，后續(xù)研究中，低分化PC12細(xì)胞的姜黃素作用濃度選擇5、10 μmol/L和20 μmol/L，高分化PC12細(xì)胞的姜黃素作用濃度選擇2.5、5 μmol/L和10 μmol/L。

圖1 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞相對增殖率的影響Fig.1 Effects of different concentrations of curcumin on the relative proliferation rate of PC12 cells

2.2 姜黃素對PC12細(xì)胞總抗氧化能力的影響

ABTS法檢測結(jié)果如圖2所示，經(jīng)姜黃素處理24 h后，低分化PC12細(xì)胞的T-AOC隨姜黃素濃度的提高而顯著增強(qiáng)（P＜0.05）；而高分化PC12細(xì)胞在低濃度姜黃素作用后T-AOC變化不大，僅在10 μmol/L姜黃素處理后，胞內(nèi)T-AOC才顯著提高約30%（P＜0.05）。

FRAP法檢測結(jié)果如圖3所示，經(jīng)姜黃素處理24 h后，低分化PC12細(xì)胞的T-AOC增強(qiáng)，在20 μmol/L濃度下極顯著提高了約50%（P＜0.01）；而高分化PC12細(xì)胞僅在10 μmol/L姜黃素處理后，胞內(nèi)的T-AOC極顯著提高了約25%（P＜0.01），這與ABTS法檢測結(jié)果類似。結(jié)果表明，不同分化類型的細(xì)胞對姜黃素的敏感度不同。雖然10 μmol/L姜黃素對高分化PC12細(xì)胞增殖有一定的抑制，但其均能顯著增強(qiáng)低、高分化PC12細(xì)胞的T-AOC（P＜0.05，P＜0.01）。

圖2 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞T-AOC的影響（ABTS陽離子自由基清除能力）Fig.2 Effect of curcumin at different concentrations on T-AOC (ABTS cation radical scavenging capacity) of PC12 cells

圖3 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞T-AOC的影響（FRAP）Fig.3 Effect of curcumin at different concentrations on T-AOC (FRAP) of PC12 cells

2.3 姜黃素對PC12細(xì)胞活性氧水平的影響

細(xì)胞內(nèi)ROS堆積，可能使氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡并產(chǎn)生氧化應(yīng)激。如圖4所示，低分化細(xì)胞經(jīng)5 μmol/L及10 μmol/L姜黃素處理24 h后，胞內(nèi)ROS水平均極顯著下調(diào)了約30%（P＜0.01），經(jīng)20 μmol/L姜黃素處理后熒光強(qiáng)度極顯著下降了約50%（P＜0.01）；高分化細(xì)胞經(jīng)5 μmol/L和10 μmol/L姜黃素處理后，ROS水平分別極顯著下調(diào)了約20%和40%（P＜0.01），且ROS下調(diào)水平與姜黃素濃度成正比。

圖4 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞ROS水平的影響Fig.4 Effect of curcumin at different concentrations on ROS level in PC12 cells

2.4 姜黃素對PC12細(xì)胞抗氧化酶活力的影響

圖5 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞抗氧化酶活力的影響Fig.5 Effect of curcumin at different concentrations on antioxidant enzyme activities in PC12 cells

姜黃素可通過激活細(xì)胞內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)來清除過量的ROS。細(xì)胞主要抗氧化物酶（SOD、CAT和GSH-Px）的活力可作為研究機(jī)體自由基清除能力的有效指標(biāo)。如圖5所示，低分化P12細(xì)胞經(jīng)姜黃素處理24 h后，SOD相對活力顯著上升（P＜0.05），且酶活力變化與姜黃素濃度成正比，而CAT和GSH-Px活力僅在高濃度姜黃素（20 μmol/L）作用下顯著上升（P＜0.05）；高分化PC12細(xì)胞中，3 種酶的活力僅在10 μmol/L姜黃素作用下顯著上升（P＜0.05，P＜0.01），低濃度姜黃素對酶的活力基本沒有影響（P＞0.05）。因此，一定濃度的姜黃素能提高PC12細(xì)胞SOD、CAT和GSH-Px的活力，但它對不同抗氧化酶的作用有差異，且不同分化程度細(xì)胞對姜黃素的敏感度也不同。

2.5 姜黃素對PC12細(xì)胞抗氧化酶基因表達(dá)水平的影響

圖6 不同濃度姜黃素對PC12細(xì)胞抗氧化酶基因表達(dá)水平的影響Fig.6 Effect of curcumin at different concentrations on antioxidant enzyme gene expression level in PC12 cells

如圖6所示，經(jīng)姜黃素處理24 h后，低分化、高分化P12細(xì)胞內(nèi)3 種抗氧化酶基因SOD-2、CAT、GPX-1的mRNA相對表達(dá)水平上調(diào)。特別是在高濃度姜黃素作用下（低分化細(xì)胞20 μmol/L、高分化細(xì)胞10 μmol/L），低分化細(xì)胞內(nèi)CAT的mRNA表達(dá)水平極顯著上調(diào)了約1 倍（P＜0.01）；而高分化細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶基因表達(dá)水平上調(diào)更為顯著。這一結(jié)果與抗氧化酶活力上升的趨勢一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，姜黃素不僅可以提高抗氧化酶的活力，還可以上調(diào)抗氧化酶的表達(dá)水平。

3 討 論

ROS在生物系統(tǒng)中起著雙重作用。低水平的ROS能參與細(xì)胞存活信號的調(diào)節(jié)，高水平的ROS會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)引起氧化損傷甚至導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，這往往是細(xì)胞氧化損傷的主要原因[25-26]。正常狀態(tài)下，機(jī)體中產(chǎn)生和清除ROS的速率處于動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)機(jī)體內(nèi)自由基含量增加或抗氧化酶系統(tǒng)動(dòng)力不足以清除多余的自由基時(shí)，這種動(dòng)態(tài)平衡被打破，從而引發(fā)機(jī)體內(nèi)的氧化應(yīng)激[27]。氧化應(yīng)激可能會(huì)削弱內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)，增加細(xì)胞的氧化損傷，而抗氧化劑可降低細(xì)胞內(nèi)ROS和氧化應(yīng)激水平[28]。氧化應(yīng)激的整體評估包括總氧化應(yīng)激和T-AOC[29]，一個(gè)體系內(nèi)的各種抗氧化大分子、小分子和酶的總水平反映該體系的T-AOC。因此，可通過檢測胞內(nèi)T-AOC與ROS水平等評價(jià)抗氧化劑的作用效果。測定細(xì)胞、組織、血漿和其他各種體液中T-AOC的常用方法有ABTS法和FRAP法等。ABTS法通過測定被檢測物的ABTS陽離子自由基清除能力表征T-AOC；FRAP法通過測定被檢測物將Fe3+還原為Fe2+的能力表征T-AOC，ABTS法與FRAP法在結(jié)果上具有較好的相關(guān)性與一致性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一定濃度的姜黃素能顯著提高低分化和高分化PC12細(xì)胞的ABTS陽離子自由基清除能力及FRAP，同時(shí)顯著降低細(xì)胞中ROS水平，且降低水平與姜黃素呈濃度依賴關(guān)系，說明姜黃素在PC12細(xì)胞中具有抗氧化功能。這與已報(bào)道的姜黃素清除ROS自由基、抑制脂質(zhì)過氧化等的作用一致[30]。此外，鐘宇等發(fā)現(xiàn)姜黃素可通過清除ROS自由基，改善HT29細(xì)胞線粒體功能，對細(xì)胞氧化損傷起保護(hù)作用[31]。Fu Xiaoyan等研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過抑制ROS的過量產(chǎn)生，調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶和蛋白激酶B途徑，減弱由H2O2引起的PC12細(xì)胞半胱天冬酶激活、多聚ADP-核糖聚合酶裂解和線粒體功能障礙[32]。

PC12細(xì)胞是研究抗氧化作用很好的細(xì)胞模型。未分化PC12細(xì)胞具有分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞的潛能，對由各種物質(zhì)引起的毒性較敏感，常用于研究物質(zhì)的神經(jīng)元毒性[33-34]；低分化PC12細(xì)胞貼壁性增強(qiáng)，突起初步形成；高分化PCI2細(xì)胞形成明顯的突起，具備神經(jīng)元的細(xì)胞形態(tài)，常用于建立帕金森疾病和阿爾茨海默病模型[35-36]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，姜黃素對不同分化類型PC12細(xì)胞有不同的影響。這可能與不同分化程度的PC12細(xì)胞反映慢性疾病的不同進(jìn)展程度、對氧化應(yīng)激的抵抗能力不同相關(guān)。高、低分化PC12細(xì)胞對姜黃素的敏感程度不同，高分化細(xì)胞更為敏感，如10 μmol/L姜黃素處理24 h后，低分化細(xì)胞相對增殖率沒有變化，高分化細(xì)胞雖然大部分形態(tài)正常，但增殖受到一定抑制；該濃度姜黃素處理后，高、低分化PC12細(xì)胞的T-AOC均顯著增強(qiáng)，ROS水平顯著下調(diào)。這可能是由于細(xì)胞在姜黃素作用初期增殖受到一定影響，但大部分細(xì)胞仍顯示正常狀態(tài)，隨后細(xì)胞的應(yīng)激系統(tǒng)被激活，T-AOC增強(qiáng)。因此，一定濃度的姜黃素在PC12細(xì)胞中可發(fā)揮抗氧化特性。

細(xì)胞可通過內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)調(diào)節(jié)抗氧化酶活力和抗氧化物濃度以抵消氧化損傷[37]。細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)分為酶抗氧化系統(tǒng)和非酶抗氧化系統(tǒng)：酶抗氧化系統(tǒng)主要包括SOD、CAT、GSH-Px、谷胱甘肽還原酶等；非酶抗氧化系統(tǒng)包括GSH、VC、尿酸等。姜黃素能通過調(diào)節(jié)抗氧化酶活力發(fā)揮其生物學(xué)功能。如歐海龍等發(fā)現(xiàn)喂食姜黃素的果蠅壽命發(fā)生不同程度的延長，這與SOD、CAT等酶活力增強(qiáng)有關(guān)，提示姜黃素可通過提高機(jī)體抗氧化酶活力延緩衰老[38]。而Yang Bobo等發(fā)現(xiàn)姜黃素可以緩解甲基汞誘導(dǎo)的原代大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞的氧化應(yīng)激和細(xì)胞損傷，且能夠使CAT和GSH-Px活力提高[39]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)姜黃素在高濃度（低分化細(xì)胞20 μmol/L、高分化細(xì)胞10 μmol/L）下處理PC12細(xì)胞時(shí)抗氧化酶活力顯著提高，說明細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化酶系統(tǒng)得到增強(qiáng)，而此時(shí)細(xì)胞活力已下降，原因可能是高濃度姜黃素對細(xì)胞有一定刺激，導(dǎo)致細(xì)胞增殖受到抑制，并因此激活了細(xì)胞的抗氧化防御系統(tǒng)，使其自由基清除能力也相應(yīng)增強(qiáng)。

線粒體是產(chǎn)生和消除ROS的主要場所，對于氧化應(yīng)激的影響較敏感。線粒體中存在大量抗氧化酶，保護(hù)線粒體的氧化還原平衡，因此線粒體的功能與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[40]?；虮磉_(dá)調(diào)控是影響抗氧化酶的重要因素。SOD基因常與金屬離子結(jié)合，以SOD-1、SOD-2和SOD-33 種形式分別存在于細(xì)胞質(zhì)、線粒體和細(xì)胞外，其中SOD-2編碼Mn-SOD，是線粒體的主要抗氧化酶基因[41]。CAT基因具有高效性，其基因的多態(tài)性與癌癥和代謝性疾病相關(guān)[42]。GPX基因有8 種類型，GPX-1編碼含量最豐富的硒氧化酶，幾乎存在于所有組織中，且具有多態(tài)性[43]。SOD-2、CAT和GPX-1均能編碼線粒體抗氧化酶。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)姜黃素能促進(jìn)其表達(dá)，與其對這3 種酶活力的調(diào)節(jié)相似，說明姜黃素可能通過增強(qiáng)抗氧化酶活力，上調(diào)酶的表達(dá)來增強(qiáng)自由基清除能力，維持線粒體的氧化還原平衡，增強(qiáng)PC12細(xì)胞的抗氧化能力。

綜上，姜黃素可能通過增強(qiáng)胞內(nèi)抗氧化酶（SOD、CAT和GSH-Px）活力及上調(diào)其基因的表達(dá)來增強(qiáng)PC12細(xì)胞的T-AOC，下調(diào)胞內(nèi)ROS水平，促進(jìn)細(xì)胞的氧化還原平衡。姜黃素可能通過改善線粒體的功能及激活細(xì)胞的抗氧化防御系統(tǒng)，對細(xì)胞起保護(hù)作用。此外，姜黃素對不同分化類型的PC12細(xì)胞有不同影響，提示其可能對不同進(jìn)程的慢性疾病有不同的保護(hù)能力。姜黃素的生物活性及對線粒體的調(diào)節(jié)機(jī)制還有待進(jìn)一步研究，如對線粒體膜電位、氧化磷酸化等功能的調(diào)節(jié)，以及對線粒體生物合成的影響。姜黃素抗氧化機(jī)制的解決將有助于其作為食源性抗氧化劑的開發(fā)應(yīng)用，并為氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的預(yù)防與治療提供理論依據(jù)。