熊雯宇,何君強(qiáng),黃梓芮,林震山,劉斌,2*
1. 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院(福州 350002);2. 國(guó)家菌草工程技術(shù)研究中心(福州 350002)
肝臟是人體內(nèi)解毒和代謝并且能分解酒精的器官。大多數(shù)非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過肝臟分解,將有毒物質(zhì)代謝為無毒或低毒的物質(zhì)排出體外[1]。造成肝臟受損的原因有很多,如過量的酒精、藥物或其他有毒物質(zhì)等,其受損程度與時(shí)間、劑量、毒性等條件相關(guān)[2]。其中,酒精是最主要因素。近年來,酒精性肝損傷(alcoholic liver disease,ALD)在中國(guó)、美國(guó)和歐洲國(guó)家中發(fā)病率越來越高[3]。ALD的早期癥狀包括胃痛、嘔吐、食欲減退等,嚴(yán)重的ALD最終會(huì)發(fā)展為肝硬化,甚至惡化為肝癌[4]。
研究表明,食藥用菌的活性成分在對(duì)ALD的防護(hù)方面具有巨大潛力,其藥用和食用的安全性也經(jīng)過歷史證實(shí),是我國(guó)保健食品的重要開發(fā)方向。研究發(fā)現(xiàn),食藥用菌對(duì)保肝作用的主要活性成分為黃酮類、多酚類、甾醇類、多糖類、萜類和生物堿類,作用機(jī)制為抗氧化、清除自由基及調(diào)節(jié)脂代謝等[5]。因此,對(duì)ALD的主要發(fā)病機(jī)制和食藥用菌活性成分防護(hù)ALD的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為進(jìn)一步開展ALD的防護(hù)研究工作、開發(fā)新型保肝營(yíng)養(yǎng)功能性食品和生物醫(yī)藥提供參考。
在肝臟中,酒精通過乙醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase,ADH)氧化為乙醛,乙醛通過醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase,ALDH)代謝為乙酸,通過一系列的代謝分解為CO2和H2O排出體外[6]。機(jī)體攝入酒精時(shí),肝臟停止正常的脂肪代謝而進(jìn)行分解酒精。酒精及其代謝物對(duì)肝臟有很強(qiáng)的毒副作用,再加上酒精的代謝物乙醛加合物的形成,從而導(dǎo)致大量肝細(xì)胞死傷引發(fā)肝炎。肝臟受損后長(zhǎng)出大量纖維組織逐漸硬化,最終導(dǎo)致肝硬化。嚴(yán)重的肝硬化后機(jī)體各種能力迅速下降,持續(xù)惡化導(dǎo)致肝臟發(fā)生癌變——肝癌[7]。
圖1 ALD的代謝分解
氧化造成損傷是酒精的主要危害之一,也是ALD發(fā)病的關(guān)鍵靶點(diǎn)。過度飲酒導(dǎo)致血液和肝臟中酒精和乙醛的聚集,肝臟在分解酒精進(jìn)行代謝的過程中會(huì)形成極多的活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)等,致使抗氧化水平有所降低[8]。進(jìn)一步造成過度氧化應(yīng)激生成氧化產(chǎn)物,使抗氧化系統(tǒng)破壞,造成線粒體損傷,導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷和肝功能障礙[9]。酒精代謝引起的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致線粒體依賴性細(xì)胞凋亡,加速ALD的進(jìn)展。在ALD的發(fā)展過程中,線粒體自噬發(fā)揮了對(duì)保護(hù)肝細(xì)胞的重要作用。酒精代謝使線粒體受損后,通過自噬選擇性地去除受損線粒體,從而減少氧化應(yīng)激,防止細(xì)胞死亡[10]。
ALD形成機(jī)制較為復(fù)雜,主要包括脂質(zhì)代謝異常、腸道菌群失衡及乙醇代謝酶紊亂[11]。近年來,人們逐漸認(rèn)為腸道菌群的失調(diào)是某些代謝疾病,特別是肝損傷疾病的重要病理特征[12]。菌群失調(diào)和肝損傷是一個(gè)密切關(guān)聯(lián)、相互作用的惡性循環(huán)過程,長(zhǎng)期過量飲酒會(huì)導(dǎo)致腸道菌群生態(tài)失調(diào),進(jìn)一步加劇肝損傷的病情,這也是慢性ALD致病機(jī)制之一。
抗炎保肝藥物、皮質(zhì)激素、抗肝纖維化藥物等是市場(chǎng)上藥物治療的主要藥物,其治療效果有限,甚至長(zhǎng)期服用容易帶來新的肝損傷[13]。因此,尋找安全、有效、無毒的物質(zhì)替代藥物是當(dāng)務(wù)之急。在大量臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明下,食藥用菌在保肝防護(hù)方面發(fā)揮難以替代的作用。食藥用菌的保肝防護(hù)研究進(jìn)行多年,積累了一定經(jīng)驗(yàn),也成為我國(guó)保肝治療難以取代的重要途徑和方法。但是需深入系統(tǒng)研究和解決如何進(jìn)行最大化利用藥用價(jià)值及最有效安全的治療等問題和更深一步地認(rèn)識(shí)和把握這一領(lǐng)域的理論與應(yīng)用。
據(jù)科學(xué)研究表明,食藥用菌是一類珍貴的佳肴與藥材,具有“一高、二無、三低、四多”的特點(diǎn),即高蛋白、無膽固醇、無淀粉、低糖、低能量、低脂肪、礦物質(zhì)多、氨基酸多、膳食纖維多、維生素多[14-15]。大多數(shù)食藥用菌可作食藥用原料,常為新鮮或干燥的狀態(tài),賦予獨(dú)特的芳香氣味,口味鮮美。富含種類齊全的維持人體健康所必需的營(yíng)養(yǎng)素,具有能夠清除自由基、提高免疫力、改善血液循環(huán)、維持內(nèi)環(huán)境平衡、保肝、健胃、抑制腫瘤等功效[16]。如表1所示,在科學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)食藥用菌含有多糖、多肽、萜類、黃酮、多酚、甾醇和生物堿等具有生物活性的物質(zhì)[17]。
表1 主要食藥用菌的活性成分及其功能作用
大量研究表明,食藥用菌在對(duì)降低高血壓、高膽固醇、保護(hù)肝臟損傷、增強(qiáng)機(jī)體免疫和抑制腫瘤活性力等方面有很大作用[18-19]。石燕玲[20]的研究結(jié)果顯示,靈芝中肽與多糖、三萜類化合物具有抗氧化及保肝作用,能有效抑制羥基自由基和抗磷脂氧化,對(duì)乙醇誘導(dǎo)的肝損傷均有輔助保護(hù)作用;王偉等[21]表示姬松茸、灰樹花、牛肝菌、竹蓀4種珍稀菌的子實(shí)體提取物或深層液態(tài)發(fā)酵液具有抗腫瘤活性、提高機(jī)體免疫力、免疫調(diào)節(jié)活性與抗氧化活性等作用。
研究證實(shí),食藥用菌如香菇、雞腿菇、黑木耳、秀珍菇、云芝、姬松茸、灰樹花、蛹蟲草等[22-23]對(duì)ALD防護(hù)具有良好作用,與其清除自由基的水平、阻止脂質(zhì)過氧化等有關(guān)。研究表明,食藥用菌活性成分作為一種天然產(chǎn)物能有效緩解ALD,能通過多種機(jī)制調(diào)控ALD的發(fā)生和發(fā)展,起到緩解的效果。食藥用菌因其具有很強(qiáng)的抗氧化活性,在治療ALD方面顯現(xiàn)出它們的臨床價(jià)值。食藥用菌的活性成分對(duì)ALD機(jī)體可影響肝臟指標(biāo)和肝臟形態(tài)組織學(xué),改善肝臟功能及乙醇代謝,改善肝臟脂肪代謝與相關(guān)基因的表達(dá),減輕氧化應(yīng)激反應(yīng),具有抗炎護(hù)肝作用,抑制細(xì)胞凋亡。
肝臟指標(biāo)是非常重要的臨床指標(biāo),能夠較好反映肝臟病變的程度。臨床常用的肝功能指標(biāo)主要有丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、極低密度脂蛋白膽固醇(VLDL-C)。過氧化物酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量能夠較好地反映肝臟抗氧化水平。白細(xì)胞介素-6(IL-6)反映肝細(xì)胞炎癥程度,脂多糖(LPS)反映肝細(xì)胞毒性程度。其中,ALT和AST是反映肝細(xì)胞損害最直接和最敏感的指標(biāo),肝細(xì)胞損傷時(shí)肝細(xì)胞膜通透性增加,ALT和AST濃度也升高。SOD通過清除自由基保護(hù)機(jī)體,對(duì)機(jī)體氧化平衡起著重要作用,MDA含量反映肝細(xì)胞損傷程度及治療后肝細(xì)胞修復(fù)情況。在臨床上,這些指標(biāo)對(duì)ALD程度有較好的指示作用。Song等[24]發(fā)現(xiàn)秀珍菇多糖(intracellular mycelium polysaccharides fromPleurotus geesteranus,IMPP)能顯著降低ALD小鼠的TC、TG、LDL-C和VLDL-C水平,提高HDL-C水平,提示IMPP具有改善血脂異常的潛力。張靖[25]通過建立小鼠ALD模型探究牛肝菌和羊肚菌復(fù)合水提取物的肝保護(hù)活性,并制備研發(fā)口服液的工藝配方。對(duì)復(fù)合水提取物進(jìn)行有效成分測(cè)定,檢測(cè)到多糖、還原糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、有機(jī)酸等活性成分。結(jié)果發(fā)現(xiàn),復(fù)合水提取物顯著降低ALT和AST含量,提高M(jìn)DA、TG、SOD含量,表明其不僅可以提高機(jī)體的抗氧化功能,還可改善肝細(xì)胞的損傷程度。
在長(zhǎng)期大量酒精的干預(yù)下,肝臟中脂肪酸的合成與代謝失去穩(wěn)態(tài)平衡,ROS抑制肝細(xì)胞的自噬作用,導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)脂肪酸的大量積累形成脂肪肝。其發(fā)病機(jī)制與絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)等多種因子有關(guān)。MAPK抑制脂肪酸和膽固醇的合成,PPARs調(diào)節(jié)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和氧化及膽固醇的代謝。Ren等[26]研究云芝多糖多肽(polysaccharide peptide,PSP)對(duì)小鼠ALD的預(yù)防作用,PSP的補(bǔ)充降低乙醇誘導(dǎo)的ALT、AST、微量MDA、TC、TG水平和內(nèi)毒素濃度。在機(jī)制上PSP治療上調(diào)乙醇刺激肝內(nèi)AMP活化蛋白激酶(AMPK)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和過氧化物酶體增殖物活化受體α(PPARα)的表達(dá),通過減少脂肪肝發(fā)展過程中的脂質(zhì)積累和減輕內(nèi)毒素介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)改善乙醇誘導(dǎo)的肝脂肪變性和損傷。研究結(jié)果表明PSP有作為膳食補(bǔ)充劑或ALD處方的潛力,為后續(xù)PSP的發(fā)展方向提供理論依據(jù)。
氧化應(yīng)激是指機(jī)體受到酒精刺激時(shí),機(jī)體不能及時(shí)清除代謝產(chǎn)生的過多ROS和RNS等,進(jìn)一步致使氧化還原系統(tǒng)失衡引起氧化應(yīng)激,最終引發(fā)細(xì)胞凋亡和肝臟損傷。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞抵御氧化應(yīng)激的關(guān)鍵通路是Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)-核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)/抗氧化反應(yīng)元件(ARE)[27]。食藥用菌活性成分可以通過調(diào)節(jié)該通路進(jìn)行酒精解毒,同時(shí)調(diào)控抗氧化酶進(jìn)行清除ROS和RNS等有害物質(zhì),增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力,從而減輕氧化應(yīng)激反應(yīng),以達(dá)到治療和預(yù)防ALD的效果。侯若琳[28]通過建立小鼠急性ALD模型,其肝指數(shù)、ALT和AST、CAT、SOD和MDA等指標(biāo)表明黑木耳黑色素可以顯著提高ALD小鼠體內(nèi)的抗氧化能力。研究還明確黑木耳黑色素能夠激活Nrf2信號(hào)通路并增加下游相關(guān)抗氧化酶的表達(dá),為探明其藥理作用機(jī)制提供方向。
有研究表明,酒精大量攝入引起腸道菌群失調(diào),增加腸道通透性,部分腸道中的微生物及代謝產(chǎn)物將通過血液循環(huán)至肝臟,對(duì)肝臟進(jìn)行二次損傷,加重酒精性肝損傷的程度[29]。益生菌可以改善肝損傷疾病,加強(qiáng)免疫力,降低毒物致癌性,預(yù)防肝損傷的惡化。因此,通過采用保肝藥物或益生菌改善或治療腸道菌群失調(diào)狀態(tài)來治療肝損傷疾病受到廣泛關(guān)注。許多動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明,可以通過腸道菌群的調(diào)節(jié)來改善肝損傷疾病[30]。
食藥用菌活性成分通過調(diào)控腸道菌群中菌種結(jié)構(gòu)組成與微生物代謝產(chǎn)物,從而維持腸道微生態(tài)平衡,對(duì)ALD有顯著的防護(hù)效果。隨著檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步,食藥用菌活性成分調(diào)控腸道菌群的作用機(jī)制將進(jìn)行更加系統(tǒng)而深入研究,對(duì)全面了解食藥用菌活性成分藥效物質(zhì)基礎(chǔ),為其在調(diào)節(jié)腸道菌群方面取得新的突破性進(jìn)展,推動(dòng)食藥用菌現(xiàn)代化研究進(jìn)程具有重要意義。
食藥用菌是我國(guó)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)資源,毒副作用小,在肝損傷保護(hù)方面占有極大優(yōu)勢(shì)。探索新的高效低毒的營(yíng)養(yǎng)保健食品及生物醫(yī)藥成為當(dāng)前關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。雖然在體內(nèi)外證實(shí)多種食用菌活性成分可以有效治療ALD,但大多為實(shí)驗(yàn)室研究的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn),對(duì)其毒理學(xué)研究尚未大量展開,也仍無有效藥物上市。對(duì)于食藥用菌活性成分的結(jié)構(gòu)研究較少,大多數(shù)研究只停留在粗提取物、動(dòng)物宏觀生理指標(biāo)上。因此,未來的研究需要進(jìn)一步對(duì)食藥用菌粗提取物進(jìn)行純化,明確發(fā)揮作用的特定組分結(jié)構(gòu)及生物活性的相關(guān)性,同時(shí)需加強(qiáng)在其安全性方面的研究,充分發(fā)掘食藥用菌對(duì)ALD的功效,深入探索其藥理機(jī)制,系統(tǒng)揭示內(nèi)在保護(hù)作用原理,研發(fā)安全有效、作用機(jī)制明確的食藥用菌產(chǎn)品,其ALD臨床治療應(yīng)用價(jià)值日趨顯著。
在技術(shù)進(jìn)步發(fā)展下,運(yùn)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)進(jìn)行天然產(chǎn)物分離純化,食藥用菌對(duì)ALD的防護(hù)作用有望得到更深入研究,這有利于食藥用菌活性成分在防護(hù)ALD作用上得到新突破,對(duì)推動(dòng)食藥用菌現(xiàn)代化研究進(jìn)程具有重要意義。未來研究應(yīng)從多角度,采用多種分析手段對(duì)食藥用菌在保肝方面的應(yīng)用進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià),更深層次地研究臨床問題,才能更全面、更準(zhǔn)確、更精準(zhǔn)地解決相關(guān)科學(xué)問題。