矢车菊-3-葡萄糖苷对丙烯酰胺的解毒效果及机制研究

丙烯酰胺（AA）是具有神经毒性、生殖毒性和潜在致癌性的化合物。2002年瑞典科学家首次发现在食品热加工过程中能产生AA，并广泛存在于各类食品中。而目前的控制技术均难以彻底抑制AA的生成，这就意味着人类在日常摄食中会存在持续的AA暴露和潜在的毒性风险。本课题基于"通过食源性组分实现对AA体内毒性的解毒"这一新思路，从果蔬中广泛存在的活性成分花青素入手，以矢车菊-3-葡萄糖苷（Cya-3-Glu）为模式化合物，建立细胞和动物模型，重点研究Cya-3-Glu对AA的代谢途径和致毒途径的影响，对关键酶- - 谷胱甘肽S-转移酶和单加氧酶细胞色素P450 2E1的mRNA及蛋白表达量、活性、结构等进行表征，并对AA、Cya-3-Glu及其代谢产物的变化进行定性定量测定，阐明Cya-3-Glu对AA的解毒机理。课题对于利用食源性成分降低AA危害具有重要的理论价值，对于保护公众健康具有一定的现实意义。

本课题从细胞和动物水平系统研究了矢车菊-3-葡萄糖苷（Cyanidin-3-glucose, Cya-3-glu）对丙烯酰胺（Acrylamide，AA）的毒性干预作用。结果表明: Cya-3-glu能够显著抑制AA和GA引起的MDA-MB-231细胞内活性氧(Reactive oxygen species, ROS)的生成，恢复AA和GA造成的还原型谷胱甘肽(Glutathione, GSH)含量的减少，降低AA和GA引起的谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPx)和谷胱甘肽S转移酶(Glutathione S-transferase, GST)活性，提高GPx1、GST1和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(Gamma-glutamyl cysteine synthase, γ-GCS)的蛋白表达量，抑制细胞色素P450 2E1(Cytochrome P450 2E1, CYP2E1)的蛋白表达水平，减少AA向GA的代谢转化，降低AA的毒性。同时，用50、150、250 mg/kg b.w./day的蓝莓花色苷提取物（Blueberry anthocyanins extract, BAE）连续灌胃小鼠14天，并从第8天起的同时染毒50 mg/kg b.w./day的AA。结果表明：50-250 mg/kg b.w./day的BAE能够抑制AA染毒小鼠肝脏中ROS和丙二醛（Malondialdehyde, MDA）的生成以及GPx酶活性的升高，恢复AA引起超氧化物歧化酶、GST酶活性和GSH含量的降低，提高GPx1、GST1和γ-GCS的蛋白表达量，抑制CYP2E1的蛋白表达，表明BAE能抑制AA引起的小鼠肝脏的氧化应激。其机理可能是花色苷减轻脂质过氧化对抗氧化酶系的损伤，同时还可能通过提升GST和GSH的酶活性和蛋白表达来增进AA的解毒途径，减少AA蓄积，通过抑制CYP2E1的蛋白表达来阻碍AA的致毒途径，从而减轻AA毒性。此外，建立了AA及Cya-3-Glu代谢产物的UPLC-MS/MS定性和定量方法。动物模型的代谢物检测结果表明：250 mg/kg b.w./day的BAE可显著抑制AA及GA与血红蛋白的加和物、与DNA的加和物、以及AA的尿液代谢物含量，支持了所提出的花色苷毒性干预机理。