鞣花鞣质肠道代谢产物urolithins研究进展
[摘要] 鞣花鞣质是一类具有诸多生物活性的酚类化合物，近年来研究发现其发挥作用的物质基础与其肠道菌群代谢产物——尿石素密切相关。该研究就近几年国内外关于尿石素的结构特征、类型、分布，以及其改善前列腺、乳腺、结肠相关疾病，抗癌、抗氧化、抗炎等生物活性研究进行了综述，为开发和利用尿石素奠定基础。
[关键词] 尿石素； 代谢产物； 分布； 生物活性
鞣花鞣质（ellagitannins）是六羟基联苯二酸或与六羟基联苯二酸有生源关系的酚羟酸与多元醇（多数是葡萄糖）形成的酯，水解后可产生鞣花酸（逆没食子酸，ellagic acid）。从生源上看，鞣花鞣质结构中的六羟基联苯二甲酰基（hexahydroxydiphenoyl，HHDP）可认为是由2个没食子酸酰基通过CC键连接而成，是毗邻的2，3或4个没食子酰基之间发生脱氢、偶合、重排、环裂、氧化环和等变化形成的[1]。
近年来，鞣花鞣质作为富含羟基的酚类化合物由于其抗氧化，抗病毒，抗炎，雌激素受体拮抗，保护心脏，抑制NO释放，抗癌及神经保护，抑制脂肪酶及α糖苷酶作用的相继发现，其生物活性功能受到广泛的关注[214]。许多食物来源的鞣花鞣质被发现其在结肠部位由肠道菌群代谢转化生成代谢产物尿石素（urolithins）后才被人体吸收。由于糖基单元未水解及脱羟基作用前鞣花鞣质极性非常大，不利于肠壁对酚类化合物吸收，这种转变在吸收过程中显得极为重要。因此，有报道认为尿石素可能是鞣花鞣质在体内发挥生物活性的物质基础[3，5，7]。目前，国内外对尿石素的代谢过程、组织分布及生物活性的报道逐渐增多。基于此，本文就尿石素的结构特征、类型、分布及生物活性等方面进行概述。
1 尿石素的结构特征、类型及分布
1.1 尿石素的结构特征 尿石素作为鞣花鞣质的代谢产物，是鞣花鞣质对应的鞣花酰基经肠道菌群多级代谢后形成的一类总称。一般，进入体内的鞣花鞣质先水解形成鞣花酸，再失去1个内酯环，逐步脱羟基形成尿石素类物质。尿石素从化学结构上归属于苯并香豆素类，羟基个数因代谢途径不同而命名为尿石素A～D（uroAD）及其甲基化尿石素（methyl urolithins），见图1。此外，尿石素还能与葡萄糖醛酸、硫酸等结合形成糖基化或硫酸化尿石素（urolithin glucuronide or urolithin sulphate）。
urolithin M4， M5， M6， M7为尿石素形成的4个中间代谢产物。
1.2 尿石素的类型及分布 自然界中天然尿石素并不常见，它常以硫酸化、糖基化、甲基化等形式分布于人或其他哺乳动物的血、尿、胆汁、粪便及结肠等组织中，其具体的化合物类型及在体内的分布情况见表1。
2 尿石素生物活性研究
近年来，国外有少数学者对尿石素生物活性进行研究，初步发现尿石素对酶（β葡糖糖醛酸酶，β葡糖苷酶，异构酶等）， 细胞色素P450， Wnt Signaling信号通路，氧化应激， LNCaP细胞的生长和凋亡等都具有一定的作用，并且对某些疾病如炎性肠疾病， 结肠癌， 高血脂症， 乳腺癌， 前列腺癌等都有不同程度的改善。尿石素对神经细胞保护作用亦有少数报道[25]。以下将对其生物活性方面做简要阐述。
2.1 前列腺疾病相关研究 前列腺癌是男性泌尿生殖系统常见癌症之一。大部分前列腺癌发病机制与雄激素相关且在初期治疗时常为雄激素消融法。但许多癌症病人在后期出现对雄性激素耐药，最后导致病灶恶化，转移，最终导致死亡。因此从天然产物中寻找抗前列腺癌活性的物质显得尤为重要。尿石素由于其结构中具有3个折线型并合的六元环（其中1个为不饱和内酯环），在结构上与甾体化合物具有相似性。而随后的报道也证实了其抗前列腺癌的活性。细胞色素P450酶系中的CYP1B1是公认的前列腺癌化疗靶标，若化合物对CYP1B1活力具有抑制作用，可以说明其对Ⅰ～Ⅲ期（起始，进展，药物耐受）前列腺癌具有改善作用。SASHI等采用一种重组CYP1B1相关的EROD实验方法考察石榴中鞣花鞣质及其代谢产物尿石素对CYP1B1的抑制作用[26]。结果显示uroA在实验中是一种对CYP1B1相关的EROD有效抑制剂，且活性较uroB强。作者随后考察了尿石素在前列腺癌细胞系22Rv1中对TCDD（2，3，7，8tetrachlorodibenzopdioxin）诱导的CYP1抑制活性。结果表明uroA， uroB， uroC及8Omethyl uroA， 8，9dimethyl uroC对CYP1介导的EROD均有抑制作用。同时中性红实验结果提示uroC， 8Omethyl uroA和8，9dimethyl uroC的细胞毒性与其上述活性中IC50密切相关。在细胞摄取实验中作者发现经过代谢后的产物尿石素较其母体化合物吸收增加近5倍。Western blots实验也证明尿石素可能干扰CYP1B1蛋白的表达，从而起到对前列腺癌细胞的抑制作用。
柳叶菜Epelobium hirsutum L.一直被用于治疗前列腺相关疾病，Magdalena等[27]研究了柳叶菜提取物对前列腺癌细胞（LNCaP）的抗增殖作用及对前列腺特异性抗原（PSA）的分泌影响，结果显示提取物作用于LNCaP细胞的半数抑制率IC50仅为35 mg·L-1，细胞分泌的PSA从（325.6±25.3） μg·L-1减少到90 μg·L-1。为了证明提取物中是何种物质在发挥作用，作者对比了提取物中单体及鞣质成分代谢产物uroC对LNCaP细胞的作用，发现uroC能显著抑制细胞的增殖[IC50=（35.2±3.7）μmol·L-1]，同时能显著减少PSA[降至（27.9±3.3）μmol·L-1]和精氨酸的分泌，说明柳叶菜对前列腺癌的作用很可能与鞣花鞣质代谢产物有关。
药物对细胞的抑制作用往往通过干预其细胞周期或促进凋亡来实现，所以研究其对细胞周期和凋亡的影响很重要。Roberto等[28]考察鞣花酸（EA）和uroA对前列腺癌细胞（DU154和PC3）的细胞增殖、细胞周期及凋亡的影响。结果显示两者均能抑制2种细胞增殖，且EA抑制作用较uroA强；EA诱导细胞周期停滞在与细胞中后期蛋白B1和D1水平有关的S期，而uroA诱导细胞G2/M期停滞，并增加细胞周期蛋白B1和磷酸化cdc2的水平，暗示细胞周期B1和cdc2激酶复合物可能失活。EA可诱导2种细胞凋亡，而uroA只能不太显著的诱导DU145细胞凋亡，对PC3细胞无此作用。说明鞣花酸和uroA 通过控制细胞周期和凋亡协同抑制雌激素非依耐性前列腺癌细胞增殖。随后，CLAUDIA等[29]通过基因组分析，发现uroA可以诱导前列腺癌细胞中P21（一种细胞周期停滞感应器）上调，进一步验证了其抑制前列腺癌细胞作用的机制。