苏昕峰,文红丽,刘 雄
(西南大学食品科学学院,重庆400715)
辣椒素对胃肠首健康的影响
苏昕峰,文红丽,刘 雄*
(西南大学食品科学学院,重庆400715)
辣椒是重要的香辛料,对人体有重要的生理作用。辣椒主要的辛辣成分是辣椒素,辣椒素药理作用广泛,国内外开展了大量关于辣椒素对胃肠道健康作用方面的研究。本文就辣椒素对胃肠道健康的影响及其机制进行了综述,以期为辣椒素的科学利用提供参考。
辣椒素,胃,肠,健康
辣椒素(capsaicin)分子式为C18H27NO3,化学名称为反-8-甲基-N-香草基-6-壬烯基酰胺,是辣椒中辣味儿的主要成分。中医认为,辣椒味辛、性热,入心、脾二经,有温中散寒、开胃消食的功效,可治寒滞腹痛、呕吐、泻痢等。近年来国内外研究表明,辣椒素药理作用广泛,在镇痛方面具有重要作用,同时具有防治心血管疾病、呼吸系统疾病的作用,还能用于抗癌、减肥,治疗风湿性关节炎、银屑病等[1]。辣椒素是一种酰基化的香草酸同源同系物,所以辣椒素受体被命名为香草酸受体亚型(vanilloid receptor1,VR1)。VR1在背根神经节、三叉神经节中的小型、中型神经细胞表达水平最高,在迷走神经结状神经节、极后区-孤束核也有较高表达[2]。另外在膀胱、子宫、鼻粘膜、呼吸道和结肠等部位都检测出辣椒素受体。VR1参与了体内多项生理活动,可感受伤害性刺激,产生心肌保护、改善膀胱功能、介导细胞凋亡,参与胃肠道消化液分泌,促进胃肠蠕动等[3]。因此,辣椒素对胃肠健康有着重要的影响。
国外对于辣椒素与胃动力的研究比较多,多数报道小剂量的辣椒素可以促进胃动力,大剂量的辣椒素对胃动力可能有抑制作用。Petsche等[3]报道,500nmol/L辣椒素可以显著诱导大鼠胃收缩,5μmol/L辣椒素可以导致胃舒张。Shibata等[4]报道给狗灌胃辣椒素可以在15min内引起胃窦、十二指肠、近端空肠和近端结肠的收缩,且与灌胃辣椒素有计量关系;灌入十二指肠的辣椒素则没有这种收缩反应。Lee等[5]报道人体食管内0.42mg辣椒素可以显著促进胃肠道上部的收缩。Romain 等[6]报道称 10-7~10-6mol/L浓度的辣椒素可以引起大鼠胃底部的舒张作用。Debreceni等[7]报道用13C标记的辛酸在健康人体中的呼吸实验,发现400μg辣椒素可以显著增加胃排空速度(从0.1±0.01到0.139±0.014)、缩短到达胃排空最大速度的时间(从150±18min到 75±12min)、缩短胃排空一半的时间(从112±15min到99 ±14min)。张琴[8]报道辣椒素 1、5、20mg/(kg·d)连续灌胃两周可促进高敏感大鼠的胃核素排空率,并且随着灌胃剂量的增加,促胃排空效应增强。Takeuchi等[9]报道灌胃30mg/kg的辣椒素可以显著抑制大鼠的胃运动。
近年来国内外研究显示,适量辣椒素对胃粘膜有保护作用。Sathyanarayana[10]报道新加坡的中国人患胃溃疡的概率是马来西亚人和印度人的三倍,可能与马来西亚人和印度人吃更多辣椒有关。Kang等[11]报道大鼠灌胃2~5mg辣椒素可以降低酒精造成的胃粘膜损伤;辣椒素、甲氰米胍或二者配合使用都可以促进胃溃疡的修复,但二者配合使用效果不如单独辣椒素的效果[12]。
辣椒素、辣椒素敏感传入神经(capsaicinsensitive sensory neurons,CSSN)及辣椒素受体(VR1)与胃粘膜损伤及修复密切相关。辣椒素敏感神经元胞体能够合成速激肽(tachykinins)、P物质(substance P,SP)、神经激肽A(neurokinin A)等,并向轴突末梢运输这些肽类物质。Holzer[13]报道胃内CSSN通过释放降钙基因肽(calcitonin gen related peptide,CGRP)增加胃粘膜血流量,并通过CGRP介导一系列反应,从而提高胃粘膜抵抗力,维持胃粘膜完整性。在酸诱导胃溃疡中,辣椒素敏感传入神经可能是通过调节CGRP释放的充血反应,促进胃粘膜的酸处理作用,从而治疗胃溃疡[14]。
CSSN中介胃酸和胃粘膜血流的功能活动,对胃粘膜血流的调节作用更为重要。阎长栋等[15]报道以蛋白胨进行胃内灌流后,引起胃酸分泌和胃粘膜血流增多;若以辣椒素使传入神经“去神经”后,减弱胃内蛋白胨引起的胃酸分泌增多效应,胃粘膜血流增加效应也几乎完全消失。Kang等[16]报道表面胃粘膜生长因子通过辣椒素敏感传入神经起到保护胃和胃粘膜的充血作用。Holzer P[17]报道胃粘膜受到迷走神经和脊髓传入神经的支配,当胃粘膜受到有害化学物质刺激时,这些传入神经增加胃粘膜的血流量来保护和修复胃粘膜。
辣椒素对胃酸分泌有一定的影响,多数研究显示小剂量可抑制胃酸分泌,大剂量则可能促进胃酸分泌,也有报道一定剂量的辣椒素对胃酸分泌没有影响。辣椒素可能通过直接刺激中枢、外周辣椒素敏感感觉神经及壁细胞等的辣椒素受体,引起降钙基因相关肽、P物质、神经激肽A、血管活性肠肽等神经递质的释放,参与胃酸分泌的调节。
Raybould等[18]报道在用含10%吐温80的橄榄油灌胃处理7~14d的小鼠中,灌胃1%辣椒素可以降低40%的胃酸分泌。顾洛等[19]报道正常大鼠胃扩张后胃酸排出量增多;去除辣椒素敏感传入神经后,胃酸分泌与对照组没有显著差异;使用NO生物合成阻断剂后,胃扩张引起的胃酸分泌明显降低。Lippe等[20]报道在 pH 为 6 时,32~640μmol/L 的辣椒素对胃酸分泌没有影响;当用五肽促胃酸激素刺激胃酸分泌或pH为3时,辣椒素抑制胃酸分泌;pH为2时,辣椒素对胃酸分泌无显著影响。在辣椒素敏感传入神经被破坏的小鼠中,灌胃辣椒素对胃酸分泌没有影响,这与之前报道的辣椒素对胃粘膜保护作用一致。Gyula Mózsik 等[21]报道1h 内每隔15min,健康人饮用100mL 含有100、200、400、800μg辣椒素的盐溶液,对照组鼻饲同样的盐溶液。结果显示胃酸分泌显著下降并呈剂量关系,半数有效剂量为400μg。Imatake K 等[22]报道辣椒素对基础胃酸分泌量无作用,但可以通过刺激迷走神经使胃酸分泌量增加。高剂量降钙基因相关肽使基础胃酸分泌量增加,并通过刺激迷走神经和贝胆碱两种途径使胃酸分泌增加。低剂量降钙基因相关肽通过刺激迷走神经可以增加胃酸分泌,而不是刺激贝胆碱途径,且对基础胃酸分泌量没有作用。Abdel Salam等[23]报道低剂量的灌胃辣椒素可以抑制胃酸分泌,并呈剂量关系,辣椒素类似物超强辣素也有类似效应。在高剂量辣椒素“去神经”大鼠中,辣椒素和超强辣素没有抑制胃酸分泌。结果证明初级辣椒素敏感传入神经抑制大鼠胃酸分泌,这种抑制作用可能通过神经肽的释放而得到缓解。
Schmidt等[24]报道给29位健康人服用不同浓度的辣椒素,每分钟2.5mL,服用1h或到感觉非常不舒服停止。服用40、200、400μg/mL辣椒素分别在第55、15、10min停止,不适感在 10min内消失。用200μg/mL辣椒素重复实验,出现不适感觉的时间显著缩短。空肠的状态没有改变,但随着灌注位点不同,辣椒素引起的不适逐渐降低。结果表明,辣椒素通过对化学感应器的刺激激活了十二指肠感觉,证明了人体空肠中存在化学感应器。Hammer等[25]报道给健康人灌胃5、10、50μg/mL辣椒素,与对照组相比,空肠对水和电解质的吸收没有显著差别,10μg/mL和50μg/mL的两组产生了腹部痉挛现象。结果表明,辣椒素敏感传入神经对空肠粘膜的生理调控没有影响,但其对化学刺激的反应会引起腹痛。Sandro等[26]报道10μmol/L钌红选择性地阻断辣椒素引起的回肠松弛而对电场刺激和血管活性肠肽无影响,河豚毒素阻碍电场刺激引起的回肠松弛而对辣椒素和血管活性肠肽无影响。可以推论,辣椒素对末端传入神经的激活作用导致血管活性肠肽的释放及回肠的松弛,和动物实验中一样,钌红在人体回肠中也是辣椒素的对抗药。Suresh等[27]报道用 10~500μg辣椒素诱导离体小鼠肠液分泌时,可以看到有82%~88%的辣椒素以低浓度形式被吸收;当辣椒素做成微胶囊时,离体小鼠肠道吸收辣椒素的浓度高些。Amy Jagger等[28]报道用麦芽凝集素-辣根过氧化物酶标记神经节内薄片状末端(IGLEs),未经辣椒素处理的对照组中,IGLEs在十二指肠中最多,空肠次之,回肠中几乎没有;辣椒素处理的大鼠中,IGLEs在小肠所有部位都显著减少。内吸收的辣椒素导致小肠肠肌神经丛迷走神经IGLEs的长时间减少,这与辣椒素诱导的肠道反射的损害作用一致。Barthó等[29]研究表明神经激肽-1和神经激肽-3受体参与了辣椒素引起的回肠收缩作用,可能是通过初级传入神经释放的神经肽参与调节肠肌层的兴奋性起作用。Rita Benko等[30]报道NO合成抑制剂L-硝基精氨酸10-4mol/L可以抑制大鼠远端结肠、人体小肠和盲肠的松弛,辣椒素对结肠组织的松弛作用在TRPV1受体敲除的小鼠中受到强烈抑制,可以推论出NO与辣椒素引起的大鼠和人类肠环肌的松弛作用有关。Hayashi等[31]报道5mg或10mg辣椒素可诱导肠道剧烈的收缩迁移,并导致超过90%神经完整的狗排便。在神经去除的狗中,辣椒素没有引起结肠收缩,但仍可导致30%~40%的狗排便,此结果表明,肠道内辣椒素可以引起肠道强烈的收缩和排便,完整的外部神经支配对结肠运动的连续性是必需的。Prakash等[32]报道用含有0.01%辣椒素的红辣椒3.0%喂养雄性大鼠8周,可以促进空肠微绒毛上酶的活性;电镜扫描发现肠道绒毛外形改变,尤其是微绒毛长度变长、周边增多,表示小肠营养吸收表面积的增加,从而使微量营养素的生物利用率增加。
国内外对辣椒素治疗胃肠道癌症的报道存在较大争议,有的研究认为辣椒素可以抑制肿瘤细胞,也有研究认为辣椒素可以促进肿瘤细胞增生,还有报道称辣椒素对肿瘤细胞没有影响。
Lizbeth等[33]报道在220名食用红辣椒的人和752名不食用红辣椒的人中,前者患胃癌的风险比较高,还发现,高剂量辣椒素摄入组(90~250mg/d)比低剂量组(0~29.9mg/d)患胃癌的风险要高,并且与幽门螺杆菌及其他潜在的胃癌因子无关[34]。辣椒素摄入和幽门螺杆菌对胃癌风险没有显著的关系。
唐志忠等[35]报道辣椒素对胃癌MKN-45细胞有明显的生长抑制及诱导凋亡作用,并呈剂量、时间依赖性,主要通过调节Bax、Bcl-2和C-myc等蛋白的表达来实现。Yang等[36]报道辣椒素以剂量关系的方式降低人体结肠癌细胞的存活性,辣椒素还造成细胞形态学的改变以及DNA的破碎、DNA含量降低、磷脂酰丝氨酸移位,其中磷脂酰丝氨酸的移位标志着细胞凋亡。辣椒素诱导细胞凋亡的机制可能是是半胱天冬酶3(一种主要的细胞凋亡诱导酶)活性增强。辣椒素能明显抑制人结肠癌SW-480细胞生长,诱导细胞凋亡[37],辣椒素诱导 HT-29人体大肠癌细胞死亡的可能途径是过氧化物酶增生因子活化受体(PPAR-gamma)而非香草素受体的介入[38]。但Kang等[39]报道每天用标准饲料或含有 100mg或200mg辣椒素的饲料分别饲喂SD大鼠1、8、24周,结果显示十二指肠和结肠中良性、恶性肿瘤的数量、大小及位置不受辣椒素摄入的影响。也有研究发现,断奶大鼠基础饲料中添加5%的辣椒粉饲喂8周后,虽然大肠、肝和肾没有病理伤害,但味蕾伤害、胃肠管道出现角质化和侵蚀斑;大鼠每天喂食辣椒粉80mg/kg,连续饲喂30d后,小肠和大肠内壁出现肿瘤[40]。饲喂辣椒的大鼠大肠末端和小肠、肝脏和大肠内容物中葡糖苷酸酶活性以及大肠、粪中粘蛋白酶活性增强,这与饲喂1,2-二甲基肼(DMH)有相似现象[41]。增加β-葡糖苷酶活性,会加快葡糖苷酸聚合物的水解,释放出有毒物质;而提高粘蛋白酶活性会加快大肠中有保护肠壁功能的粘液素的水解。喂辣椒素和喂DMH的大鼠大肠上的肿瘤数量都明显高于喂黑胡椒组,且辣椒素和DMH均降低了粪中胆汁酸和中性固醇的排泄量。辣椒素还增加了胆汁酸中胆固醇的含量以及胆固醇与磷脂的比值[42]。一些临床研究表明肠癌与膳食脂肪组成以及肠道中微生物分布、胆汁酸和固醇的组成和含量都存在一定的相关性。在肠道酸性环境中胆汁酸多以钠盐形式存在,部分共轭胆汁酸被解除共轭后被肠道细菌产生的7α-脱羟酶转变成有害的次级胆汁酸,如脱氧胆酸(DCA)和石胆酸(LCA),二者会促进肠癌的发展。
综上所述,辣椒作为世界重要而普遍的香辛料,在我国种植和使用广泛,食用人群众多,开展辣椒食用的安全性和功能性评价研究,有着重要的社会意义和经济价值。目前,国内外关于辣椒素对胃肠道健康的作用效果研究相对较多,但其作用机理方面的研究相对薄弱,尤其是对肠癌的影响及其机理还有待于深入。因此,为了充分发挥辣椒的功能特性,有必要科学评价辣椒素对消化系统的食用安全性和功能性,并对其功能机理展开深入系统地研究。
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Effect of capsaicin on the health of gastrointestinal tract
SU Xin-feng,WEN Hong-li,LIU Xiong*
(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)
As an important spice,the hot pepper has the important physiological function for human.The“hot”mainly dues to capsaicin in the hot pepper.Capsaicin has broad pharmacological effects,lots of researches has been made to explore the effects of capsaicin to the health of gastrointestinal.In order to make better use of capsaicin,this paper summarized the effects that made by capsaicin to gastrointestinal and their mechanisms.
capsaicin;stomach;intestinal;health
TS201.1
A
1002-0306(2011)06-0443-04
2010-08-12 *通讯联系人
苏昕峰(1986-),男,硕士研究生,研究方向:食品化学与营养学。
中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2009B004);国家星火计划项目(2008GA811014)。