槟榔提取物的生物活性研究进展

易书瀚，李珂，2，3，杨靖，郭亦晨，王远亮，2，3，*

（1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128；3.国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南长沙410128）

槟榔（Areca catechu L）是一种重要的商业性种植作物，中国主要种植在海南、云南及台湾等地区。同时槟榔也是中药材中的一种，在南方将果实制作成一种咀嚼食品[1]。槟榔有驱散腹腔内积液和去除体内寄生虫等作用[2]。但是大量食用不但使人产生依赖性，还可能导致口腔黏膜下纤维化、口腔扁平苔藓、口腔白斑以及口腔癌等疾病[3]。并可能伴随有恶心、呕吐等症状。

大量嚼食槟榔之所以会引起不同的生理结果，主要是因为槟榔中含有多种活性成分和代谢产物。这些物质包括槟榔生物碱、鞣质、特异性亚硝胺、多酚类物质和活性氧等[4]。近年来国内、外众多学者对槟榔的生理活性褒贬不一。因此本文就槟榔提取物的生理活性研究进展作一综述。

1 槟榔生物活性成分

槟榔中含有多种不同的生理活性成分，如槟榔生物碱、多酚类、鞣质、氨基酸、脂肪酸、槟榔红色素、多糖以及皂苷等[5]。通过超高效液相色谱-串联四级杆质谱（Ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UHPLC-MS/MS）检测槟榔水提液中的成分，共鉴定出13个化合物，其中包括了槟榔碱、槟榔次碱、槟榔副碱、去甲槟榔碱、去甲槟榔次碱、异去甲槟榔次碱和3-哌啶甲酸甲酯7个生物碱类成分，3个酚类成分为儿茶素、表儿茶素和原花青素B2和3个氨基酸类成分缬氨酸、酪氨酸和色氨酸[6]。其中槟榔种子中含总生物碱0.3%～0.6%，含鞣质15%[7]，含脂肪约14%，主要为月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕桐酸、油酸、亚油酸、辛酸、癸酸等。同时槟榔中含有一定量的微量元素，包括铁（Fe）、铜（Cu）、锰（Mn）、锌（Zn）和常量矿质元素钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）[8]。

2 槟榔的生物活性功效

槟榔的药理活性研究表明，槟榔具有抑制细菌真菌、抑制病毒蛋白活性、抗老化、清除自由基、抗抑郁、减少动脉粥样硬化、降低胆固醇、抗血栓等作用[9-10]。表1总结了槟榔提取物的生物活性功效。

表1 槟榔主要生物活性功效Table 1 Main biological activity of areca nut

2.1 抗菌和抗病毒作用

黄玉林等采用索氏抽取法提取两种槟榔仁，通过圆形滤纸片法初步评价槟榔提取物的抑菌活性，同时用2倍稀释平板法确定20%为其最低抑菌浓度，且对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）有很好的抗菌作用[11]。张兴等采用滤纸片琼脂扩散法测定了槟榔中的5个酚类成分抗菌活性，结果表明化合物5对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant S.aureus）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）均有明显抑制作用，且抑菌圈直径均为9 mm[12]。刘文杰则发现槟榔壳提取物对金黄色葡萄球菌（S.aureus）、枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、蜡状芽孢杆菌（B.cereus）、大肠杆菌（E.coli）这4种细菌的最小抑菌浓度（MIC）分别为8.75、4.375、35、35 mg/mL[13]。Arathi等开展了槟榔提取物对乳酸片球菌（P.acidilactici）的抑制，试验结果表明，槟榔提取物可有效抑制乳酸片球菌（P.acidilactici）[14]。Aizad等通过槟榔提取物对芒果炭疽病菌（C.gloeosporioiles）的抑制作用研究，表明槟榔提取物可抑制芒果炭疽病菌（C.gloeosporioiles）[15]。Kusumoto等采用高效液相色谱法测定酶活性，在槟榔提取物浓度为0.2 mg/mL时对HIV-1蛋白酶活性的抑制作用超过70%[16]。

2.2 抗衰老、抗氧化作用

衰老是由多种因素造成的。其中自由基学说是最被认可的机理。活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）被细胞过多的产生后，其可以氧化生物分子（如蛋白、脂质、核酸等），也由此导致机体的衰老和死亡[17]。槟榔提取物对DPPH自由基、ABST+自由基的清除能力和Fe3+还原能力均具有一定的浓度依赖性[18-19]。张璐等对槟榔乙醇提取液的抗氧化能力的研究发现，槟榔籽乙醇提取物对DPPH自由基、羟基自由基、超氧根离子自由基都有较强的清除能力，且均高于食品中常用抗氧化剂BHT[20]。唐敏敏等研究了槟榔多糖提取物的抗氧能力和对人皮肤成纤维细胞内氧化损伤的抑制作用，结果表明槟榔多糖有良好的DPPH自由基清除能力、Fe3+还原力和Fe2+螯合能力，并且对细胞氧化损伤有一定的抑制作用[21]。刘月丽等通过使用槟榔提取物喂食衰老模型鼠发现，槟榔提取物增强小鼠海马组织超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、琥珀酸脱氢酶（succinate dehydrogenase，SDH）活性、降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，低剂量还能增强谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活性，改善衰老小鼠大脑皮质神经细胞的组织学变化。其得出结论槟榔提取物能改善衰老小鼠的学习能力、抗氧化能力和组织学改变，有抗衰老作用[22]。

2.3 抗抑郁作用

一定剂量的槟榔碱可以刺激M受体，从而促进机体兴奋。何嘉泳等通过不同的方法提取出槟榔壳中的总酚类化合物以进行悬尾试验和小鼠强迫游泳实验。其结果显示槟榔碱能显著地缩短小鼠的不动时间，并且随着实验的进行发现，槟榔壳总酚类化合物在喂养第3天已表现出抗抑郁生理活性。在连续给药的同时，发现槟榔总酚类化合物能更加显著地缩短小鼠不动时间，说明槟榔酚类存在抗抑郁生理活性[23]。单胺氧化酶A型（monoamine oxidase-A，MAO-A）会抑制神经递质的产生。李亚军发现槟榔中的酚类化合物可以有效地与MAO-A受体结合，且发现酚类化合物比生物碱类化合物更容易结合[24]。而去甲肾上腺素（NE）和多巴胺五羟色胺（5-HT）是两种受到MAO-A调节的神经递质，何嘉泳通过高效液相色谱电化学法（high performance liquid chromatography-electrochemical detection，HPLC-ECD）测定小鼠脑组织中NE和5-HT的含量。发现在实验组中NE含量均显著增加，5-HT含量增加，进一步说明槟榔酚类物质有抗抑郁作用[25]。Ghayur等通过使用70%甲醇水溶液对槟榔进行粗提取。使用生物发光血小板凝集仪测定槟榔粗提取物的抗血小板聚集作用，使用分光光度计在试管内测定槟榔粗提取物对乙酰胆碱酯酶活性的抑制作用。发现槟榔中含有抗血小板聚集及抑制乙酰胆碱酯酶活性的有效成分[26]。因此槟榔中酚类物质可能是抗抑郁的有效成分，其可能是通过降低MAO-A含量和降低乙酰胆碱酯酶活性来提高脑内神经递质含量，从而起到抗抑郁的作用。

2.4 降低胆固醇、减少动脉粥样硬化、抗血栓作用

此外槟榔还有降低胆固醇的作用。在袁列江等的研究中，槟榔的粗提取物显著性降低了血清总胆固醇（total cholesterol，TC）、血清甘油三酯（trilaurin，TG）和血清低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）浓度以及动脉硬化指数（atherosclerosis，AI）[27]。在欧阳新平等的实验中，槟榔碱可以显著性的降低细胞内 TC、游离胆固醇（free cholesterol，FC）和胆固醇酯（cholesteryl ester，CE）的水平，增加细胞胆固醇流出率[28]。

动脉粥样硬化（AS）是很多心血管疾病的主要原因。同时它本身也是一种由多因素引发的疾病，涉及的发病机制复杂。山丽梅等通过大鼠动脉粥样硬化模型来研究槟榔碱抗AS作用，其结果显示一个在血管组织中有关表达因子被槟榔碱抑制表达，同时乙酰胆碱激靶标在血管内皮细胞中被活化，从而证实槟榔碱有抗AS作用和防止心脑血管疾病[29]。陈冬梅等指出槟榔碱在 0.1 mg/kg（ip）～4.0 mg/kg（ip）可剂量依赖性地对抗血栓形成，具有良好的阻止血栓形成的作用[30]。石翠格研究发现，槟榔碱对氧化修饰的低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，OX-LDL）损伤内皮细胞具有保护作用，并诱导内皮依赖性舒张反应，可对抗高血脂诱发动脉粥样硬化的血栓形成[31]。

3 槟榔的毒理学研究

槟榔的药理研究很多，但是槟榔对人体也存在危害和不利的影响。表2总结了槟榔提取物的主要毒理性效应。

表2 槟榔主要毒理性效应Table 2 Main toxic effects of areca nut

3.1 致癌、致炎症作用

口腔黏膜下纤维化（oral submucous fibrosis，OSF）的病因目前大部分研究认为是由多种因素共同造成的[32]，而食用槟榔已经是被作为OSF疾病表现的重要病原因素，因为在OSF中转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信号的激活是增加胶原产生的主要原因，而槟榔碱就是诱导口腔上皮细胞中的TGF-β[33]。同时，槟榔碱在口腔角质形成细胞中是通过aVb6整联蛋白来激活TGF-β，表明槟榔碱诱导产生TGF-β在OSF的发病机制中有重要作用[34]。

环氧合酶 2（cyclooxygenase-2，COX-2）、前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）和白介素 1α（interleukin-1α，IL-1α）是炎症介质且常见于各种肿瘤的发生，包括口腔癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）[35]。核转录因子-κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB）是一种转录因子蛋白，其在多种疾病的发病机制中扮演重要角色[36]。而COX-2是一种受NF-kB调节的酶，同时PGE2是环氧合酶代谢产物。Chang LY等的实验表明经常嚼槟榔会使免疫细胞促进促炎症介质的表达，并且为癌症的发生提供了一个具有促炎功能的口腔微环境[37]。同时槟榔碱已被证明在不同的细胞中都可以诱导出ROS[38]，而NF-κB的激活可能是ROS产生的基础[39]。因此经常嚼槟榔可能会引起氧化应激反应、诱导炎症因子表达并且导致炎症的延长。

血红蛋白氧合酶-1（heme oxygenase，HO-1）是一种应激诱导蛋白，并作为抗氧化酶存在。Tsai等研究发现，HO-1在OSF标本中的表达显着增高（P＜0.05），同时发现槟榔碱以剂量依赖性地提高HO-1 mRNA和蛋白质表达（P＜0.05）[40]。Thangjam 等发现，槟榔碱可诱导人角质形成细胞G1/G0期活性氧的产生和细胞周期停滞，并且亚致死浓度槟榔碱上调HO-1、谷胱甘肽还原酶等应激反应因子从而引起细胞坏死[41]。

口腔白斑（oralleukoplakia，OLK）和口腔扁平苔藓（Oral lichen planus，OLP）都是常见的口腔粘膜疾病。COX-2和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）在正常的口腔黏膜细胞中没有表达或低表达，在OLP中则有表达或过表达，在OLK中也是有表达或过表达[42]。肿瘤蛋白p53和p16基因是一种抑癌基因。Sillarine等的研究表明在非靶向细胞中，通过槟榔诱导产生的癌症，可以使用p53蛋白作为指示性参数[43]。在卢子正等的研究中发现p53在正常黏膜细胞中不表达，而在OLK中表达率达到了35%[44]。刘宏伟等发现在正常口腔黏膜、白斑单纯增生、白斑异常增生和口腔鳞状细胞癌的p16阳性率分别为100%、90%、60%和35%[45]。陈胡杰发现不同浓度的槟榔碱处理人永生化角质形成细胞（Human immortalized keratinocytes，HaCaT）后，p16 的表达降低[46]。

P38是一类丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-acti vated protein kinase，MAPKs），参与细胞分化，凋亡和自噬。在口腔癌细胞和口腔角质细胞中，槟榔提取物可以调节MAPK信号通路[47]。P38的激活和MKP-1磷酸酶的上调都可以由槟榔提取物处理后产生[48]。

3.2 致突变作用

p21和p27属于激酶抑制因子蛋白家族，并通过响应各种反应调节细胞周期，如DNA损伤，缺氧等[49]。p21和p27的合成和活性是受mTORC1调节[50]。WT Ji等的研究表明在OSCC细胞中的槟榔碱诱导的p21和p27的下调是通过一种新的ROS/mTORC1通路[51]。

槟榔碱阻碍DNA修复和有丝分裂纺锤体组装[52]，槟榔碱是通过抑制p53活性来抑制DNA修复。Huang等使用亚细胞毒素剂量的槟榔碱和苯并a芘（Benzoapyrene，BaP）处理人上皮HEp-2细胞，并检查了其对DNA损伤和修复的影响[53]。他们发现经常暴露于槟榔碱和BaP中的60%细胞都引起了中度到重度的DNA损伤。季宇彬等研究发现，小鼠骨髓细胞被不同剂量槟榔碱刺激后，其细胞内RNA/DNA和细胞生长周期均有显著性的影响[54]。

3.3 生殖遗传毒性

刘书伟等研究分析使用不同食用方式的槟榔水提液对小鼠毒副作用大小。结果显示不同食用方式的槟榔水提液均对小鼠产生了影响，并使小鼠精子畸形率提高[55]。因为Bcl-2和Bax基因均与细胞凋亡有关，Bcl-2基因具有抑制细胞凋亡的作用，而Bax是细胞凋亡促进基因，且Bcl-2/Bax值是细胞凋亡的重要指标。王燕等实验发现，槟榔对小鼠的生精细胞影响很大且差异显著，进一步说明槟榔存在遗传毒性[56]。同时Kafles等研究发现嚼槟榔可以导致男性睾丸间质细胞减少，曲精管直径增粗，影响精子的生长与成熟[57]。同时还有研究发现怀孕期间嚼食槟榔的孕妇生下的婴儿体质不如正常孕妇生下的婴儿[58]。

4 结束语

槟榔是我国重要的食品之一，其具有抑制细菌真菌、抑制病毒蛋白活性、抗老化、清除自由基、抗抑郁、减少动脉粥样硬化、降低胆固醇、抗血栓等作用，在我国一直有着较高的药用价值和经济价值。但近年来，随着咀嚼槟榔的人群扩增，且其日咀嚼槟榔数量的增加，槟榔的药用特征逐渐在这些嚼食人群中出现，导致的病理问题开始引起民众的关注；国内、外众多学者的研究结果，也发现了槟榔含有的一些物质确实对人体存在不利的影响。目前国内外对其研究更多地聚焦于其毒理作用上，如致癌、致炎症、遗传生殖毒性和致突变等毒理作用上。但是槟榔的药理效应还是存在的，国内外不但要关注其危害，亦需要正视槟榔的有益作用，取其利去其害，在加大对槟榔及其生物活性成分分析与研究的同时，拓展槟榔的有效用途，以此来进一步发展槟榔的潜在价值。本文的作用就是通过对槟榔提取物生理活性作用的总结，为食用槟榔的开发与利用，以及病理研究提供部分理论支撑。