葱属植物功能性成分免疫调节作用研究进展

徐翠翠，朱云峰，金少瑾，孙胜楠，张友源，周 凯，马 莺,2，卢卫红,2,*

（1.哈工大机器人（山东）智能装备研究院，生物健康工程研究所，山东 济南 250200;2.哈尔滨工业大学化工与化学学院，黑龙江 哈尔滨 150090）

百合科葱属植物种质资源丰富、品种繁多，主要分布在北温带、热带和亚热带，多用作蔬菜及调味品，常见的有大葱、韭、蒜、洋葱、沙葱等。葱属植物中含有挥发油、多糖类、黄酮类、蛋白质、酚类等成分，具有抗氧化、抗菌、降压、降脂、抗肿瘤、免疫调节等作用[1-5]。免疫是机体自我保护的行为，适当的免疫反应能够清除病原体，对机体是有利的，但是过度的免疫反应会引发机体炎症反应，长期炎症可以促进肿瘤的发生[6]，所以免疫调节对机体健康至关重要。本文阐述了葱属植物功能性成分对机体免疫调节作用的影响，为以后开发天然的具有免疫调节作用的食品及药品提供依据。

1 免疫功能活性成分

葱属植物营养丰富，其中大蒜多糖是重要的功能成分，通过纤维素酶酶解法所得大蒜多糖提取率为20.54%[7]，大蒜多糖主要由果糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖等组成，其中果糖占85%[8]。新鲜洋葱中总黄酮含量为1%左右，其中槲皮素含量约占0.6%[9]，为主要的黄酮类物质，另外还包括异鼠李素等成分。目前已从茖葱中分离鉴定出了179 种挥发性成分，其中包括含硫化合物47 种，鳞茎中含硫化合物占挥发性成分总含量的79.75%[10]。大蒜代表的挥发性成分为大蒜素，含量约0.2%[11]，研究发现用乙酸乙酯分离得到3 种新的含硫化合物，名为大蒜素P、J2、Q，含量分别为0.08、0.14、0.03 mg/g[12]。分蘖葱头中有机硫化物用二氯甲烷溶剂提取得率为0.4%，主要为硫醚类和噻吩类成分[13]。表1为几种常见葱属植物中免疫功能活性成分及含量。

表 1 常见葱属植物中免疫功能活性成分及含量Table 1 Contents of immunomodulatory components in Allium species

2 免疫调节作用

葱属植物功能性成分主要通过免疫器官、免疫细胞、细胞因子等发挥免疫调节作用，维持机体生理动态平衡与相对稳定。

2.1 对免疫器官的调节作用

免疫器官根据分化的早晚和功能不同，可分为中枢免疫器官和外周免疫器官。中枢免疫器官主要包括胸腺、骨髓、法氏囊（鸟类特有），是免疫细胞发生、分化、成熟的场所;外周免疫器官主要包括脾脏、淋巴结、黏膜相关淋巴组织等，是T、B淋巴细胞定居、增殖的场所及发生免疫应答的主要部位。免疫器官质量变化通常作为机体特异性免疫功能的评价指标，也是免疫调节作用的基础研究。研究发现直接饲喂大蒜粉末和洋葱粉末，剂量分别为10 g/kgmb和30 g/kgmb，均可以增加鸡脾脏指数、胸腺指数及法氏囊指数，发挥免疫调节的作用[19]，但不明确全粉末中发挥免疫调节作用的具体成分。心理压力过大会导致免疫功能紊乱，陈年大蒜提取物可以显著抑制心理应激小鼠脾脏质量的降低，对心理应激造成的免疫功能紊乱具有一定的调节作用[20]。沙葱多糖可以增加小鼠脾脏及胸腺指数，调节机体免疫功能[21]。大蒜油也可以提高机体免疫，通过水蒸气蒸馏提取大蒜油，其主要成分包括38.6%二烯丙基二硫醚（diallyl disulfide，DADS）、30.8%二烯丙基三硫醚、10.0%二烯丙基硫醚以及少量的其他挥发性化合物，研究发现经大蒜油处理后，大鼠淋巴结内非蛋白还原硫醇呈剂量依赖性增加，且剂量为200 mg/kgmb大蒜油处理组大鼠淋巴结内非蛋白还原硫醇含量明显高于对照组，表明大蒜油可以调节大鼠淋巴结氧化应激反应[22]。

2.2 对免疫细胞的调节作用

免疫细胞主要包括T淋巴细胞和B淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞等，当机体受到抗原刺激后，会引起体内免疫细胞活化，抵御免疫刺激[23-24]。

2.2.1 对T淋巴细胞的调节作用

T淋巴细胞属于胸腺依赖性淋巴细胞，是淋巴细胞的主要组成部分，按细胞表面分化群抗原（cluster of differentiation，CD）的不同，可分为CD4+和CD8+两大亚群;按功能不同一般分为辅助性T（helper T，Th）细胞、抑制性T细胞、细胞毒性T细胞、迟发型超敏反应T细胞等亚群。CD4+/CD8+两个T亚群数量比值的变化及Th细胞亚群Th1/Th2平衡的失调可以反映机体免疫功能状况[25]。研究表明，洋葱和大蒜水提取物（剂量为250～750 mg/（kgmb·d））呈剂量依赖性显著增加大鼠CD4+T细胞亚群数量和白细胞数量，协同提高免疫功能[26]。洋葱酚类成分具有诱导人免疫细胞增殖的能力，影响Th细胞（CD4+细胞）、细胞毒性T细胞（CD8+细胞）、T调节细胞（CD4+CD25high细胞）和NK细胞/单核细胞（CD16+细胞）的表型特征变化[27]。沙葱黄酮及大蒜中蛋白成分也具有一定的免疫调节作用[28-30]。大蒜素（剂量为9 mg/（kgmb·d））可以增加疟原虫感染后的CD4+T细胞数量[31]。

T淋巴细胞Th1/Th2平衡的失调会引发很多与免疫相关的疾病，如感染性疾病、过敏性疾病等，因此调节Th1/Th2细胞亚群及其之间的相互平衡在维持正常免疫功能中起着关键作用。在研究大蒜油对大鼠免疫作用的影响时发现，连续灌胃两周后，发现大蒜油对Th1/Th2细胞平衡有双重调节作用，低剂量（≤100 mg/kgmb）可以增强Th1型细胞反应，高剂量（200 mg/kgmb）时通过将Th1/Th2平衡向Th2型转变，增强抗炎能力[22]，与大蒜油通过刺激Th2反应来调节细胞因子释放[32]这一机理相似。大蒜油通过调节大鼠的免疫应答趋向Th1/Th2细胞平衡，保持正常的防御机制[32]。进一步研究大蒜油中主要含硫化合物DADS，发现其能够减少T淋巴细胞的数量[33]。

2.2.2 对B淋巴细胞的调节作用

B淋巴细胞是参与体液免疫的重要细胞，在抗原刺激下合成免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig），主要有IgG、IgM、IgA、IgE、IgD等，这些抗体的产生及溶血空斑实验多用来反映机体的B淋巴细胞在免疫功能调节中的作用。以含1%洋葱粉的饲料饲喂欧鳇幼崽，8 周后可以发现血清中溶菌酶活性及总免疫球蛋白含量均显著提高[34]。通过给肉仔鸡饲喂沙葱乙醇提取物（添加量为300 mg/kgmb），可以使肉仔鸡血清中新城疫抗体滴度增高，从而增强对新城疫的抵抗能力[35]。大蒜水提取物可显著降低过敏性气道炎小鼠血清中IgG1、IgE等的水平，从而减弱炎症反应[36]。水提取物中主要成分为多糖，经脱脂、除蛋白、透析纯化后的沙葱多糖可以提高免疫器官指数、酸性磷酸酶活性、溶菌酶含量，并且可显著提高实验组小鼠外周血中IgG含量，说明沙葱多糖通过增加机体抗体形成细胞的数量或者增强抗体形成细胞的功能，来提高体液免疫功能[21]。DADS为大蒜中主要含硫化合物，给药4 h后，可以使大鼠B淋巴细胞循环数显著减少[33]。

2.2.3 对巨噬细胞的调节作用

巨噬细胞是机体非特异性免疫的主要成分，能够吞噬、消化并清除受损伤组织，对抗外来抗原，其分型与多种疾病密切相关。大蒜和洋葱硫化物可以抑制巨噬细胞M2型极化，进而抑制肿瘤增殖，激活抗肿瘤免疫系统[37-38]。真菌感染是免疫抑制群体中发病率和死亡率增加最主要的因素，大蒜水提取物和油提取物均可以增强小鼠抗感染和免疫调节作用[39]。洋葱果聚糖对小鼠淋巴细胞和巨噬细胞具有免疫刺激作用[40]。大蒜果聚糖可以激活小鼠腹膜巨噬细胞，诱导细胞增殖，增加一氧化氮的生成量，增强免疫刺激作用[41]。通过采用小鼠疟疾模型研究大蒜素对BALB/c小鼠致死型约氏疟原虫感染过程的影响，发现大蒜素可以提高巨噬细胞数量，增强宿主的先天性和适应性免疫[31]。

2.2.4 对NK细胞及其他细胞的调节作用

NK细胞是具有天然杀伤力的淋巴细胞，在没有任何抗原刺激的情况下，可以在体外杀死病变细胞。Ueda等[42]给小鼠喂食大葱绿叶中的黏液，结果发现喂食黏液后可明显促进细胞因子的释放，增加巨噬细胞的吞噬作用和NK细胞活性，从而增强小鼠的自然免疫功能。大蒜水提取液可以提高健康人血液中红细胞黏附能力，发挥免疫调节的作用[43]。陈年大蒜乙醇提取物可以提高NK细胞数量和细胞活性[44]。大蒜油具有增强印度鲤鱼血清凝集抗体滴度和的溶血素活性，表明大蒜作为免疫佐剂对特异性刺激和非特异性免疫反应具有一定的调节作用[45]。从陈年大蒜中分离出的一种分子质量约为11 kDa的水溶性蛋白是非常有效的免疫增强剂，通过研究对NK细胞敏感的K562细胞株及耐NK细胞的M14细胞系的细胞毒性，发现蛋白并不能改变富含NK活性的大颗粒淋巴细胞数，表明具有免疫治疗作用的蛋白可能以增强T细胞系的细胞毒性为主，而非NK细胞[46]。另外从大蒜中分离得到的一种分子质量为14 kDa的糖蛋白[47]可以增强NK细胞活性，抑制肿瘤的发展。

2.3 对免疫相关因子的调节作用

细胞因子是一组具有重要生物活性的细胞调节蛋白，葱属植物功能性成分对细胞因子的作用主要表现在对白细胞介素（interleukin，IL）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、干扰素（interferon，IFN）等因子的调节。

2.3.1 对白细胞介素的调节作用

IL可以介导T、B细胞活化、增殖，参与炎症反应，发挥免疫调节作用[48]，研究发现新鲜大蒜多糖（10～40 μg/mL）能诱导RAW 264.7巨噬细胞释放IL，包括IL-6、IL-10，并且释放效果呈剂量依赖性，而黑蒜多糖免疫调节作用较弱，这与新鲜大蒜到黑蒜的热加工过程中果聚糖被分解有关[49]。大蒜多糖硒化后可以提高免疫活性，Qiu Shulei等[50]通过研究发现大蒜硒化多糖可以提高鸡血清中IL-2的含量，明显高于对照组与大蒜多糖组，提高免疫活性。大蒜多糖与沙葱多糖均能提高血清中IL-2的水平[21,50]。洋葱硫醚类化合物可以抑制巨噬细胞中IL-10的表达，促进IL-12的表达，抑制巨噬细胞向M2型极化，从而抑制肿瘤细胞的增殖[37]。这与DADS可以抑制IL-10的产生，增加了IL-1β和IL-6的产生结果一致[51]。

2.3.2 对肿瘤坏死因子的调节作用

TNF-α主要由活化的单核/巨噬细胞产生，能杀伤和抑制肿瘤细胞，是一类能直接造成肿瘤细胞死亡的免疫调节性因子[52]。Purev等[53]分别对新鲜大蒜和黑蒜用体积分数70%的乙醇溶液进行提取后作用于从受试者血液中分离的巨噬细胞，研究大蒜乙醇提取物对免疫细胞活性的影响，结果表明，黑蒜乙醇提取物可以增强TNF-α的释放，但是具体作用成分不明确，需要进一步研究其发挥作用的单个生物活性化合物的特征。研究表明大蒜素可以提高感染疟原虫P.y17XL的BALB/c小鼠血清中TNF-α水平，增加宿主先天和适应性免疫[31]。大蒜经高温高湿自然发酵后得黑蒜，研究发现新鲜大蒜多糖和黑蒜多糖均能调节巨噬细胞释放TNF-α，果聚糖可能是新鲜大蒜多糖免疫调节作用的主要生物活性成分，但因黑蒜在制作过程中多糖被分解，导致黑蒜多糖的调节作用较新鲜大蒜多糖弱，黑蒜多糖诱导巨噬细胞表达TNF-α比大蒜多糖少一倍[50]。大蒜中二烯丙基硫化物在5～10 μmol/L浓度下可以抑制RAW 264.7巨噬细胞产生TNF-α，DADS在0.1 μmol/L时可以增强TNF-α的产生，但是在浓度为0.15、0.2 μmol/L时起到明显的抑制作用，烯丙基甲基硫化物在浓度为2、10、20 μmol/L时对TNF-α的产生均表现出抑制作用，表明大蒜含硫化合物对TNF-α具有双向调节的作用[54]。

2.3.3 对干扰素的调节作用

IFN是一类具有广泛生物活性的蛋白质，在免疫刺激过程中参与调节作用。新鲜大蒜多糖可以诱导RAW 264.7巨噬细胞释放IFN-γ[49]，大蒜多糖硒化后可以使鸡血清中IFN-γ的含量明显高于对照组，并且硒化多糖组在作用14 d和21 d时均明显高于大蒜多糖组，大蒜多糖硒化后显著地刺激免疫应答引起免疫因子水平的变化[50]。沙葱黄酮可以促进健康肉羊血清细胞中IFN-γ含量[29]。研究表明大蒜素可使感染疟原虫P.y17XL的BALB/c小鼠血清中IFN-γ水平显著增加，且大蒜素含量为9 mg/kg时IFN-γ水平近200 pg/mL，比含量为3 mg/kg时高出近一倍，IFN-α水平在感染后增加不明显，反映了大蒜素通过增强先天免疫反应保护宿主免受疟疾感染[31]。

2.3.4 其他

黑蒜是新鲜大蒜经过高温、高湿环境形成的，陈化过程中多酚含量增加，不稳定的化合物转变为稳定化合物，如烯丙基半胱氨酸，研究发现黑蒜提取物可以增加核因子E2相关因子2水平，但是并未指出含硫化合物含量及作用，需要进一步研究其具体成分和作用机制[55]。大蒜水提取物可以通过下调脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）诱导的RAW 264.7巨噬细胞中诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）水平，上调血红素加氧酶1（heme oxygenase 1，HO-1）水平来抑制一氧化氮的生成，从而抑制巨噬细胞中核因子（nuclear factor kappa B，NF-κB）和HO-1的活性来发挥抗炎和免疫抑制作用[56]。也有报道指出，大蒜油中DADS、二烯丙基三硫化物抑制LPS诱导的iNOS表达，从而抑制NF-κB的激活，可能与其抗氧化能力有关[57]。单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）是一种促炎性趋化因子，可作为强有力的趋化剂[58]，研究发现大蒜素作用于LPS诱导的3T3-L1脂肪细胞，可以明显降低LPS引起的MCP-1的表达升高[59]。大蒜素通过抑制活性氧的生成和还原型辅酶II氧化酶活性的增加，进而阻断氧化应激反应通路，改善血管紧张素Ⅱ或压力超负荷诱导的心脏肥大的现象[60]。葱属植物中DADS、二甲基二硫醚和丙基二硫醚3 种有机硫化合物可显著影响iNOS和环氧合酶的表达[61]。

3 结 语

免疫调节功能主要通过免疫器官、免疫细胞、免疫因子等方面体现，但是细胞因子具体的表达机制尚不明确，需要作进一步的基础研究，一旦明确了细胞因子的具体作用方向，可以更好地为以后靶向药物的研究和开发提供理论依据。葱属植物中生物活性成分较多，然而目前对大蒜、洋葱等的研究较多，大葱报道较少，后期可以对大葱相关成分进行开发利用，并作相关药理机制研究，尤其是葱属植物特殊成分——含硫化合物，为食品及药品开发提供研究基础。葱属植物功能性成分较为复杂，需要对其建立一定通用质量标准，保障其功效成分的含量，包括化学成分的有效提取及综合利用，对食用和药用提供一定的指导价值。另外，还需加强人体临床实验的研究，更好地验证及发挥其特定功效。