大豆异黄酮防治骨质疏松机制

1、华东理工大学20142015学年第二学期分子营养学课程论文2015.5班级_食工122_学号_10120956_姓名_黎敏灵_开课学院 生工学院 任课教师 谢静莉 成绩_论文题目：大豆异黄酮防治骨质疏松作用介绍论文要求：结合课程教学内容，在查阅文献的基础上对某一专题撰写一篇课程小论文。要求：1、 研究内容主要关于课程所授章节，涉及营养素对基因表达的影响和调控，基因多态性对营养素吸收、代谢和利用的影响，营养素与基因的相互作用在疾病发生中的作用等。2、 要能反映自己对所述内容的思考，字数不低于2000字。3、 参考文献格式参照华东理工大学大学学报。教师评语：教师签字：年月日大豆异黄酮防治骨质疏松作

2、用介绍摘要：本文综述了大豆异黄酮防治骨质疏松作用的研究进展。大豆异黄酮作为一种植物雌激素，经动物体代谢可得到活性组分染料异黄酮和大豆甙元，可模拟雌激素作用于骨骼系统，调节骨吸收和骨形成，有防治骨质疏松的作用。关键词：大豆异黄酮 骨质疏松 染料异黄酮 大豆甙元一.生物体中的大豆异黄酮1.1大豆异黄酮的代谢与吸收大豆异黄酮经过动物体代谢后，主要以染料木黄酮(Genistein，简称Gen)、大豆甙元(Daidzein，简称Den)以及它们的葡萄糖醛酸结合物的形式存在。据分析，葡萄糖醛酸是Gen和Den在体内传递的载体，真正在体内被吸收而产生生理活性的是游离甙元Gen和Den1，然而，从膳食中摄取的

3、大豆异黄酮多以葡萄糖甙的形式存在，在小肠内代谢转化成游离甙元，是小肠中微生物酶的作用，使得这些葡萄糖甙发生了水解，生成异黄酮甙元和葡萄糖。大豆异黄酮化合物进入大鼠小肠后，在肠道微生物所产生的葡萄糖甙酶的作用下，部分葡萄糖甙发生分解，生成Gin/Din和少量游离甙元Gen/Den，这些分解产物一部分通过微绒毛外膜进入肠壁组织，另一部分则随着一些尚未被分解的异黄酮糖甙一起随粪便排出；进入肠组织的异黄酮组分，有的通过扩散直接进入血液循环，有的(主要甙元)则在葡萄糖酸转移酶的作用下与葡萄糖酸结合后，部分进入血液循环被利用，另一部分通过微绒毛外膜，返回肠腔排出。1.2大豆黄酮的活性组分大豆中异黄酮多以其

4、各种葡萄糖甙的形式存在，这些葡萄糖甙只有在体内经水解作用形成甙元的形式，才具有多种功能作用。研究认为，大豆异黄酮各组分中能够产生生理活性的是游离甙元(主要是Gen和Den)，而不是结合糖甙。1.3大豆异黄酮的生理活性被吸收的大豆异黄酮活性组分具有多种生理活性，概括起来的话即植物雌激素功能和抗氧化功能。1.3.1大豆异黄酮的植物雌激素功能研究发现，大豆异黄酮的活性组分Gen和Den在结构上与哺乳动物的雌激素雌二醇相似，都具有雌激素的活性基团二酚羟基2，它可与生物体内雌激素受体(Estrogen Receptor，ER)结合而表现出一定的雌激素功能。由于大豆异黄酮活性组分与ER的结合力和甾体雌激素

5、与ER的结合力相比低近千倍，因此，其结合后的潜在健康效应存在U型剂量-效应关系3，即低剂量时由于它与雌激素竞争结合ER而降低了雌激素活性，因而表现为抗雌激素作用；而中剂量时可产生一定的雌激素活性；高剂量时，补充的大豆异黄酮则可活化因雌激素水平限制而未能活化的ER，产生雌激素增强效应。这种U型剂量-效应关系使得大豆异黄酮具有雌激素的多种功能。二.防止骨质疏松症机制随着年龄的增长，女性体内雌激素分泌减少，其防止骨骼钙质溶出的作用减弱，造成钙质流失，形成骨质疏松，若能及时补充一定量的大豆异黄酮，则可缓解骨质疏松症状。对大豆异黄酮预防骨质疏松机制的研究认为，大豆异黄酮主要起到雌激素增强效应4，即通过替

6、代甾体雌激素与ER结合，减少肠道中游离ER的生成，从而减轻ER对钙质吸收的抑制作用。2.1影响骨形成成骨细胞是参与骨形成过程的重要功能细胞，主要是合成和分泌骨基质，同时还参与破骨细胞性骨吸收的调节5。大豆异黄酮类化合物可以作用于成骨细胞，进而调节骨代谢。Fanti等6的整体实验结果证实，三羟基异黄酮可以增加成骨细胞的数量和血清骨钙素的浓度。氨基酰-tRNA合成酶是蛋白质合成的限速酶，10-6和10-5mol/L染料异黄酮可以提高3H-亮氨酸与MC3T3成骨细胞中非酸性介质结合，结果3H-亮氨酸-tRNA合成酶活性增强，染料异黄酮在成骨细胞翻译水平上促进蛋白质合成，进而有利于骨形成。染料异黄酮对

7、MC3T3成骨细胞DNA合成的促进作用可被星型孢菌素(蛋白激酶C抑制剂)、冈田酸(蛋白磷酸抑制剂)完全抑制，由此认为染料异黄酮对成骨细胞DNA合成的促进作用可能通过蛋白激酶C和蛋白磷酸脂酶信号传递系统实现的7。10-6和10-5mol/L的大豆甙元同样有染料异黄酮的以上作用。进一步研究大豆异黄酮对成骨细胞的作用机制，发现先以17-雌二醇处理成骨细胞，能提高成骨细胞蛋白表达水平和碱性磷酸酶活性，然后再加入染料异黄酮，其对17-雌二醇对成骨细胞的影响没有表现出明显的协同效应；大豆甙元与17-雌二醇对成骨细胞碱性磷酸酶活性的增加无累加效应，但它却能够与其协同促进成骨细胞蛋白含量的增加8。实验表明雌激

8、素受体ER拮抗剂他莫昔芬可明显消除染料异黄酮和大豆甙元对成骨细胞蛋白含量和碱性磷酸酶活性的促进作用。这些结果也提示大豆异黄酮类化合物对成骨细胞的作用，至少部分是由雌激素介导的。2.2影响骨吸收破骨细胞是一个高度分化的多核巨细胞，来源于CD34+的骨髓造血干细胞，直接参与骨吸收，是骨组织吸收的主要功能细胞9。大豆异黄酮类化合物对骨代谢平衡的影响，除了表现在对成骨细胞骨形成的促进作用外，还表现在其对破骨细胞的分化和骨吸收功能的调节作用。研究表明大豆异黄酮类化合物能抑制破骨细胞样细胞的形成。10-710-5mol/L染料异黄酮能明显抑制由前列腺素E2(PGE2)、脂多糖(LPS)、甲状旁腺激素(PT

9、H)等诱导的小鼠破骨细胞样细胞的形成，而且染料异黄酮对小鼠破骨细胞样细胞形成的抑制作用强于大豆甙元。进一步研究染料异黄酮抑制破骨细胞分化的作用机制发现，它能抑制通过环磷酸腺甙(cAMP)信号通路促进的破骨细胞样细胞的形成。现已证实PTH和PGE2对破骨细胞样细胞形成的促进作用是通过cAMP信号通路介导的，因此推测染料异黄酮对小鼠破骨细胞样细胞的形成的抑制作用可能是其在骨髓细胞分化的某个特殊阶段阻断cAMP信号通路而产生的10。染料异黄酮能抑制破骨细胞贴壁，减少破骨细胞数目，还可能与Ca2+信号通路以及蛋白酪氨酸磷酸酶通路等多条通路有关。研究发现镁离子的参与可以明显减弱染料异黄酮对破骨细胞数目的

10、影响，但不能完全消除其作用。业已证实镁离子能抑制破骨细胞膜上的Ca2+通道，这在一定程度上说明染料异黄酮可能通过Ca2+信号通路减少破骨细胞数目11。同时也说明染料异黄酮对破骨细胞数目的影响远不止Ca2+信号一条通路，还涉及其他的信号转导通路。现已发现染料异黄酮能直接激活破骨细胞蛋白酪氨酸磷酸酶活性，钒酸盐是蛋白酪氨酸磷酸酶的抑制剂，其自身不能减少破骨细胞数目，在其参与下，染料异黄酮在减少破骨细胞数目的程度上有所改变。这也表明染料异黄酮对破骨细胞数目的抑制作用可能与蛋白酪氨酸磷酸酶通路有关。在雌激素拮抗剂他莫昔芬存在时，染料异黄酮不影响破骨细胞的数目，表明其影响模式可能并不以雌激素类作用为主。

11、另外大豆甙元也表现为降低破骨细胞数目，其作用强度虽远不如染料异黄酮，但其作用机制与染料异黄酮是相似的。大豆异黄酮类化合物通过诱导破骨细胞凋亡抑制骨吸收，如下图2。研究表明染料异黄酮通过Ca2+信号通路促进破骨细胞凋亡染料异黄酮促进钙离子进入破骨细胞内，激活钙调素或蛋白激酶，激活核酸内切酶，诱导破骨细胞凋亡12。三.总结大豆异黄酮类化合物具有防治骨质疏松症的作用，且效果明显，有广阔的开发前景。但对大豆异黄酮类化合物防治骨质疏松症的作用还需要长期的追踪研究。今后应该从不同角度，在细胞水平、分子水平上系统研究大豆异黄酮类化合物对成骨细胞、破骨细胞的作用机制以及对骨髓基质细胞成骨及成脂分化的影响13，

12、探讨其调节骨髓基质细胞分化的可能的作用通路。参考文献期刊：1 W. Andlauer, J. Kolb, P. Stehle. Absorption and metabolism of gen in isolated rat small intestineJ. J. of Nutr. , 2000, 130( 4): 843846期刊：2 H. Adlercreutz, Phytoestrogens. Epidemiology and a possible role in cancer ProtectionJ. Environ Health Prospect, 1995, 103: 10311

13、2期刊：3王兆梅,李琳,郭祀远,郑必胜,黎海彬.大豆异黄酮结构及其活性分析J.天然产物研究与开发. 2014, 14: 7074期刊：4P. D. Delmas. Clinical use of biochemical markers of bone remodeling in osteoporosisJ. Bone, 1992, 13: 17期刊：5Gay C V, Gilman V R, Sugiyama T. Perspectives on osteoblast and osteoclast functionJ. Poult Sci, 2000, 79 ( 7 ) :1005-1008期

14、刊：67Fanti P, Faugere M C, Gang Z, et al. Systemic administration of genistein partially prevents bone ovariectomized rats in a nonestrogen-like mechanism J. Am J C hin Nutr, 1998, 68: 1517-1522期刊：8Sugimoto E, Yamaguchi M. Anabolic effect of genistein in osteoblastic M C3T3-E1 cellsJ. Int J M ol M ed

15、, 2000, 5( 5) : 515-520期刊：9Teitelbaum S L. Bone resorption by osteoclasts J. Science, 2000, 289 (5484): 1504-1508期刊：10Sugimoto T , Kanatani M , Kaji H , et al. Second messenger signaling of PT H-and PT HRP-stimulated osteoclast-like cell formation from hemopoietin blast cellsJ. Am J Physiol, 1993, 265: 367-373期刊：11 Zaidi M, Kerby J, Huang C L H, et al. Divalent cations mimic the inhibitor y effect of extracellular ionised calcium on bone resorption by isolated rat osteoclasts: further evidence for a calcium receptorJ. J Cell Physiol, 1991, 149 (3): 4