北京师范大学地理科学学部的过利敏、张文生和黄冈师范学院的李士明介绍了食品中MG的来源与产生机理,讨论了MG及其衍生AGEs对人体的病理危害,最后总结了目前关于MG天然清除剂的体内外研究进展,为MG天然清除剂的优选及开发利用提供理论指导和参考。
1. 食品中甲基乙二醛(MG)的产生
在食品加工与贮藏过程中,由于美拉德反应及单糖自氧化作用,MG会不断产生并积累,这是食品与饮料中MG的主要来源。此外,酯类降解和微生物发酵过程中也会产生MG。MG的生成与还原糖和蛋白质的种类、浓度及加工方式密切相关。葡萄糖和果糖含量高的食品中MG含量较高。在体内,美拉德反应产物经Amadori重排和裂解生成MG,但机体中MG主要由糖、蛋白质和脂类的氧化分解生成,涉及一系列酶促或非酶催化反应。
2. 甲基乙二醛的主要糖化产物
MG是研究最多的一种1,2-二羰基化合物,它是体内AGEs形成的最重要前体,主要与蛋白质的胍基(精氨酸)、侧链氨基(如赖氨酸)和巯基(如半胱氨酸)反应生成AGEs。MG极易与精氨酸和赖氨酸发生亲核反应,而这2 种氨基酸在蛋白质活性结构域中所占比例很高,因此体内蛋白质很容易与MG发生糖化反应。此外,MG还能与DNA发生糖化反应,导致基因功能降低甚至缺失。
3. 甲基乙二醛与疾病的关系
MG与糖尿病及并发症
大量动物实验证明,MG在II型糖尿病及其并发症的发生发展中起了重要作用。胰岛素是由胰腺β细胞产生的肽激素,用于调节葡萄糖的体内平衡。MG及其衍生的AGEs是造成糖尿病患者β细胞功能障碍和胰岛素抵抗的诱因之一。MG造成的糖基化能诱导内皮功能障碍、损害微血管系统。MG与糖尿病肾病和视网膜病变密切相关。由于机体循环中多数RCS和AGEs在肾脏中被过滤与清除,因而肾脏作为AGEs的主要代谢器官,易发生高血糖诱导的微血管损伤。
MG与神经退行性疾病
大脑对能量和氧的需求量大,对氧化应激高度敏感。MG是造成氧化应激的原因之一。增加MG的代谢和清除效率能够减轻蛋白羰基化,有助于延缓AD及衰老等慢性疾病的发生和发展。
MG与肿瘤
MG与肿瘤的关系迄今为止尚无一致的认识。一方面,MG能够抑制癌细胞的扩散和肿瘤局部生长,另一方面,研究显示MG能诱发肿瘤的形成与发展。一项于20世纪60年代的研究发现,相对于控制组,MG有效地阻止了瑞士白鼠移植腹水肉瘤的生长。MG的代谢酶glyoxalase-I在多种肿瘤组织中均存在过度表达现象,而glyoxalase-I的过度表达使得MG被过度清除,致使MG的肿瘤抑制作用消失,肿瘤得以发展。
4. MG的清除剂研究
食品中的MG清除剂
据报道,一些天然植物化学成分具有优良的MG清除能力,尤其是天然多酚类化合物,包括茶多酚(儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯和茶黄素)、苹果多酚、槲皮素、芦丁、白藜芦醇、石榴原花青素、姜黄素、姜辣素、姜烯醇和何首乌芪等。它们与MG形成加合物,相应的物质结构也都得到了鉴定。其中,茶多酚多具有高效的MG清除活性。
MG清除剂的保护作用
采用细胞学模型对MG的细胞毒性及其可能的病理机理的研究较多,而关于天然产物对MG的毒性干预作用报道较少,作用机制也很少涉及对MG的清除作用。一些多酚具有直接保护细胞免受MG损伤的活性,机理涉及保护细胞线粒体功能损伤及改善能量代谢。
5. 结 语
在食品加工和贮藏过程中,MG及其衍生物AGEs的产生与积累影响了食品的色泽和风味,更给人体健康带来诸多危害。过多的MG在人体内循环,使组织内MG含量升高,AGEs的体内生成量增加,继而加剧氧化应激、炎症发生及RAGE活性上调,从而影响人体健康,促进糖尿病及其并发症、代谢综合征、癌症、心血管疾病以及AD等神经退行性疾病的发生和发展。因此,有效地捕获和清除体内的MG对维持人体健康非常重要。
如何有效地清除人体内的MG是一个很重要的研究方向,而食品或其他天然产物通过直接捕获MG或者加速乙醛酶系统对MG的代谢,都是行之有效的MG清除途径。随着对天然植物(包括传统医食两用植物)在清除MG和抗羰基应激方面的深入研究,尤其是对其中有效活性成分及加合产物的鉴定和机理研究,将为清除MG功能食品的理论研究和产品开发提供理论依据,进而促进相应功能食品在人类健康领域的广泛应用。