植物饮食与健康第二章课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,癌症和心血管疾病的发病机制。,*,食物活性成分可能作用的耙点。,*,食物活性成分对于衰老有关的黄斑褪行性疾病的潜在作用。,*组织暴露于致癌物质,*致癌物质和细胞,DNA,的相互作用,-,开始,(initiation),*,DNA,损伤的修复，细胞死亡和受损细胞的生存（,persistence of the damaged-cells),*非正常细胞的复制和生长，形成前肿瘤细胞（,pre-neoplastic cells)-,促进（,promotion),*,肿瘤细胞的生长和扩散到其它组织,一、肿瘤的形成过程,（1）组织暴露于致癌物质,黄曲霉毒素,(aflatoxin),1.Tornquist,M.,et al,.Acrylamide:A cooking carcinogen?.,Chemical Research in Toxicology,13,517-522,(2002).,2.Mottram,D.S.,et al,.Acrylamide is formed in the Maillard reaction.,Nature,418,448-449,(2002).,3.Stadler,R.H.,et al,.Acrylamide from Maillard reaction products.,Nature,418,449,(2002).,丙烯酰胺,(,acrylamide),.,The Maillard reaction accounts for acrylamidein crisps.,DigitalVision,smoking,Exhausted gas,辐射,(radiation)!,氡,(niton)?,活性氧(,reactive oxygen species),（2）癌变的开始（,initiation）,致癌物质与细胞,DNA,的相互作用,Oxidative mechanisms in carcinogenesis,Oxidation at C8 of G,鸟嘌呤,胞嘧啶,C,ytosine,G,uanine,8-,hydorxy-,G,8-,oxo-,G,(anti),Conformational change,8-,oxo-,G,(syn),腺嘌呤,A,denine,DNA,修复系统,(3)促进（,promotion）,非正常细胞的复制和生长，形成原瘤细胞（,pre-neoplastic cells）,基因突变,细胞繁殖,Mutations,in any of the genes encoding these types of proteins can affect,proliferation,and many examples have been found in cancer cells.,巴豆醇酯（,Phorbol ester,）,巴比妥酸盐（镇静或催眠药）,一些激素,肿瘤促进剂,（4）肿瘤细胞的生长和扩散到其它组织,肿瘤血管形成,暴露于致癌物质,（,exposure to carcinogen）,致癌物质的代谢激活,（,metabolic activation of the carcinogen）,初始化（致癌物质与,DNA,相互作用）,（,initiation-interaction of carcinogen with DNA）,促进(非正常细胞的增殖和生长),（,promotion-multiplication and growth of abnormal cells),肿瘤生长与转移（,tumor growth and metastasis,）,二、植物活性成分预防癌症的潜在机制,致癌物质,脱毒酶,排出体外,与,DNA,，,RNA,，,蛋白质和脂肪结合,代谢激活,(,metabolic activation),Phase II,Phase I,*,抑制致癌物质的激活（,inhibition of activation of carcinogen,）,*,诱导肝的脱毒途径,(,induction of hepatic detoxification pathways),*,抗氧化作用,/,金属螯合作用（,antioxidant effects/metal chelation properties,）,*,诱导细胞凋亡,/,抑制有丝分裂（,induction of apoptosis/suppression of mitosis,）,*,激素代谢的调节,(,alternations in hormone metabolism),葱属植物和含硫化合物,烯丙基半胱氨酸亚砜,蒜氨酸，丙烯基半胱氨酸亚砜,具有抗癌活性,诱导,Phase II,脱毒机制；,特异性地抑制作用胃中细菌将硝酸盐,(,nitrate),转化为亚硝酸盐（,nitrite,），,减少了亚硝酸盐的潜在的致癌作用。,蒜素,可以抑制胃中的硝酸盐还原菌,通过减少对,DNA,的氧化损伤可起到抗癌作用；,*抗氧化的维生素,Vitamin C,可通过在癌变发生过程中的各个耙点起作用。,1.,通过调节特异性的,Phase I,和,Phase II,酶的活性来抑制致癌物质的代谢激活；,2.,作为抗氧化剂来减少,DNA,的氧化损伤以及影响细胞增殖中涉及的其它氧化,-,还原反应调节的方面。,*黄酮类化合物,可以和雌二醇（,oestradiol,）,竞争性地结合在雌激素的受体上（异黄酮与,ER,具有强亲合性，与,ER,的结合力较弱），从而调节甾体激素的代谢。,*植物雌激素,染料木素（,daidzein),雌二醇(,oestradiol),植物雌激素能够改变依赖于激素生长的癌细胞的生长和繁殖。,它们可以调节,P450,细胞色素酶，由此抑制致癌物质的激活；诱导,Phase II,的酶如谷胱甘肽,-,S-,转移酶和醌还原酶.,*异硫氰酸酯（,Isothiocyanate）,*白芥子硫苷(,sinalbin),*黑芥子硫苷(,Sinigrin),重排,黑芥子酶（,myrosinase),Acrinylisothiocyanate,Allylisothiocyanate,黑芥子酶（,myrosinase),重排,三、心血管疾病的发病机制,Mechanism for cardiovascular disease,（1）动脉硬化,（,atherosclerosis）,高脂血症,(hyperlipidemia),脂蛋白,lipoproteins,乳糜微粒含甘油三酯最多，高达,80%-95%,，蛋白质最少，仅约占,1%,，其颗粒最大，密度最小。,极低密度脂蛋白含甘油三酯达,50%-70%,，但其蛋白质含量增多，约占,10%,，密度变大。,低密度脂蛋白含胆固醇及胆固醇酯最多，为,40%-50%,主要功能是把胆固醇运输到全身各处细胞，运输到肝脏合成胆酸。,高密度脂蛋白含蛋白质最多，约占,50%,，故密度最高，颗粒最小,HDL,运载周围组织中的胆固醇，再转化为胆汁酸或直接通过胆汁从肠道排出。,在大和中等动脉的内膜和中层形成含有胆固醇、类脂质和噬脂细胞的黄色斑块沉积物，是动脉硬化的一种极常见的形式过程.,动脉硬化（,atherosclerosis）:,*血管内皮细胞的小损伤将导致单核细胞的黏附。,(Minor damage to the vascular endothelium induces monocyte adherence.),*,单核细胞转化成巨噬细胞（,transformation of monocytes to macrophages,）,*,LDL,脂肪酸的氧化（,oxidation of fatty acid in LDL,）,*在巨噬细胞上的清除受体摄取氧化的,LDL,（,uptake of oxidative LDL by scavenger receptors on macrophages,）,*巨噬细胞转变为载脂泡末细胞（,conversion of macrophages into lipid-laden foam cells,）,*巨噬细胞释放促进平滑肌细胞增殖的因子,(release of factors by macrophages which stimulate the proliferation of smooth muscle cells),*,动脉粥样硬化斑块的形成,(formation of atherosclerotic plaque),*,血管内腔直径减少限制了血液流动（,reduction in vessel lumen diameter restricting the blood flow,）,*斑块断裂和血流栓塞（,plaque disruption and occlusion of blood flow),四、植物活性成分作用的耙点,内皮细胞的小损伤处会诱导,趋化因子,的释放，吸引来自血液循环中的单核细胞，并且导致组织表面的黏附分子的上调。,所释放的一些趋化因子（如前列腺素类化合物,prostanoids,和细胞分裂素,cytokines,）可被饮食中的特定因素调节。,1.,单核细胞黏附在内皮细胞的损伤处,LDL,是否易于氧化，产生导致动脉粥样硬化的形式，也依赖于饮食中的抗氧化剂的含量。,在饮食补充剂中增加维生素,E,或者泛醌,(,辅酶,Q,ubiquinone),也会抑制,LDL,氧化产生动脉粥样硬化的物质。这表明饮食中摄入抗氧化剂对于抑制,CVD,的发生可能很重要。,2.LDL,的氧化,铜离子催化的氧自由基反应,:,在体外铜离子有效地促进了,LDL,的氧化，并且从动脉粥样硬化斑块中所释放的铜，将导致斑块中由巨噬细胞产生的的过氧化物（,superoxide,）和过氧化氢（,hydrogen peroxide,）所形成的脂肪酸氢过氧化物的过氧化。,来源植物的成分能够抑制,LDL,的氧化或者作为金属螯合剂，防止金属所催化的,LDL,的氧化。因此很可能在这个过程中起着干预作用。,槲皮素（,quercetin,）,动脉粥样硬化过程的许多方面导致血管内腔的缩小。,3.,血管缩小,因此，调节血管的状态，可潜在地缓解由血流减少所产生的功能后果。,近来的研究表明来源于植物的一些化合物具有血管扩张作用，潜在使受影响的组织血流速度增加。,4.,凝血,现在一般认为绝大多数急性血管突发事件（突然的冠心病死亡、急性心肌梗死、不稳定的心绞痛以及许多中风）是由,血栓,形成引起的（导致血管的栓塞），次之因素是,斑块,的破裂。,（,a,）血小板的激活,（,b,）凝血（,coagulation,）,凝血酶,将,纤维蛋白原,转化为,纤维蛋白,(fibrin),，并且激活血小板，导致血栓的形成。纤维蛋白最终通过血纤维蛋白溶酶溶解血块而降解。,*改变脂类的形式,*降低血清胆固醇,*减少脂类氧化,/,抗氧化作用,*金属螯合作用,*抗炎作用,*抗凝血作用,植物活性成分作用的潜在耙点,抗氧化剂（维生素,E,，维生素,C,和胡萝卜素）能够减少对,LDL,和其它脂类的氧化损伤，通过改变与这个过程有关的调节氧化还原反应的基因,影响平滑肌细胞的增殖。,*抗氧化的维生素,多不饱和脂肪酸（,PUFA,）和单不饱和脂肪酸（,MUFA,）对于防治,CVD,发挥着很多作用。,饮食中富含,MUFA,，,n-6,或者,n-3,的脂肪酸可减少血小板中磷脂花生四烯酸，减少花生四烯酸代谢所产生的聚集素血栓烷的合成。,-,亚麻酸是,EPA/DHA(,二十二碳六稀酸,),的前体，以前认为对于防止血栓形成有利，近年来的研究表明它不象长链,n-3,多不饱和脂肪酸一样，产生有益的抗凝血作用，而具有抗心率不齐的作用。,*脂肪酸,这些化合物可做为抗氧化剂，减少对,LDL,的氧化损伤,影响与细胞增殖有关的氧化还原反应调节的方面。,根据报道，一些黄酮类化合物是金属螯合剂。,槲皮素（,quercetin,）和芦丁（,rutin,）是血小板凝聚的抑制剂,.,食物中的许多多酚类化合物，例如红酒中的多酚成分，具有强有力的扩张血管的作用。,*黄酮类化合物,槲皮素（,quercetin,）,降低血液中胆固醇含量，对防止,CHD,具有保护作用。,一些植物雌激素具有抗氧化作用。,染料木素（,genistein,）体外可抑制凝血酶的形成以及血小板的激活。,富含黄豆,/,染料木素的饮食对于人类血液凝固作用的影响缺少研究。,*植物雌激素,通过减少血浆中高半胱氨酸的含量从而特异性地减少,CVD,的发生,.,高半胱氨酸,：促进,LDL,胆固醇的氧化修饰；刺激血管平滑肌细胞的增殖；具有凝血酶原的作用；减少内皮,NO,的产生，收缩血管。,*叶酸,这些化合物结构上和胆固醇非常相似，因此抑制了肠内对胆固醇的吸收，减少了总胆固醇和,LDL,胆固醇的水平。,*植物甾醇（,plant sterol,）,阿司匹林的主要代谢产物是水杨酸，水杨酸存在许多植物来源的食物中。,素食者血清中水杨酸的含量要比非素食者的高。,阿司匹林抑制血小板的凝聚。,现在多数证据表明阿司匹林对于从前患心脏疾病，或者现在偶有心脏病发作的病人，可以减少主要的心血管突发事件的发生。患冠状动脉疾病的病人防治局部缺血突发事件时常服用低剂量的阿司匹林（,80-160mg/,天）。,*水杨酸类化合物（,salicylates,）,五、其他与老年有关的疾病,黄斑是视网膜的色素区域，它包括视网膜的中央凹，是视觉最敏感的地方，含有高密度的锥形光受体。人类的视网膜色素主要是由类胡萝卜素叶黄素和玉米黄质组成。视网膜色素可以过滤蓝光，蓝光对于光受体和视网膜色素上皮细胞特别有损害。,黄斑病变,光损伤视网膜的途径之一是产生自由基，导致膜脂的过氧化。,通过限制代谢过程中和暴露于光下造成的氧化损伤可保护视网膜。,叶黄素和玉米黄质是强有力的抗氧化剂，能够防止自由基的损伤。,*高含量的类胡萝卜素类化合物,第四章,肠内菌代谢对植物饮食活性成分的影响及其作用,4.2,人的结肠（,colon,）,解剖学,肠黏膜细胞,大肠的黏膜表面是平的，其表面是由成熟的柱状上皮细胞构成，这些上皮细胞会经常流到肠腔中，并由靠近隐窝（,crypts,）的基部形成的新的细胞所替代。,大肠的黏膜,小肠的黏膜,结肠上皮细胞的主要功能,1.,从肠腔中的排泄物中吸收水分和溶质,2.,保护其下的组织和循环系统，防止肠腔中有毒物质和致炎介质的有害影响。,3.,表达一系列的酶，它们能够转化生物活性成分，包括植物次生代谢产物，毒物和药物。,排出体外,toxic,脱毒酶,Phase II,Phase I,Phase I,酶，包括细胞色素,P450,它能提供亲水性的，但是经常是反应的氧化物。,Phase II,酶，如谷胱甘肽,-S-,转移酶（,GST,，,glutathione S-transferase,）和,UDP-,葡萄糖醛酸转移酶,(glucuronyltransferase),饮食中的成分，或者肠内菌代谢的产物可诱导和调节脱毒酶的活性,。因此调节了人类寄主的生物化学防御体系。这为肠内菌和他们的人类寄主之间的这种重要的共生关系提供了基础。,大肠是一个高度厌氧（,anaerobic,）环境，包含专性（,obligate,）和兼性（,facultative,）厌氧菌。,据估计典型的成人大肠中含有,400,种不同的微生物。,一般说来，存在最多的一组细菌是类杆菌属（,Bacteroides,）的革兰氏阴性厌氧菌，以及革兰氏阳性菌，包括许多不同属的细菌，如双岐杆菌（,bifidobacteria,），放线菌（,eubacteria,）、乳酸杆菌属（,lactobacilli,），梭状芽胞杆菌（,clostridia,）。,微生物菌群 （,microflora,）,胎儿的肠内本来是无菌的，但是出生后通过从母体的交叉感染获得细菌，在幼年时从环境中逐渐获得更多的细菌，直到断奶后体内完整的微生态的复杂体才形成，这时候每个个体可获得并保持其特征性的微生物的模式。,一个人的微生物菌群是相当稳定的，饮食中的短期变化不会影响菌群的变化，但是经过长期的饮食变化，发现其菌群的种类也发生了大的改变。,微生物菌群（,microflora,）,1.,未消化的食物，大部分是淀粉和细胞壁的多糖类化合物；,2.,内源性的分泌物，特别是消化酶和小肠内的黏液。,3.,每发酵,100g,的碳水化合物，大约能产生,30g,的细菌。,4.,每天内源性碳水化合物可提供排泄物中的微生物,2-3g,的发酵底物，内源性蛋白可提供,4-6g,的发酵底物。,发酵底物,4.3,结肠直肠疾病,不明原因的炎症,溃疡性的结肠炎,直肠癌,直肠癌,肠癌主要是通过腺瘤,-,癌的顺序，由来源于腺瘤,(,状,),的息肉所产生。,由一个正常的腺窝（,crypts,）转变为癌前的损伤，最终到恶性肿瘤的发生，这与控制细胞增殖和分化的特异性的基因变异有关。,诱导,DNA,损伤的突变性物质：一种可能性是亚硝胺，另一种可能性是杂环的芳香胺,(aromatic amine),，在加工的过程中直接由肉产生，它们也是排泄物中的致癌物质。,4.4,保护因子、腔内代谢和健康,1.,对人体是有益的。,2.,酸乳酪就是由奶通过乳酸菌发酵产生的，可以作为有益菌的来源。,3.,一些体外实验研究发现，它具有抗突变的活性。这个性质与细菌的代谢产物有关，包括棕榈酸（,16,碳的饱和脂肪酸）。,4.,许多不同株系的乳酸杆菌在小鼠大肠中可抑制化学物诱导的,DNA,的损伤。,5.,食用含有乳酸杆菌的发酵产品，可以降低人们食用油炸肉类食品后尿中诱导有机体变异的物质的含量。,6.,通过饮食干预来调节肠道微生物的平衡。,4.4.1,乳酸菌,Probiotics,：通过口服补充活菌培养物,Prebiotics,：提供可发酵的底物，有利于已存在的细菌的生长。,增加结肠中有益菌的含量,功能食品,肠内细菌的主要的发酵途径是由己醣形成丙酮酸盐,(pyruvate),，在这个过程中产生,ATP,。,然后丙酮酸盐作为一个中间的底物，通过其它不同的途径，产生短链的脂肪酸乙酸酯（,short-chain fatty acids acetate,），丙酸盐（,propionate,）和丁酸盐（,butyrate,）。,大肠的上皮细胞可优先利用丁酸盐作为能量来源。,4.4.2,短链脂肪酸,1980,年,Roediger,提出丁酸盐的代谢失调可能是炎症,-,溃疡性的结肠炎（,uncerative colitis,）的根本的代谢紊乱。,当给患溃疡性结肠炎的病人使用含丁酸盐的灌肠剂后，炎症明显减轻。,丁酸盐,在体外可以促进正常大肠细胞的增殖，抑制癌细胞的增殖。,丁酸盐还可以诱导人的腺瘤和腺癌的肿瘤细胞系的凋亡。,丁酸盐作为保护因子是有效的，可以通过饮食干预来调节。,功能食品,Prebiotics,含有易于发酵的底物，如抗性淀粉（,resistant starch,），它能为大肠上皮扩大丁酸盐的供应。,在选择这些底物时要注意，木质化的植物细胞壁和和抗性淀粉发酵相对较慢，因此可能最适合向大肠最远处的区域提供丁酸盐。,可迅速发酵的底物，如寡聚果糖。因为它们更适合那些潜在的有益细菌的生长，如双岐杆菌。然而它们在进入结肠后代谢太快而不能向远处的肠提供足够量的丁酸盐。,4.4.3,葡糖硫苷类化合物,在所分解的产物中最重要的是芥末油或者异硫氰酸酯（,isothiocyanate,，,RN,C,S,）。,葡糖硫苷类化合物在植物细胞内相对比较稳定。,食物加工中或者咀嚼中组织被破坏，引发了内源性的酶,myrosinase,（黑芥子酶）的释放，由此释放葡萄糖，所产生的苷元经过进一步的反应形成多种产物，包括异硫氰酸酯。,1.,可以和人的肝和肠的上皮细胞相互作用。可修饰,Phase I,和,Phase II,的酶的活性，摄入十字花科食物可以诱导人的直肠黏膜中谷胱甘肽,-S-,转移酶（,GST,）的,和,-,同工酶的水平增加。对于致癌物质，在它们还没有对,DNA,造成损伤之前对致癌物质脱毒。,2.,它们可诱导先前初始化的癌细胞凋亡，因此防止其进一步转化为癌细胞。,3.,流行病学研究发现大量食用十字花科蔬菜可使大肠癌和肺癌的发病率降低，这可能也归因于葡糖硫苷类化合物的分解产物所产生的代谢影响。,异硫氰酸酯,Acrinylisothiocyanate,Allylisothiocyanate,1.,杆菌、消化链球菌属、肠球菌、埃希氏菌属和变形杆菌等细菌可在体外降解生物活性成分,-,葡糖硫苷类化合物,progoitrin,和,sinigrin.,2.,人的大肠中细菌具有葡萄糖硫苷水解酶的活性。,3.,至少一些来源于饮食的葡糖硫苷类化合物是在肠内降解的，它们的降解产物与大肠的上皮细胞相互作用，并且通过大肠黏膜吸收进入血液循环系统。,肠内菌的作用,一些黄酮醇苷类在小肠内被完整地吸收，或者被黏膜酶水解，以苷元的形式被吸收。,那些通过小肠没有被吸收或者在胆汁中重新进入大肠，可被大肠内的细菌代谢。,人类大肠微生物具有所有降解各种酚苷类化合物以及其它结合物所必需的酶类。如黄酮类化合物形成的葡萄糖醛酸苷类。,酚环的进一步降解发生在大肠，分解产物被吸收，进一步地代谢，并排泄到尿中。,4.4.4,酚类成分,大豆苷（,daidzin,）和染料木素苷,(genistin),，以及它们各自的甲基化的衍生物,biochaninA,和,formononetin,主要来源于大豆食品。,这些化合物被肠内菌降解为苷元,genistein,和,daidzein,。这两个化合物可以通过肠黏膜运输到循环系统中。,植物雌激素,染料木素是与细胞有丝分裂有关的蛋白激酶强有力的抑制剂，它能够对大肠的上皮细胞发挥直接的作用。它主要抑制上皮细胞的增殖，还诱导,DNA,损伤的腺窝细胞的凋亡。,