传统的“地中海饮食”被认为是最健康的饮食方式之一，流行病学调查显示，地中海饮食降低了当地人结肠癌、动脉粥样硬化、心血管疾病以及炎症等疾病的发病率[1]。橄榄油是地中海饮食的特征成分之一，其中的多酚类物质主要包括3种——橄榄苦苷(oleuropein)、羟基酪醇(hydroxytyrosol，HT)和对羟基苯乙醇(tyrosol)。其中我们和其他一些实验室证实，羟基酪醇在代谢调节、抗菌、抗肿瘤等方面的有明显的生物学活性，受到国内外研究者的广泛关注。本文对其主要生物学活性及代谢机制进行综述。
1 羟基酪醇的理化性质羟基酪醇的化学名称为3，4-二羟基苯乙醇(Fig 1)，分子式为C8H10O3，相对分子质量为154.16，在280 nm处有最大吸收,通常存在于橄榄油和橄榄叶中。羟基酪醇属于两亲性分子，具有较好的脂溶性与水溶性，易溶于水和二甲亚砜，在水中的溶解度可以达到50 g·L-1。羟基酪醇是一种多羟基酚类化合物,由乙醇甲基上的H原子被邻苯二酚取代而成。羟基酪醇的分子结构除了和其它酚类物质一样具有酚羟基以外，在连有苯环的乙醇链上还有一个醇羟基。羟基酪醇的抗氧化活性与它的结构是有密切关系的：它的酚羟基可以作为氢的供体，对多种活性氧具有清除作用，能够将单线态的氧还原成活性较低的三线态氧，降低氧自由基产生的可能性; 另一面，羟基酪醇通过反应生成的活性较低的多酚自由基可以清除各种自由基，从而打断自由基氧化的链式反应; 除此之外，羟基酪醇的两个邻位酚羟基可以鳌合金属离子，减少金属离子催化氧化反应的机会。
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| 图 1 Structure of hydroxytyrosol |
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羟基酪醇对多种疾病有明显的作用，近年的研究表明[2-4]，羟基酪醇在糖脂代谢调节、防治肿瘤、抗血栓、缓解动脉硬化、抑制病原微生物、防治视网膜黄斑变性、保护软骨和防治骨质疏松等方面都具有良好的生物活性，其作用机制主要包括以下几方面：
2.1 清除自由基羟基酪醇具有邻苯二酚结构，是典型的抗氧化应激物质和自由基清除剂。研究表明，羟基酪醇与心脏健康和抗炎效应相关，它的作用机制有可能是直接清除ROS及激活内源性的抗氧化系统。在外周血单核细胞中，羟基酪醇通过降低过氧化脂质、ROS的量和增加抗氧化酶的活性，减轻了二噁英诱导的氧化应激，防止了细胞内DNA被破坏，并减少了细胞形态学的变化[5]。另外，羟基酪醇在非常低的浓度下即能抑制丙二醛、H2O2脂肪酸和7-酮基胆固醇的生成，并有效阻断ERK和Akt /Pkb的磷酸化状态发生改变，还能抑制外来因素(例如紫外线B、苯并芘等等) 所导致的DNA 破坏[6-8]。羟基酪醇还可以通过激活内皮细胞AMPK活性，促进叉头样转录因子3a (FOXO3a) 的细胞核内转位，进而上调过氧化氢酶的含量，达到缓解氧化损伤的目的[9]。越来越多的研究结果证实羟基酪醇是一种良好的抗氧化剂[10-14]。
2.2 促进线粒体生成我们发现，羟基酪醇可以增强脂肪细胞3T3-L1中线粒体的生成，改善线粒体的功能[15]。此外0.000 1~0.01 mol·L-1浓度的羟基酪醇即可诱导PGC-1α及其下游基因JNK和ERK1/2蛋白含量上调、线粒体呼吸链复合体含量以及线粒体数量增加，与此同时，线粒体的整体功能以及单个酶的活力均有提高，胞内游离脂肪酸的含量下降[16]。在阿霉素造成的慢性心功能障碍实验中发现，羟基酪醇能够明显增加心肌细胞呼吸链复合体蛋白Ⅱ、复合体蛋白Ⅲ的水平，迅速逆转氧化标志物水平，明显地改善氧化损伤[16]。这些证据都表明羟基酪醇可以通过调节线粒体的动态变化，降低线粒体的自噬，从而改善线粒体功能的失常。
2.3 激活细胞二相酶体系视网膜黄斑病变是造成老年人视力下降，甚至失明的主要原因之一。这种疾病产生的主要诱因包括氧化应激、线粒体功能紊乱以及炎症的发生等等。流行病学调查结果表明，香烟产生的烟雾是视网膜黄斑病变的重要致病因素之一，烟雾中的某些成分可能会对视网膜或者色素上皮细胞具有毒性效应。丙烯醛是香烟烟雾中的一种主要成分，参与多不饱和脂肪酸的氧化以及体内多胺的代谢。我们前期的实验结果表明，羟基酪醇对丙烯醛处理的视网膜色素上皮细胞ARPE造成的氧化损伤具有保护作用，一方面羟基酪醇能够诱导PGC-1α的活化，促进线粒体转录因子A、解偶联蛋白2 和线粒体呼吸链复合体蛋白的合成，最终增强了线粒体的再生能力[17-18]；另一方面，羟基酪醇也促进了Nrf2 在细胞核内的累积，促进了下游诸多抗氧化酶系统包括γ-谷氨酰-半胱氨酸连接酶(γ-GCL)、核苷酸( 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸) 醌、还原酶1(NQO1)和血红素加氧酶-1(HO-1) 的活化。这些二相酶的激活有效地改善了丙烯醛造成的氧化损伤，帮助维护了视网膜色素上皮细胞的正常功能，对老年性视网膜黄斑病变的发生可能具有较好的预防作用[19]。
我们的研究还发现，羟基酪醇对丙烯醛诱导的前成骨细胞(MC3T3-E1)的细胞毒性有明显保护作用，在对MC3T3-E1细胞的二相酶的表达水平检测结果显示，包括γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶GCLc、GCLm、HO-1和NQO-1在内的几种酶在羟基酪醇处理后明显增加。进一步分离细胞核和细胞质的蛋白质的结果表明羟基酪醇能有效降低细胞质Nrf2含量和增加核Nrf2含量，这提示了羟基酪醇促进了Nrf2的核转位。总之，羟基酪醇能够通过激活Keap1/Nrf2信号通路，防止抗氧化酶的减少，从而保护线粒体自噬途径和使线粒体复合物维持在一个正常的水平[20]。
2.4 羟基酪醇是一种线粒体营养素线粒体是真核生物进行氧化代谢的主要部位，亦是细胞凋亡的调控中枢之一[21]，在细胞内具有重要的功能和作用，但它易受活性氧、活性氮等的攻击，很多涉及到能量障碍和氧化损伤的疾病，通常都伴随着线粒体的结构、功能及动态变化异常，越来越多的动物和人体试验表明线粒体的异常与许多疾病(例如阿尔茨海默病、帕金森病、2型糖尿病、代谢综合征等)有着重要的关系[22-24]，因此，线粒体结构和功能的改善对这些疾病的预防和治疗有着重要的意义，寻找和发现靶向于线粒体的营养素或抗氧化剂可能是防治这些疾病的有效途径。线粒体营养素的概念由刘健康[23]教授在2005年提出，特指一些靶向于线粒体，通过调节线粒体生成、复合物的活性以及抗氧化体系的活性，从而改善线粒体功能的营养素或者天然产物。刘健康教授在相关综述中总结了线粒体营养素的功能主要包括以下几个方面：① 清除过多的自由基，防止氧化产物的产生，减少线粒体氧化应激；② 作为二项酶的诱导剂，增强细胞自身抗氧化能力；③ 通过修复、降解受损线粒体，增加线粒体生成，增强线粒体的代谢能力；④ 通过增加线粒体相关酶的底物及辅酶水平从而增强线粒体酶的活性。依据上述线粒体营养素理论，结合我们实验室及其他研究团队的实验证据，我们认为，羟基酪醇是一种典型的线粒体营养素。
3 羟基酪醇的代谢动力学特征3.1 羟基酪醇的吸收Manna等[9]利用分化的Caco-2细胞作为模型系统，探讨羟基酪醇肠道转运的分子机制。他们将羟基酪醇标记为[14C]HT，向细胞培养基中添加[14C]HT，研究细胞中放射性随时间变化情况。实验结果确认羟基酪醇在肠道Caco-2细胞中是通过被动扩散方式进行双向运输，随后通过检测羟基酪醇下游代谢物之一的高香草醇(3-hydroxy-4-methoxyphenylethanol，homovanillyl alcohol)的水平，计算得出羟基酪醇的转化率约为10%左右[25]。
也有研究者发现，可用HepG2细胞来研究羟基酪醇对细胞的作用以及细胞吸收羟基酪醇的能力，研究结果表明，向细胞培养基中添加0.1 mol·L-1羟基酪醇，2 h后检测培养基中羟基酪醇水平，发现羟基酪醇含量并没有明显下降；而18 h后检测培养基，这时检测结果显示羟基酪醇含量下降至之前的25%[26]。这说明不同细胞类型中羟基酪醇的代谢存在差异。
动物实验表明，相当部分的羟基酪醇以原型从尿液中排泄，代谢较快，尿中含量最高峰出现时间一般不超过摄入后4 h[27]，小鼠注射羟基酪醇后血清中药峰浓度则出现在5 min左右，6 h后降至最低[14]；在利用大鼠进行的性别差异实验中发现，HT的吸收率与性别有关，♀对于HT的吸收明显优于♂[28]；人体实验表明，在对健康志愿者补充羟基酪醇水溶液后，发现血清中羟基酪醇出现最高峰的时间为(13.0±1.5) min，2 h后从体内消除，羟基酪醇的生物利用度为(6.2±1.1)％[变动范围为(2.4~11.8)%]，从羟基酪醇以及高香草醇累积收集得到的结果显示，羟基酪醇的吸收率大约在(9.4±1.8)%[变动范围为(2.4~19.6)%][29]。
有文献报道羟基酪醇在肥胖人群中吸收效果明显优于BMI正常或偏低人群，González-Santiago等[29]选取了8男2女10名健康人，平均25.3岁，体表比在18.3~28.2 kg·m-2之间，让这些志愿者以2.5 mg·kg-1剂量口服羟基酪醇，随后在口服10、20、30、40、50、60和120 min后检测血液中羟基酪醇的浓度，结果发现，羟基酪醇的吸收的个体差异较大，但总体高BMI的志愿者不仅血液中羟基酪醇的药峰浓度明显高于低BMI的志愿者，而且血液中羟基酪醇的半衰期也明显较普通人长。
3.2 羟基酪醇的分布将羟基酪醇用14C标记后通过静脉注射方式给予小鼠，检测各组织中放射性物质的强度，可以大致发现羟基酪醇的分布具有一定趋向性，在肺、肝、肾、脑等中均有分布，其中尤以肾的含量最高，并且随时间变化这些组织中放射强度呈明显下降趋势，5 min时各组织中均达到最大值，30 min时下降到一半左右[14]。
此外在研究脑组织对羟基酪醇的吸收时，有研究组采用“微透析探针”置入大鼠的右侧海马，术后2 h待大鼠状态稳定，从静脉给予剂量为100 mg·kg-1的羟基酪醇，使用微透析-液相联用技术检测脑内羟基酪醇含量变化，检测结果显示，羟基酪醇能够穿透血脑屏障以原型分布于大脑，峰值浓度为(2.1±0.5) mg·L-1，半衰期为(22.1±2.1) min[30]。
关于羟基酪醇在体内的分布情况，相关研究并不完善，有待于进一步探索。
3.3 羟基酪醇的代谢在健康人的血液内羟基酪醇代谢的研究中我们看到，受试者口服2.5 mg·kg-1剂量的羟基酪醇后，血液中羟基酪醇浓度在(13.0±1.5) min时达到峰值，同时高香草醇(homovanillyl alcohol)，结构式见Fig 2。在血液中6.7±2.4 min时就达到峰值浓度，推测高香草醇应该是羟基酪醇的一种重要下游代谢产物[30]。
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| Fig 2 Structure of homovanillyl alcohol另有研究在血液中发现了一种新的羟基酪醇下游代谢物——羟基酪醇醋酸硫酸盐(hydroxytyrosol acetate sulphate)，结构式见Fig 3，这一物质的发现使得羟基酪醇代谢路径和机制的研究得到了进一步完善[31]。 |
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| 图 3 Structure of hydroxytyrosol acetate sulphate |
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此外，羟基酪醇也是体内多巴胺代谢产物之一，可能通过调节多巴胺代谢发挥生物学活性。根据羟基酪醇代谢特征以及下游已经发现的部分代谢物质，我们可以推测羟基酪醇的体内代谢通路可能如Fig 4所示。
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| Fig 4 metabolism pathway of hydroxytyrosol in vivoDBH：dopamineβ-hydroxylase，多巴胺β-羟化酶；AADC：aromatic acid decarboxylase，芳香酸脱羧酶；MAO：monoamine oxidase，单胺氧化酶；TH：Tyrosine hydroxylase，酪氨酸羟化酶；ADH：alcohol dehydrogenase，乙醇脱氢酶；ALDH：aldehyde dehydrogenase,乙醛脱氢酶；ALR：aldehyde reductase，乙醛还原酶；AC：acyltransferase，脂肪酰转移酶；GTFs：glucotransferase,葡糖转移酶；STs：sulfotransferase,磺基转移酶；COMT: catechol-O-methyl transferase,儿茶酚氧位甲基转移酶 |
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羟基酪醇具有较为广泛的生物学活性，对多种疾病具有防治功能，其作用机制正在逐步被揭示，应用的前景十分广阔。对羟基酪醇的代谢动力学特征及其体内代谢产物的阐明，将有助于推动羟基酪醇的成药性研究和临床应用研究。
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