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番茄提取物抗糖尿病动脉粥样硬化血小板过度活化的机制研究  PDF

  • 蔡欢 1
  • 姜岩 1
  • 刘静芹 2
  • 谭思洁 3
  • 齐峰 2
1. 天津体育学院社会体育与健康科学学院,天津 301617; 2. 保定市第一医院内分泌科,河北 保定 071000; 3. 天津体育学院运动与健康研究院,天津 301617

中图分类号: R155

最近更新:2022-07-07

DOI:10.13590/j.cjfh.2022.03.024

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摘要

血小板过度活化是糖尿病并发动脉粥样硬化(AS)的重要机制之一,膳食营养素干预对早期防治糖尿病合并AS发挥重要作用。经研究指出番茄提取物中的抗血小板因子可在不同环境下抑制血小板聚集和活化,其生物有效成分为核苷及其衍生物和酚类化合物,可延缓糖尿病合并AS的病理进展。本综述旨在探讨番茄提取物的抗血小板作用的机制,为防治糖尿病合并AS提供理论依据。

动脉粥样硬化 (Atherosclerosis,AS)是指动脉内纤维和脂肪的沉积,即形成斑块,是一种多危险因素导致的慢性炎症性大动脉疾病,最终导致血管壁增厚、动脉弹性下降、管腔狭窄,严重影响人类健

1。血小板参与了AS的发生和发展,而在糖尿病、肥胖、胰岛素抵抗等情况下,血小板过度活跃引起的血栓前状态是心血管疾病的主要危险因2。番茄提取物是从成熟的番茄中提取,富含核苷类、酚类和黄酮类等成分,对血小板具有降低聚集、活化及抗氧化作用。本文就番茄提取物对糖尿病合并AS的血小板功能的影响及机制研究进行综述,为防治糖尿病合并AS提供理论依据。

1 血小板在糖尿病合并AS中的作用及评价指标

RAZAK

3研究表明,糖尿病患者合并AS的发生、发展与血小板的高活性状态密切相关。TSCHOEPE4研究指出,在糖尿病发病前,血小板活化标记物就明显增加,这表明血小板活化在糖尿病早期就已经出现。为进一步明确高血糖与血小板之间的联系,RAZMARA5通过对糖尿病患者和健康受试者进行一次性饮食干预,发现食物摄入使糖尿病患者血小板活化,但健康受试者并没有这种现象。MAN6通过诱导血小板过早凋亡来减少糖尿病小鼠体内血小板数量,减少血小板活化,发现斑块表型趋于稳定,显著减少AS。活化的血小板会造成毛细血管微栓塞、加速血管局部病变以及触发急性动脉血栓形成,因此血小板活性增加被认为是加速糖尿病患者AS的潜在机制,探究常见的评定血小板活化的指标对于早期干预糖尿病合并AS具有重要意义。

血小板活化是糖尿病与心血管疾病伴发的共同病理基础,血小板计数(Platelet count, PLT)、血小板平均体积(Mean platelet volume, MPV)和血小板分布宽度(Platelet distribution width, PDW)是血小板活化的常用指标,是评估糖尿病患者心血管风险的有效指

7。血小板-白细胞聚集体(Platelet-leukocyte aggregates, PLA)作为炎症的重要协调8,当血小板活化时,α颗粒与血小板膜融合成为血小板活化的灵敏标志物,并且在AS的早期就参与其形9。此外,高血小板与淋巴细胞比值(Platelet to lymphocyte ratio, PLR)也是预测AS的附加危险因素和常用生物标志10,还是2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)患者早期AS的独立危险因11

2 番茄提取物对糖尿病合并AS的血小板功能影响及机制

目前的抗血小板治疗主要为血栓素A2(Thromboxane A2,TXA2)抑制剂阿司匹林和P2Y12受体拮抗剂,包括噻吩吡啶(氯吡格雷、普拉格雷)和非噻吩吡啶类(替格瑞洛)以及糖蛋白(Glycoprotein,GP)lI b/Ⅲa受体抑制剂(阿西单抗和替罗非班)。阿司匹林是重要的治疗和预防心血管疾病的药物,对心血管疾病如卒中和心肌梗死的二级预防(对于已患心血管疾病的人群的干预)作用已得到确认,但由于患者会出现阿司匹林抵抗以及其本身的不良反应,因此人们寻找具有明显血小板抑制性的天然化合

12

2.1 番茄提取物抗血小板聚集的生物有效成分

作为“世界十大优质食物”之一的番茄是全世界人民日常食用的蔬菜,在中国及世界各国都有多年食用历史,番茄有多种成分,包括水溶性维生素、维生素K、α-生育酚、矿物质、类黄酮和番茄红素,以及其他几种类胡萝卜素

13。食用番茄被认为是降低心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)相关风险的一种饮食因14。番茄中的番茄红素是有效的抗氧化剂,在降低心血管风险方面起主要作15。近期,对番茄制品在健康和疾病风险降低中作用的研究也超出了其抗氧化功能,尤其是其抗动脉粥样硬化功能引起广泛关注。但基于饮食摄入的研究未能发现番茄红素与CVD风险之间的显著独立关联性,说明番茄红素可能是受试者使用番茄/番茄制品的生物标志物,而不是产生影响的生物标志16

CONCHA-MEYER

17通过番茄提取物对体外人血小板聚集的抑制作用发现,番茄提取物可以抑制胶原、二磷酸腺苷(Adenosine diphosphate,ADP)、花生四烯酸和凝血酶诱导的血小板聚集,且其抗血小板活性与抗氧化活性无关。为了研究番茄中抗血小板因子的存在,CONCHA-MEYER17对番茄提取物中的番茄超滤液进行分析,发现抗血小板化合物是高度水溶性,且煮沸后稳定,通过超声和质谱研究发现,番茄中的腺苷和其他抗血小板化合物的存在可显著抑制血小板聚集,与阿司匹林对比,番茄提取物可抑制凝血酶诱导的血小板聚集,而阿司匹林不能。为验证番茄提取物中的水溶性抗血小板因子的存在,O’KENNEDY18通过制备番茄水溶性提取物,利用高效液相色谱测定与抗血小板有关的生物活性化合物,通过对其总活性分数(Total active fraction, tAF)的亚组分进行研究,发现其中AF1含有大量核苷及其衍生物,如腺苷、胞苷、肌苷、鸟苷、一磷酸腺苷和一磷酸鸟苷,对ADP-和胶原介导的血小板聚集具有抵抗力;AF3含有酚类化合物,包括阿魏酸和咖啡酸以及糖苷衍生物,对花生四烯酸诱导的血小板聚集具有更强的抵抗力。FUENTES19的研究指出番茄的抗血小板活性与腺苷有关,且番茄所含有的腺苷是番茄红素的30倍以上。CHENG20通过体外试验发现,当番茄提取物与血液共孵育时,健康受试者的血小板聚集减少了70%,可能是由于其含有的类黄酮和α-生育酚所引起的积极作用。

2.2 番茄提取物抗血小板作用的机制

2.2.1 番茄提取物抗血小板作用的生物研究

一般情况下,内皮通过释放前列环素(Prostacylin, PGI2)和一氧化氮(Nitric oxide, NO)来维持血管张力和血管壁内环境稳定。PGI2是内皮环氧化酶2(Cyclooxygenase-2, COX-2)的主要产物,能够抑制血小板聚集并扩张血管,防止血管平滑肌细胞增殖;血栓素A2(Thromboxane A2,TXA2)是内皮环氧化酶1(Cyclooxygenase-1, COX-1)的主要产物,使血小板聚集、血管收缩和促进平滑肌细胞增殖,PGI2可抑制TXA2的生成;在生理条件下,两种内皮环氧化酶(Cyclooxygenase, COX)产物保持平

21。JEONG22发现番茄提取物(900 mg/kg)显著降低ADP和胶原纤维诱导的血栓素B2(Thromboxane B2,TXB2)的生成达82%±7%,通过颗粒分泌和整合素αIIbβ3激活血小板活化联合聚集,αⅡbβ3对配体如纤维蛋白原的亲和力增高,相邻的αIIbβ3发生交联导致血栓的形成,显著降低纤维蛋白原对αIIbβ3的结合达45%±5%。FUENTES23通过对番茄提取物进行色谱分析发现,血小板抑制GPⅡb/Ⅲa的活化与其成分中所含的多酚和核苷有关,C57BL/6小鼠腹腔注射200 mg番茄提取物进行在体研究,结果显示番茄提取物可显著提高环一磷酸腺苷酸(Cyclic adenosine monophosphate,cAMP)和环一磷酸鸟苷酸(Cyclic guanosine monophosphate,cGMP)水平,从而抑制血小板活化和血栓形成。另有研究证实,水溶性番茄浓缩物(Water-soluble tomato concentrate,WSTC24通过抑制PI3K-Akt 和MAPKs信号通路,有效降低血小板聚集率,抑制血小板αIIbβ3 的活化,抑制FeCl3诱导的动脉血栓形成。CÁMARA25研究发现,番茄提取物中的多酚可以阻断蛋白质二硫键异构酶(Protein disulfied isomerase, PDI),影响纤维蛋白的聚集,达到抗血小板作用。

2.2.2 番茄提取物抗血小板作用的人体研究

阿司匹林的不良反应主要为不可逆的抑制血小板聚集,影响正常的凝血功能,从而增加出血性卒中和胃肠道出血的风险。O’KENNEDY

26通过对47例健康成年人分别使用番茄提取物和阿司匹林治疗,结果显示,单次常规剂量阿司匹林75 mg与单次WSTC摄入对ADP诱导的血小板聚集的抑制作用相似(P=0.733),都有超过90%的血浆 TXB2 生成被抑制,但阿司匹林75 mg/d,连续使用7 d,对血小板聚集的抑制作用大约是单剂WSTC的3倍(P=0.002)。O’KENNEDY18选择90名血小板功能正常的健康受试者进行随机、双盲安慰剂对照交叉实验,分别补充3 g和9 g番茄提取物3 h后测试血小板功能,发现血小板聚集显著降低,平均降低8%~25%,而对照组无显著影响,但有些受试者出现血小板聚集升高,与之伴随的是C反应蛋白和同型半胱氨酸的升高,说明这两种炎性标志物会影响血小板功能。O’KENNEDY27研究发现23例糖尿病患者饮用番茄提取物后连续7 h跟踪取血,探究番茄提取物作用的持续时间与抗血小板作用的关系,结果表明服用WSTC后血小板聚集显著降低,且第3小时和6小时差异具有显著性。

2.3 番茄提取物在不同环境下的抗血小板作用

2.3.1 番茄提取物抑制剧烈运动诱导的血小板聚集活化

据报道,中等强度运动可以抑制血小板功能,而剧烈运动会加剧血小板聚集与活化,其原因在于剧烈运动导致的血小板的聚集和活化造成血液的高凝状态,并且在运动后可持续48 h

28。ÇAKıR29研究发现,服用阿司匹林的糖尿病患者进行Bruce跑台运动,运动强度为85% HRmax时,阿司匹林并不能降低急性运动引起的血小板聚集。为验证番茄提取物能否缓解运动造成的高凝状态,O’KENNEDY用水溶性番茄提取物孵育人脐带内皮细胞,发现经肾上腺素刺激后,较未受处理的对照组相比,处理组人脐带内皮细胞血小板的聚集和微粒形成分别减少91%和31%,而白细胞介素6(Interleukin 6, IL-6)减少80%30。说明番茄提取物可以减轻运动介导的高凝状态和炎症因子的释放。

2.3.2 番茄提取物抑制环境污染诱导的血小板聚集活化

血小板计数的增加是机体对空气污染反应的早期血液指标。ROBERTSON

31指出,血小板活化和氧化应激导致血小板-白细胞结合物的形成,增加循环IL-6的水平,促进微粒的形成,因而将止血平衡转变为促血栓/促凝血状态。番茄提取物可通过抑制P-选择素和组织因子(Tissue factor, TF)与血小板结合从而发挥抗血小板作32。体外试验表明,WSTC可将暴露于PM2.5引起的血小板活化降低三分之一,但是否通过抑制P-选择素和TF的作用值得进一步研33

3 小结与展望

血小板过度活化是糖尿病与AS形成的共有病理基础,为糖尿病合并AS的人群寻找安全、可逆的抗血小板抑制剂对于维持血管内环境稳定非常重要。番茄提取物可降低心血管疾病的风险,其有效成为核苷及其衍生物,以及酚类化合物,可解决ADP、胶原、花生四烯酸和凝血酶介导的血小板聚集与活化,并且在不同环境中发挥抗血小板作用。综上所述,番茄提取物具有抗血小板作用,且不影响凝血功能,但其使用方式、有效成分作用机制有待进一步探讨,为番茄提取物应用于糖尿病动脉粥样硬化的防治提供新的临床依据。

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