原花青素对膳食中丙烯酰胺及其诱导细胞毒性的抑制效果与作用机制

High content of acrylamide (AA) inducing cytotoxicity is easily produced in starch-rich food heated during food processing. Flavonols—procyanidins (PC) show higher inhibitory effect on AA and AA-induced cytotoxicity than other polyphenols. However, the inhibitory effect of PC with different structures on AA, especially the inhibitory effect and mechanism of PC after digestion on AA-induced cytotoxicity, is not clear. In this research, based on the comparison of inhibitory effect of different configurations and polymerization degrees of PC on AA in asparagine/glucose system and fried food system, to start from the two hypotheses of dietary polyphenols inhibiting AA formation, the mechanism of PC inhibiting AA production is investigated by QSAR. Using human Caco-2 cells as a model, the research focus on the inhibitory effect and molecular mechanism of PC before and after simulated gastrointestinal digestion on AA-induced cytotoxicity, expecting to provide a theoretical basis for the revelation of mechanism of the dietary polyphenols procyanidins inhibiting AA formation and PC after gastrointestinal digestion reducing AA-induced cytotoxicity.

高淀粉食品在热加工过程中容易产生具有细胞毒性的高含量丙烯酰胺（AA），而黄烷醇类多酚——原花青素（PC）显示高于其他多酚的抑制AA活性和对AA诱导细胞毒性的抑制效果，但是不同结构的PC对AA的抑制效果，尤其是PC经过消化后对AA诱导的细胞毒性的抑制效果和作用机制并不清楚。本项目在比较不同构型和聚合度PC对天冬酰胺/葡萄糖体系和油炸食品中AA抑制效果的基础上，从膳食多酚抑制AA形成的2种假说入手，结合QSAR探讨PC抑制AA产生的作用机制；并以人Caco-2细胞为模型，聚焦于PC经模拟胃肠道消化前后对AA诱导的细胞毒性的抑制效果及调控通路的分子机制，期望为揭示膳食多酚——原花青素抑制AA形成并经胃肠道消化后减轻AA诱导细胞毒性的作用机制提供理论依据。

丙烯酰胺（AA）是一种广泛存在于热加工食品中的新生污染物，其具有神经毒性、生殖毒性、肝脏毒性和致癌性。如何利用食源性组分抑制热加工食品中AA的生成和干预其体内毒性是目前食品安全领域的研究热点和难点。因此，本项目重点探讨不同结构膳食多酚-花生红衣原花青素对AA生成的抑制效果及机制，并阐明原花青素经过体内消化和代谢、吸收后干预AA引起的细胞损伤效果，并揭示其作用机制。首先从花生红衣中分离了9种不同结构原花青素，并采用液质联用及核磁共振技术鉴定其结构；研究发现不同结构原花青素对AA均有一定的抑制效果，聚合度、结构单元间的链接键类型和原花青素的空间结构都对抑制效果有影响；B型原花青素与黄烷醇单体或A型原花青素复配后对AA具有协同抑制作用。原花青素与产生AA的重要中间体3-氨基丙酰胺反应可能是其抑制丙烯酰胺的生成重要机制之一。小肠是重要的消化、吸收器官，随着食物进入小肠的AA可能会引起小肠上皮细胞的损伤。本研究通过建立AA诱导的小肠细胞损伤模型，探究了不同构型和聚合度原花青素及其消化产物对AA诱导的小肠上皮细胞损伤的干预作用，其中原花青素A1（A型二聚体）及其消化产物对AA诱导的细胞毒性具有更优的干预作用，其作用机制可能是通过调控Nrf2信号通路，维持细胞内氧化还原平衡、抑制细胞凋亡、增加紧密连接蛋白表达和降低细胞通透性干预AA诱导的细胞毒性。此外，研究过程中还发现原花青素在上消化道的消化和吸收有限，更多累积到大肠，经过微生物分解产生小分子代谢产物，通过循环系统到达机体的组织和器官，部分代谢产物具有比母体化合物更高的干预氧化应激损伤活性，预示原花青素通过肠道微生物的代谢可能对AA诱导的肠道损伤产生干预。本项目对于利用食源性组分降低食品中AA含量，减少AA导致的机体危害具有重要的理论价值，对于保护公众健康具有一定现实意义。