榛子与脱脂榛子渣提取物作为天然铁螯合剂：在铁过载中的铁螯合、抗氧化及抗炎特性

《Antioxidants》：Hazelnut and Defatted Hazelnut Pulp Extracts as Natural Iron Chelators: Iron-Chelating, Antioxidant, and Anti-Inflammatory Properties in Iron Overload

　　

铁过载会诱导氧化应激、脂质过氧化及炎症反应，共同导致细胞和组织损伤。尽管合成铁螯合剂在临床实践中被广泛使用，但其相关的不良反应和治疗成本凸显了探索天然来源化合物作为潜在替代治疗药物的必要性。本研究全面评估了榛子样品（包括吉雷松品质、黎凡特品质和皮科拉品种）以及脱脂榛子渣提取物的铁螯合、抗氧化和抗炎特性。在定性和定量植物化学表征之后，研究人员采用DPPH、CUPRAC、FRAP和TOAC法评估了抗氧化能力，并在模拟胃部（pH 2）和肠道（pH 6）条件下利用原子吸收光谱法和菲咯嗪法评估了铁结合能力。为了研究肝脏保护作用，研究人员在暴露于铁过载的Hep3B细胞中检测了提取物的铁螯合潜力。提取物C（榛子粉的80%乙醇提取物）表现出最显著的铁螯合活性，在模拟胃肠条件下的铁结合效率达到77–88%，在菲咯嗪法中达到90%，同时使Hep3B细胞内的铁积累减少约83–84%。此外，提取物C有效减轻了铁诱导的氧化应激，表现为丙二醛水平降低以及谷胱甘肽、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的恢复。在脂多糖刺激的RAW 264.7巨噬细胞中，这些提取物还抑制了亚硝酸盐积累，并降低了前列腺素E2、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α的水平。研究人员的发现强调了基于榛子的提取物因其铁螯合、抗氧化和抗炎特性，可作为管理铁过载的候选治疗药物。

研究背景与目的

铁是维持人体生理稳态所必需的微量元素，参与氧运输、DNA合成修复、细胞代谢及多种酶促反应。正常成人体内总铁含量约为3–4克，大部分存在于血红蛋白中，其余储存在转铁蛋白、铁蛋白和血铁黄素中。铁的吸收和系统分布受到铁调素-膜铁转运蛋白调节轴的严格控制。然而，这一通路的失调可导致铁平衡紊乱，进而引发缺铁或铁过载等病理状态。缺铁和缺铁性贫血是全球最常见的微量营养素失衡问题，影响超过四分之一的人口。临床上，口服铁剂是一线疗法，但吸收不良或不耐受的患者需使用非肠道制剂。然而，铁稳态失衡不仅涉及缺乏，过量摄入和蓄积同样会导致严重的健康问题。急性铁中毒主要发生在六岁以下儿童中，成人则多因自杀企图或妊娠期过度补充所致。慢性铁过载常见于遗传性血色病和多次输血患者。目前的螯合疗法常用去铁胺、去铁酮和地拉罗司，但这些药物存在严重不良反应风险、治疗费用高、非选择性螯合导致必需矿物质流失以及需要定期临床监测等局限性。因此，开发兼具疗效、安全性、可负担性和口服便利性的新型治疗策略十分必要。在此背景下，天然化合物因其螯合能力和抗氧化特性而备受关注。榛子富含多种生物活性化合物，如植酸、多酚（槲皮素、绿原酸、儿茶素等），它们既能与铁离子形成不溶性复合物以减少铁吸收，又能抑制铁诱导的氧化应激。本研究旨在全面评估不同产地榛子及脱脂榛子渣提取物的铁结合能力、抗氧化活性和抗炎作用，探讨其作为天然铁螯合剂的潜力。

研究方法与技术

研究人员采用了多种技术方法：利用高效薄层色谱进行定性植物化学分析；通过比色法测定总酚、总黄酮、缩合单宁、植酸和草酸含量；采用DPPH、CUPRAC、FRAP和TOAC法评估体外抗氧化活性；在模拟胃部（pH 2）和肠道（pH 6）条件下，结合原子吸收光谱法和菲咯嗪法测定铁结合能力；在Hep3B人肝癌细胞中建立铁过载模型，评估细胞内铁积累及氧化应激标志物（MDA、GSH、SOD、CAT）；在LPS刺激的RAW264.7小鼠巨噬细胞中检测亚硝酸盐、PGE₂、IL-6和TNF-α水平以评价抗炎活性。

研究结果

3.1 提取产率：不同提取方法和榛子品种的提取产率存在差异。

3.2 定性与定量分析：HPTLC分析显示，所有提取物均检测到磷酸基团，表明植酸相关化合物可能参与铁结合；槲皮苷在提取物A1中含量最高，其铁螯合位点位于5-羟基-4-氧代基团和邻苯二酚基团；原儿茶酸和没食子酸在提取物A1中占主导，儿茶素衍生物和原花青素B2也主要在提取物A1中发现。定量分析表明，提取物A2的植酸含量最高，提取物C的总酚含量最高（Yomra样品达854.93 mg GAE/g干重），提取物A1的总黄酮和缩合单宁含量最高，Be?ikdüzü品种的草酸含量最高，提取物A1的蛋白质含量最高。

3.3 抗氧化活性：FRAP测定中，提取物A1的还原力最强（Be?ikdüzü品种最优）。DPPH测定中，提取物A2的自由基清除活性最高。CUPRAC和TOAC测定中，提取物A1的抗氧化能力最强，Be?ikdüzü和Vakf?kebir样品表现突出。

3.4 铁结合能力：在模拟胃和肠道条件下，提取物C的铁结合效率最高，其中Be?ikdüzü C提取物在pH 2和pH 6下分别结合77%和88%的铁，接近去铁胺（87%和90%）和地拉罗司（88%和94%）的效果。菲咯嗪法进一步证实，提取物C的铁结合活性最强，?ar??ba?? C样品达90%，脱脂榛子渣C和Be?ikdüzü C约81%，而去铁胺和地拉罗司分别为97%和82%。

3.5 抗炎活性：所有提取物在0.125–1 mg/mL浓度下对RAW264.7细胞无细胞毒性。提取物C呈剂量依赖性地降低LPS诱导的亚硝酸盐水平，脱脂榛子渣C提取物在1 mg/mL时抑制率达64%，优于吲哚美辛（59%）。PGE₂方面，脱脂榛子渣C提取物降低62%，Yomra和Be?ikdüzü分别降低53%和51%。IL-6方面，脱脂榛子渣C提取物抑制50%，Yomra和?ar??ba??分别降低47%和44%。TNF-α方面，Be?ikdüzü和脱脂榛子渣C提取物分别降低53%和52%。

3.6 抗氧化应激保护作用：在Hep3B细胞中，15 mM FeSO₄·7H₂O使细胞活力降至50%左右。铁暴露显著升高MDA水平，而提取物C处理显著降低MDA，Yomra提取物抑制率达72%。铁暴露消耗GSH，提取物C处理使其恢复，Yomra提取物使GSH水平提升至对照以上。铁暴露抑制CAT和SOD活性，Pikola和Be?ikdüzü提取物对CAT恢复效果最佳，Vakf?kebir和Be?ikdüzü提取物对SOD恢复最明显。细胞内铁测定显示，铁暴露使铁水平升高约20倍，提取物C处理使Be?ikdüzü、?ar??ba??和Vakf?kebir样品的细胞内铁减少约83–84%，接近对照组水平。

3.7 相关性分析：残余铁水平与PGE₂、IL-6和TNF-α呈正相关；亚铁离子螯合活性与MDA负相关，与GSH和SOD正相关；细胞内铁降低与蛋白质含量和FRAP值强正相关。

讨论与结论

讨论部分指出，急性铁中毒尤其在儿童中是一个重要的临床问题，现有螯合疗法的安全性和耐受性问题促使人们探索天然来源的替代品。本研究中，榛子提取物表现出显著的抗氧化活性，DPPH自由基清除能力的IC₅₀值低于1 mg/mL，CUPRAC和FRAP值也优于文献报道。总酚含量高达36.54–855 mg GAE/g，远高于先前研究。重要的是，提取物C虽然并非在所有成分含量上都最丰富，但在铁结合活性方面表现最强，这表明铁结合活性不仅取决于多酚、黄酮或缩合单宁的总量，还与其化学结构（特别是邻苯二酚和没食子酰基）密切相关，研磨过程也可能增加了这些化合物的提取或可及性。在抗炎实验中，提取物C有效降低了LPS诱导的亚硝酸盐、PGE₂、IL-6和TNF-α水平，与文献中榛子多酚的抗炎作用一致。在肝细胞保护方面，提取物C减少了MDA积累，恢复了GSH、SOD和CAT水平，改善了细胞抗氧化防御能力。细胞内铁测定结果显示，提取物C可使铁过载Hep3B细胞的铁水平降低约83–84%，接近对照组。结论部分总结：本研究综合评估了榛子和脱脂榛子渣提取物的铁螯合、抗氧化和抗炎特性。提取物C在模拟胃肠条件下表现出77–88%的铁结合效率，在菲咯嗪法中达90%，并使Hep3B细胞内铁积累减少约83–84%。此外，提取物C有效减轻了铁诱导的氧化应激，表现为MDA降低以及GSH、SOD和CAT的恢复。在LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞中，提取物还抑制了亚硝酸盐积累并降低了PGE₂、IL-6和TNF-α水平。研究人员的发现强调了基于榛子的提取物因其铁螯合、抗氧化和抗炎特性，可作为管理铁过载的候选治疗药物。