《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：The isoflavone metabolites,
O-desmethylangolensin and (
S)-equol, relax isolated arteries
ex vivo and decrease arterial blood pressure
in vivo
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研究异黄酮代谢物血管舒张作用，发现O-脱甲基安哥拉烯（O-DMA）和(S)-异黄酮醇在离体大鼠主动脉环、肠系膜动脉环及猪冠状动脉环中均显示浓度依赖性血管舒张，其机制与抑制钙离子通道及NO信号通路相关，且在自发性高血压大鼠体内静脉给药可有效降低血压而不影响心率。
托马斯·米格科斯（Thomas Migkos）| 简娜·普罗罗娃（Jana Pourová）| 伊维塔·涅伊曼诺娃（Iveta Nejmanova）| 玛丽·沃普沙拉洛娃（Marie Vopr?alová）| 西里尔·奥杰（Cyril Auger）| 瓦莱丽·希尼-克尔特（Valérie Schini-Kerth）| 玛戈特·戴（Margot Day）| 米兰·普尔（Milan Pour）| 德斯·R·理查森（Des R. Richardson）| 普热米斯尔·姆拉德延卡（P?emysl Mladěnka）
捷克共和国赫拉德茨-克拉洛韦查尔斯大学药学院药理学与毒理学系
摘要
研究表明，膳食异黄酮具有积极的心血管效应。虽然它们的肠道吸收率较低，但会在胃肠道中经过细菌代谢，产生生物利用度更高的代谢物。然而，关于个别纯异黄酮代谢物对血管系统影响的数据有限。因此，首先对四种这类代谢物在体外（ex vivo）条件下进行了血管舒张特性的检测，实验对象是分离出的大鼠主动脉环。其中效力最强的代谢物是O-去甲基安戈伦辛（O-DMA）和S- equol，其EC50值分别为49.3 μM和59.1 μM。这两种代谢物在另外两种体外模型中也表现出血管舒张作用：大鼠肠系膜动脉环（EC50值分别为33.3 μM和8.7 μM）以及猪冠状动脉环（EC50值分别为16.8 μM和15.3 μM）。因此，在三种不同的体外动脉模型和两种不同的物种中，O-DMA和S- equol均显示出血管舒张活性。在使用更接近人类情况的猪冠状动脉进行的机制研究中，观察到这种血管扩张作用与内皮细胞无关。这种血管扩张效应在Gq/11偶联受体（通过血栓素A2类似物U46619或血清素刺激）或过量KCl导致的内皮细胞非依赖性血管收缩后仍然存在。利用人主动脉平滑肌细胞原代培养的研究表明，O-DMA的活性机制可能与L型钙通道的抑制有关。在体内实验中，静脉注射O-DMA和S- equol可降低自发性高血压大鼠的动脉血压，且不会影响心率。这些结果表明，异黄酮通过其可吸收的代谢物O-DMA和S- equol来调节动脉血压。
引言
尽管进行了大量研究，心血管疾病仍是全球范围内的主要致病和致死原因，同时也是传染病（如最近的COVID-19大流行）常见的潜在致命并发症[1]。因此，寻找新的治疗手段至关重要。天然来源的物质是开发有用药物的传统素材[2][3]。异黄酮是天然存在的多酚类化合物，存在于大豆制品、豆类、坚果等食物中，也广泛存在于许多膳食补充剂中[4][5]。牛奶和乳制品也是人类获取异黄酮的来源，异黄酮是牲畜饲料的常见成分[6]。
多项流行病学研究表明，异黄酮对健康有积极作用，可预防乳腺癌、前列腺癌、骨质疏松症、更年期症状、非酒精性脂肪肝病、亚临床动脉粥样硬化以及明显的心血管疾病[7][8][9][10][11][12]。在某些临床试验中，摄入单独的异黄酮或其混合物后，血压显著下降[13][14][15][16][17][18]。但也有研究显示没有显著效果[19][20]。我们团队最近发现，异黄酮生物chanin A和glycitein在体外条件下对猪冠状动脉具有血管扩张作用（EC50 < 30 μM）[21]。由于这些母体异黄酮在血浆中的浓度很低，因此上述研究中观察到的动脉血压下降可能是其代谢物所致[13][14][15][16][17][18]。
最常见的异黄酮苷元是染料木素（genistein）和大豆苷元（daidzein），它们以苷（genistin、daidzin、puerarin）和醚（4-甲氧基）衍生物（biochanin A、formononetin）的形式存在，并由人体肠道微生物群代谢[7][13][22]。大豆苷元可代谢为S- equol和O-去甲基安戈伦辛（O-DMA；图1）[23][24]；染料木素可进一步代谢为4-乙基酚、1,3,5-三羟基苯和(R,S)-2-(4-羟基苯)丙酸（HPPA；图1）[25][26][27][28]。这些异黄酮代谢物，尤其是S- equol（或其外消旋体）和O- DMA，因其潜在的生物活性而受到关注[28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40]。事实上，多项研究表明S- equol是大豆产品心血管效应的负责成分[32][35]。
体外实验表明S- equol具有抗凋亡作用[34]，并可能抑制血管重塑和新内膜形成[29]。在高胰岛素水平下，S- equol还能预防血管功能障碍[36]。这种作用提示其在2型糖尿病患者（具有较高心血管并发症风险）中的治疗潜力。在喂食高脂肪饮食的apoE基因敲除小鼠中，S- equol表现出抗动脉粥样硬化作用[39]，这可能是另一种保护因素。
尽管其作用机制尚未完全明了，但传统上认为S- equol的心血管保护作用与其植物雌激素活性有关[41]。S- equol能与雌激素受体（ER），特别是ERβ亚型结合[42][43]。关于S- equol对血管系统的作用是依赖于一氧化氮（NO）还是独立于NO的，目前存在争议[44][45][46]。如果S- equol的主要血管效应与ER相关，那么预计会激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（AKT），进而提高内皮细胞中的一氧化氮合酶（eNOS）活性并产生NO[13][47]。研究表明，S- equol介导的血管舒张作用在大鼠主动脉和胸主动脉中依赖于NO[45]，并在人主动脉和脐静脉内皮细胞中观察到eNOS的激活[45]。
相反，其他研究认为S- equol引起的血管扩张作用与内皮细胞无关[44][49]，而是通过血管平滑肌细胞中的BKCa通道介导的钾电流[49]。R,S- equol外消旋体可增加HEK 293细胞中的BKCa电流[50]，尽管这具有药理学意义，但其生理相关性尚不确定，因为R,S- equol是由人体肠道微生物群合成的外消旋体[43]。
我们实验室之前的研究指出S- equol还具有另一种心脏保护机制[27]，即它可以抑制由花生四烯酸和胶原蛋白诱导的血小板聚集。O- DMA和4-乙基酚也具有这种抗血小板作用，但HPPA则没有[27]。这种作用可能部分解释了异黄酮的积极心血管效应。
与S- equol相比，关于O- DMA的心血管效应的数据较少。与S- equol类似，这种大豆苷元代谢物也具有抗氧化作用[28][31][38]，并能与雌激素受体结合[30]。在一项临床试验中，儿童和青少年的O- DMA尿液水平与血清甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇呈负相关[33]。然而，未发现O- DMA与血压[33][51]、血糖或甘油三酯[51]之间存在关联。其他异黄酮特异性代谢物的作用数据很少，且不一定与心血管系统直接相关[52][53][54]。
在本研究中，检测了四种主要的异黄酮代谢物：S- equol、O- DMA、4-乙基酚和HPPA。为了比较，还加入了合成的R,S- equol外消旋体（图1）。在初步筛选四种大豆苷元衍生的微生物代谢物时，只有O- DMA和S- equol在具有完整内皮的大鼠主动脉环中表现出明显的浓度依赖性血管舒张作用。相比之下，简单的酚类代谢物HPPA和乙基酚则没有活性。因此，我们将机制研究和体内实验重点放在这两种活性且可吸收的天然异黄酮代谢物上[23][24][25][26][27][28]。O- DMA和S- equol：(1) 能够扩张分离出的大鼠主动脉环、大鼠肠系膜动脉环和猪冠状动脉环；(2) 在自发性高血压大鼠静脉注射后降低动脉血压且不影响心率；(3) 通过抑制L型钙通道调节钙流入，这一机制与人主动脉平滑肌细胞中的机制一致。这些结果表明O- DMA和S- equol可能是治疗高血压的重要候选物质，可为进一步开发新型抗高血压药物提供结构基础。
S- equol（97%）和其外消旋体R,S- equol（98%）购自加拿大多伦多研究化学品公司（Toronto Research Chemicals），HPPA（≥95%）和4-乙基酚（99%）购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司。Biochanin A（≥99%）购自法国里昂的Extrasynthese公司。O- DMA（≥99%）由捷克共和国赫拉德茨-克拉洛韦查尔斯大学药学院有机与生物有机化学系合成（见补充数据和参考文献[27]）。
聚氨酯...
异黄酮代谢物和合成的R,S- equol在体外条件下对大鼠主动脉环具有血管舒张作用
四种天然肠道细菌代谢的异黄酮（S- equol、O- DMA、4-乙基酚和HPPA）以及合成的R,S- equol外消旋体（图1）被用于检测其血管舒张作用，实验对象是具有完整内皮的大鼠主动脉环。值得注意的是，以下研究评估了内皮在这些异黄酮血管舒张作用中的作用。去除内皮会通过阻断内源性一氧化氮的生成而降低血管舒张潜力...
膳食异黄酮的血浆浓度与其积极的流行病学结果并不一致[78]。这种差异可能是因为活性代谢物在血浆中达到适当的浓度[13][32][42][79]。本研究首先检测了异黄酮的特异性天然代谢物S- equol、O- DMA、4-乙基酚和HPPA与其合成外消旋体R,S- equol的血管活性。
在本研究中，S- equol、O- DMA和R,S- equol在三种不同的体外血管模型中表现出血管舒张作用。在体内条件下，这两种由人体肠道微生物群代谢产生的代谢物在静脉注射后能降低自发性高血压大鼠的血压[23][24]。在猪冠状动脉环中，这种血管舒张作用与内皮细胞无关，表明即使在存在内皮的情况下也有益处...
托马斯·米格科斯（Thomas Migkos）：研究、初稿撰写、审稿与编辑。
简娜·普罗罗娃（Jana Pourová）：研究、初稿撰写、审稿与编辑。
伊维塔·涅伊曼诺娃（Iveta Nejmanova）：研究。
玛丽·沃普沙拉洛娃（Marie Vopr?alová）：研究。
西里尔·奥杰（Cyril Auger）：研究。
瓦莱丽·希尼-克尔特（Valérie Schini-Kerth）：研究。
米兰·普尔（Milan Pour）：研究、初稿撰写、审稿与编辑、项目资助申请。
普热米斯尔·姆拉德延卡（P?emysl Mladěnka）：研究、初稿撰写。
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
本研究得到了捷克健康研究委员会（grant number NU21-02-00135）和“新药学转化研究新技术/NETPHARM”项目（project ID CZ.02.01.01/00/22_008/0004607）的支持，该项目得到了欧盟的联合资助。D.R.R.感谢澳大利亚国家健康与医学研究委员会（NHMRC）提供的资深研究员奖学金（编号1062607和1159596）以及项目资助（编号APP1144829、APP1128152、APP1144456）。
