中药抗DNA损伤作用的研究

DNA是生命活动中最重要的遗传物质，也是环境因素攻击的靶分子。DNA损伤可归纳为4种主要类型：①碱基损伤，包括嘧啶二聚体、碱基共价化结合物、碱基烷基化和碱基脱落；②糖基破坏；③键断裂，包括DNA双链断裂（DSB）、单链断裂（SSB）；④DNA链交联，包括DNA链内交联、链间交联、DNA蛋白质交联。DNA损伤可因DNA代谢、化学药物（试剂）诱变、电离辐射和活性氧损伤等原因而产生。DNA损伤直接影响DNA复制、转录和蛋白质合成，进而影响细胞生长、发育、遗传、代谢和繁殖等生命活动，是造成细胞突变、癌变、老化和死亡的重要原因，日益受到人们的重视。对DNA损伤修复机制的研究正方兴未艾，有关中药及其方剂抗DNA损伤的研究报道也日益增多，现就此作一综述。

1   抗DNA损伤与抗衰老研究

基因是生物一切原发信息的来源，细胞老化的原发改变一定会在基因组水平上有所体现。在细胞的生长过程中，细胞基因组不可避免地受到各种外源或内源DNA损伤因素的作用，不断有自发的DNA损伤产生，同时被细胞识别并予以修复，以维持细胞正常功能。DNA损伤监测及修复的相关机制退化，便会造成细胞中残留DNA突变的积累，从而导致细胞的衰老，这是细胞衰老的假说之一。1979年Strehler提出衰老与基因位点有关，这些位点可以在正常二倍体细胞和永久性细胞系融合杂种中鉴定出来。1980年Maciera-Caetho又提出衰老可能是由于转座因子（transposable elements）从染色体一部分转到另一部分，造成所需功能的失活。按照这些观点，老化是受基因控制的。资料表明，DNA随年龄增长，损伤增加，修复能力减弱。DNA损伤与细胞老化的关系十分密切，DNA损伤是机体衰老的原发程序。

引发DNA损伤的因素很多，生物体氧化-还原反应的代谢产物——自由基是其中重要因素之一，·OH引发的DNA氧化损伤尤令人关注，在体外体系中已有证据表明·OH能引起DNA的氧化损伤，并是引起衰老和某些疾病的重要原因之一。因此，从天然药物中寻找能清除·OH并能保护DNA氧化损伤的成分，从而保护DNA双链的完整性，防止基因的突变，是延缓衰老及防治某些疾病的新策略。张志均等对金水宝胶囊进行临床和实验研究，表明金水宝胶囊可以清除老年虚证者氧自由基以及增强DNA损伤后的修复能力。詹林盛等用单细胞凝胶电泳（SCGE）技术研究了从褐澡海带中提取、制备的多糖——褐藻多糖（BSP）对活性氧引起的淋巴细胞DNA损伤的保护作用。结果表明，BSP能够清除自由基，减轻氧化应激所致的细胞DNA损伤程度，有利于维护细胞的正常结构和功能。提示BSP可作为一种预防性抗氧化营养素，用于预防氧化应激引起的疾病，延缓衰老。阿不旺都热依木等采用现代生物学发光分析技术研究5种维吾尔药：地锦草（Euphorbia humifusa Willd.）、琉璃苣（Borago officimalis L.）、番泻叶（Cassiaangustifolia Vahl）、西青果（Terminalia chebula Retz.）、阿里红（Fomes officinalis Bres.）的醇提取物，对硫酸-维生素C-过氧化氢-苯基体系产生的·OH引发的DNA氧化损伤的保护作用。结果表明，它们抗DNA氧化损伤的保护作用与浓度之间存在正比性依赖关系，可能是其抗衰老、防治某些疾病的机制之一。王晓雯等通过铜离子-苯基-过氧化氢-维生素C-DNA发光体系，发现肉苁蓉总苷对·OH、过氧化氢等活性自由基均有明显的清除作用，特别是能保护·OH引起DNA的氧化损伤，其清除自由基作用可能是其抗衰老、抗辐射损伤与保护心肌缺血的机制之一。

自由基除了在生物体氧化-还原反应过程中产生以外，在电离辐射和紫外线照射的情况下也能产生。电离辐射时生成大量电离对和高度活泼的游离基，这种游离基将与DNA和RNA等遗传物质发生共价结合，从而造成DNA损伤。紫外线在320～400nm处主要通过其他分子产生活性氧等游离基间接损伤DNA的单个碱基。有不少中药及其有效成分对辐射诱发DNA损伤有较好的保护作用。刘明哲等在人体外周血白细胞程序外DNA合成（UDS）实验中，对体外有延缓细胞增殖能力的中草药提取物F-23和P-15对盐酸氮芥诱发的UDS的作用以及对电离辐射诱发的姐妹染色体交换（SCE）的作用进行了观察，结果显示F-23和P-15可使盐酸氮芥引起UDS明显降低，并且作用与药物剂量呈现依存关系，有降低电离辐射所致SCE的作用。反映F-23和P-15对氮芥及电离辐射诱发的DNA损伤有保护作用，在延缓衰老方面是具有重要意义的。钱汝红等通过比较饲喂首乌的老年大鼠、对照大鼠和青年大鼠外周血淋巴细胞DNA的复制后合成（PRDS）的水平，探讨补益中药首乌在提高老年机体DNA修复能力方面的作用。结果表明：中等剂量的首乌乙醇浸膏可明显提高大鼠外周血淋巴细胞DNA的损伤修复能力。提示中药补肾益精延衰的一个重要机制，可能就是提高了机体的DNA损伤修复能力，杨新海等应用FADU法从DNA的自然损伤、抗损伤能力及损伤后的修复能力方面观察了补肾化瘀方药六味丹坤方对老年小鼠脾淋巴细胞DNA结构完整性的影响。实验表明：该方可以减轻老年小鼠的DNA损伤，增强其对辐射的抗性，提高其修复DNA损伤的能力。这些结果有助于探讨六味丹坤方的抗衰老的作用环节。钱汝红等通过紫外线（UV）损伤、同位素3H-TdR掺入等方法，观察比较补肾、活血益气、健脾及上述治则复方等5类延缓衰老中药对大鼠外周血淋巴细胞DNA损伤修复能力的影响，发现补肾组、活血组与老年对照组比较差异有显著性。提示补肾与活血类中药有提高遗传物质DNA稳定性的作用。邓杨梅等用单细胞凝胶电泳（SCGE）技术观察了螺旋藻多糖（PSP，从螺旋藻中提取的多糖类化合物）对UV诱发的人胚肺二倍体细胞DNA损伤修复的影响，结果表明PSP能预防UV诱发的DNA损伤，并能促进UV诱发损伤后的DNA修复合成，有增强核酸内切酶和连接酶活性的作用，并且这种作用呈剂量依赖性，这可能是它抗疲劳、抗氧化、提高机体免疫力的机制之一。

2   抗DNA损伤与抗突变、抗癌变

在正常生理条件下，细胞内源性DNA损伤能完全修复，然而当存在外源性DNA损伤，或细胞修复损伤能力有缺陷时，则可能会有一些损伤不能及时正确修复，带有这种损伤的DNA，一旦进入半保留复制过程，极易发生碱基配对错误。多数DNA损伤需要通过DNA复制过程来固化成碱基突变，然而某些DNA损伤本身就是一种突变。例如原癌基因活化和抑癌基因失活，典型的如野生型P53基因本为抑癌基因，突变后成为癌基因，细胞将因为增殖、分化、凋亡功能异常而发生不同程度的恶性转化；又如突变的是DNA修复基因，则细胞内包括肿瘤相关基因在内的各种基因突变频率将大幅度增加，这种细胞将很容易老化和癌变。在自由基、电离辐射、紫外线、化学毒物等致癌因素的作用下，细胞发生了从DNA损伤到突变形成的一系列本质改变。随着这些突变的积累，细胞也逐渐老化，表现为各种功能减退，个别细胞在老化过程中转化为肿瘤细胞。终致癌物分子上存在一个未配对的外层电子，是亲电子剂，化学性质活泼，极易与富含电子的基团（亲核位点，例如-SH、-OH、-N=等）发生共价结合，形成加成物或交联分子。DNA上存在许多亲核位点成为终致癌物结合的靶位点。例如，核小体之间的连接段DNA、处于转录状态或复制状态的DNA都是易被终致癌物损伤的靶部位。DNA损伤是癌变发生的始动环节，癌变是DNA损伤不断积累的最终结果，癌变与突变和DNA损伤密不可分。因此，深入研究DNA损伤及其修复的机制，寻找抗DNA损伤、抗突变的药物，将对最终攻克肿瘤产生积极的作用。在这方面，许多中药，尤其是补益类中药，具有广阔的挖掘潜能，已有很多相关的研究报道。

严瑞琪等检测外周血淋巴细胞非程序DNA合成（UDS），探讨甘草甜素（GL）在抑制二乙基亚硝胺（DEN）致肝癌前病变发生过程中，对DNA损伤修复的影响，结果表明GL能促进DNA损伤修复，提示GL在抑制DEN致肝癌的作用与其抗DNA损伤有关。高铭鑫等用FADU法检测了人参根总皂苷（GRS）对DNA损伤剂4-NQO的损伤作用的抑制效应，结果表明该抑制作用明显且具有抗突变作用。凌昌全等为探索四生汤减轻放射反应的作用机制，用羟基脲处理小鼠淋巴细胞，经紫外线照射，加入3HTDR，以淋巴细胞非合成期掺入指数（LUI）为主要指标，观察四生汤对小鼠淋巴细胞DNA损伤后修复功能的影响。结果表明预先加入四生汤能增强小鼠淋巴细胞DNA损伤的修复。此作用可能是通过与淋巴细胞共同孵育，引起DNA修复酶系统的变化而实现的。赵景春等以微核率和染色体畸变率为指标，研究了中药丹参对丝裂霉素（MMC）诱发小鼠生殖细胞遗传损伤的防护效应。结果表明丹参可以抑制MMC所致的生殖细胞突变，推测该作用可能与其促进合成与DNA修复所必需的酶类有关，并且这种作用可以通过血-生殖腺屏障而使得生殖细胞的损伤得以恢复。郭宝江从硒化螺旋藻（S.platensis）中，分离出富硒的藻蓝蛋白，使患有急性放射病的NIH小鼠的生存率提高了68%，增强其骨髓细胞的增殖活性，显著减轻其骨髓细胞辐射遗传损伤，大大降低辐射引起的突变率。通过用富硒藻蓝蛋白做照射前后处理所得结果的比较，认为其抗突变作用与其增强细胞对DNA损伤的修复能力有关，特别是与其抗氧化和对O2-阴离子的清除和·OH自由基的清除作用有关。沈建伟、王明艳等分别以姐妹染色体交换（SCE）和微核为指标，观察六味地黄丸、金匮肾气丸、理中汤、桂枝甘草汤和益胃汤对环磷酰胺所致小鼠骨髓细胞突变作用的影响，结果以上方药可明显抑制SCE及微核率的升高，表明它们具有预防和防止肿瘤发生的作用。阿布都艾尼等用DNA化学发光法观察异常黑胆质成熟剂（由大叶破布木实、大枣、琉璃苣、蜜蜂花、熏衣草、铁线蕨、地锦草等10味药组成）和清除剂（由西青果、菟丝、番泻叶、玫瑰花、铁筷子、盒果腾根、阿里红等13种药组成）对·OH引发的DNA损伤的保护作用，结果表明两个方剂能有效保护·OH引发的DNA氧化损伤，提高异常黑胆质型患者抗氧化能力，抑制脂质过氧化损伤，这可能是它们成熟及清除异常体液、调节气质、防治肿瘤等疾病的重要作用机制之一。刘同征等通过葡聚糖凝胶、TBA反应、紫外碱基吸收以研究番红花（Crocus sativus）的主要活性成分西红花酸（Crocetin）对自由基发生系统诱导DNA损伤的保护作用，发现Crocetin具有很强的抗自由基作用，对DNA具有保护作用。陆茵等探讨葡萄核提取物原花青素癌化学预防的作用机制，以单细胞电泳法检测羟自由基对L929细胞DNA损伤的尾迹，用3H-TdR掺入细胞DNA中进行标记，测定上清液的放射强度来判定致癌物质（MNNG）对DNA损伤的程度；从黑色素肿瘤细胞中提取拓扑异构酶Ⅱ，用琼脂糖凝胶电泳测定活性。结果原花青素可以减轻DNA损伤尾迹及MNNG对DNA的损伤，但对黑色素肿瘤细胞中拓扑异构酶Ⅱ的活性无抑制作用。表明原花青素对羟自由基及致癌剂MNNG引起的细胞DNA损伤有一定的保护作用，其作用靶点并非拓扑异构酶Ⅱ。

3   结束语

随着人们对DNA损伤及其修复程序的认识的不断拓展，中药对DNA损伤修复的作用也在不断被揭示。应该指出，上述的研究报道中，涉及到作用靶点的甚少，确切证实靶部位的还没有。这需要医药工作人员进行更加深入、细致的研究，探索中药对DNA损伤修复的作用机制，从而更好地发挥中药抗衰老、抗肿瘤的作用，同时为发掘祖国医药宝藏，提升中医药的治疗价值奠定坚实的实验基础。