《食品科学》：厦门大学李红卫副教授等：基于Keap1-Nrf2/ARE通路探讨黑醋栗对D-半乳糖诱导氧化损伤小鼠的抗氧化作用

氧化应激是指体内活性氧（ROS）和抗氧化系统之间失去平衡，导致ROS过多累积并引发细胞损伤的一种状态。在正常情况下，机体会产生适量的ROS，这些ROS在维持细胞信号传导、基因表达调控、干细胞增殖与分化以及细胞自噬等多种生理过程中发挥重要作用。但当机体受到损伤，不正常的代谢活动引起ROS过量生成，氧化还原平衡被打破，引起氧化应激反应，严重时将导致细胞氧化损伤和凋亡，进而引发各种相关的疾病。

黑醋栗（Ribes nigrum L.）又名黑加仑，属虎耳草科（Saxifragaceae）茶藨子属（Ribes），长期以来一直用于制作果汁、果酱、利口酒以及一些药物，含有丰富的活性成分，如酚类、有机酸、不饱和脂肪酸、维生素、多糖、黄酮类化合物。近年来，植物提取物和天然生物活性化合物逐渐取代合成抗氧化剂，成为功能性食品、药物以及化妆品配方中的重要组成成分。黑醋栗作为一种富含营养的浆果，具有显著的保健功效，其食用价值也正受到越来越多的关注。黑醋栗中的主要成分包括原花青素、L(＋)-抗坏血酸、飞燕草色素、矢车菊色素、矮牵牛色素、天竺葵色素、芍药素等，以多酚类为主。既往研究证明，酚类化合物具有强大的抗氧化和抗自由基特性，它们能与众多的自由基反应，如羟自由基、超氧阴离子自由基、其他有机和无机自由基。多酚类也可以增强其他抗氧化剂的作用，包括脂溶性维生素和低分子质量水溶性物质。一项以细胞模型为基础的研究表明，黑醋栗提取物具极强抗氧化活性。黑醋栗多糖在体外也显示出明显的抗氧化活性，王晓燕等发现，黑醋栗多糖抗氧化能力与浓度存在剂量效应关系。但是，关于黑醋栗全果抗氧化作用的体内实验报道却少见。

D-半乳糖诱导的小鼠衰老模型是一种高效、可控且与自然衰老高度相似的模型工具，研究表明，每天给药100 mg/kg持续6～8 周，能够诱导出衰老和氧化应激表型，p16和p21在细胞衰老调控通路中发挥着核心作用。Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1（Keap1）-核因子E2相关因子2（Nrf2）/抗氧化反应元件（ARE）信号通路是细胞氧化应激反应中的关键通路。许多植物化学物质正是通过激活此通路发挥其抗氧化作用。厦门大学公共卫生学院的薄文卿、格桑德吉和李红卫*等人通过建立D-半乳糖诱导的氧化损伤小鼠模型，探讨黑醋栗的抗氧化作用，并通过分析肝脏中Keap1-Nrf2/ARE通路相关因子的mRNA表达水平，阐释黑醋栗的抗氧化机制。

1 小鼠体质量分析

单因素方差分析结果显示，干预开始前各组小鼠间体质量差异无统计学意义（F=0.080，P>0.05）。对10 周干预及造模期内小鼠体质量进行重复测量方差分析，数据不符合球形分布假设（P<0.05），使用Greenhouse-Geisser法校正自由度。结果显示，时间与不同干预物的交互效应显著（F=3.571，P<0.001）。各干预组小鼠体质量在干预期间持续增长；黑醋栗干预对小鼠体质量无影响（图1）。

2 血清抗氧化指标分析

如图2a所示，黑醋栗各剂量组的SOD活力高于模型对照组，黑醋栗高剂量组的SOD活力显著高于模型对照组及阳性对照组（P<0.05）。如图2b~e所示，黑醋栗各干预组的MDA含量低于模型对照组，黑醋栗低剂量组的MDA含量显著低于模型对照组（P<0.05）；黑醋栗各干预组的GSH含量低于阳性对照组及模型对照组;黑醋栗高剂量组的GSH-PX活力高于阳性对照组;黑醋栗低剂量组的PC含量低于模型对照组。与模型对照组及阳性对照组相比，黑醋栗组SOD活力升高，MDA含量下降，并且PC含量明显下降，这可能是因为黑醋栗减少自由基含量，保护蛋白质分子不被有害物质氧化，同时减少了脂质过氧化物的累积，帮助机体维持氧化平衡的状态。

3 肝脏抗氧化指标分析

黑醋栗高剂量组的SOD活力显著高于模型对照组（P<0.05）；黑醋栗各干预组的MDA含量高于模型对照组及阳性对照组；黑醋栗各剂量组的GSH-PX活力高于模型对照组及阳性对照组，其中黑醋栗中剂量组及高剂量组的GSH-PX活力显著高于模型对照组（P<0.05）；黑醋栗各剂量组的PC含量均显著低于模型对照组（P<0.05）。相比模型对照组，黑醋栗组的肝脏SOD活力、GSH-PX活力升高，GSH含量增多，肝脏清除自由基的能力增强，保护肝脏的蛋白不被氧化损伤（图3）。各组脂质过氧化物含量高可能是因为对小鼠连续进行腹腔注射，对小鼠的脏器细胞刺激较大，从而导致脂质过氧化物沉积。

4 脑组织抗氧化指标分析

黑醋栗各剂量干预组的GSH含量均高于模型对照组，其中，黑醋栗中剂量组的GSH含量显著高于模型对照组(P<0.05);黑醋栗各剂量干预组的GSH-PX活力均高于模型对照组，其中，黑醋栗低剂量的GSH-PX活力显著高于模型对照组(P<0.05)，D-半乳糖造模降低了脑组织GSH含量和GSH-PX活力，而黑醋栗干预(尤其是中、低剂量)能够显著提升GSH含量和GSH-PX活力(图4)，表明其可能通过GSH合成和GSH-PX活力发挥抗氧化作用。

5 肝脏HE染色分析

空白对照组小鼠肝组织结构完整，肝小叶清晰，肝索排列有序，未见肝细胞坏死等病理改变;模型对照组肝组织结构破坏，中央静脉周围肝细胞出现肿胀，并伴有炎性细胞浸润;阳性对照组及黑醋栗干预组肝细胞排列较为整齐，肝索以中央静脉为中心，向四周呈放射状排列，病理损伤明显改善(图5)。

6 脑组织衰老指标分析

D-半乳糖干预后小鼠脑组织P16及P21的mRNA表达相比空白对照组显著升高(P<0.05);黑醋栗干预组P16及P21的mRNA水平显著低于模型对照组(P<0.05)(图6)。

7 Keap1-Nrf2/ARE信号通路分析

黑醋栗干预组GST及HO-1的mRNA水平显著高于模型对照组(P<0.05);黑醋栗干预后Keap1的mRNA水平有所降低且低于模型对照组;黑醋栗干预后小鼠肝脏Nrf2、NQO1的mRNA水平有所增长且接近空白对照组水平(图7)。黑醋栗显著提高了两种酶的表达水平，说明其通过激活Nrf2通路，不仅增强了肝脏的抗氧化能力，还可能提高了其对外源性毒物的解毒能力。

8 讨论与结论

氧化应激是生物体内内源性抗氧化能力下降或ROS浓度升高的结果，短暂暴露于活性化学物质引起的氧化应激可能会随着时间推移逐渐消退，但持续性的氧化应激则需要长期激活抗氧化酶，达到足以抵消氧化损伤的水平，从而使细胞内的ROS、亲电物质以及氧化还原状态恢复至接近正常的水平。长期的氧化应激会造成多种形式的组织损伤，从而引发很多疾病(如阿尔兹海默病、帕金森症、肝损伤)。既往研究证明，植物化学物可以增强体内抗氧化防御系统(如SOD、GSH-PX和GSH)的活力，增强机体对氧化损伤的防御能。黑醋栗各剂量组血清的SOD活力均高于模型对照组、MDA含量均低于模型对照组;黑醋栗各剂量组肝脏GSH-PX活力均高于模型对照组及阳性对照组，PC含量低于模型对照组;黑醋栗各剂量组脑组织GSH、GSH-PX活力高于模型对照组，说明黑醋栗具有抗氧化作用。

D-半乳糖进入体内后会被还原成半乳糖醇，过量的半乳糖醇会损伤体内抗氧化防御系统，造成机体自由基过剩和生物大分子氧化损伤。机体抵御氧化应激的首道防线是抗氧化酶系统。一项体外研究发现，食源性花青素有助于恢复抗氧化酶活性。而黑醋栗作为多酚类物质的优质来源，富含花青素、酚酸衍生物等成分。在本研究中，黑醋栗干预提高了小鼠体内SOD和GSH-PX的水平。同时，干预使小鼠体内MDA水平下降，而MDA作为脂质过氧化的最终产物，会影响线粒体中主要酶的活性。但空白对照组小鼠MDA水平略高于D-半乳糖干预小鼠，其原因可能是D-半乳糖诱导氧化应激的同时激活了机体的抗氧化反应系统，抑制了ROS引发的脂质过氧化反应，从而降低了MDA的生成。而正常小鼠的抗氧化系统可能未能充分应对内源性和外源性ROS，导致MDA水平相对较高。SOD和GSH-PX是关键的抗氧化酶，在抑制自由基形成方面发挥着重要作用。它们通过减少脂质过氧化物的生成，并清除体内过量的ROS，有效恢复了因D-半乳糖受损的细胞功能，从而增强了机体对氧化损伤的抵抗能力。此外，蛋白质氧化产物PC通常被用作评估细胞损伤、衰老以及与年龄相关疾病背景下氧化应激水平的重要指标。黑醋栗干预后，小鼠体内PC含量也显著降低。

D-半乳糖诱导的氧化应激与器官结构和功能的逐渐退化以及炎症增强相关。肝脏作为体内负责代谢和维持氧化还原平衡的主要器官，主要通过分泌自身的抗氧化酶清除自由基。过量的D-半乳糖会增加肝代谢负担。本研究中，D-半乳糖引起小鼠肝脏损伤，抗氧化酶活性降低，黑醋栗干预后能够提高肝脏SOD、GSH-PX的水平，并且降低PC含量。与此同时明显改善了肝脏的病理损伤。既往研究证明，D-半乳糖诱导的小鼠衰老模型中大脑组织细胞中ROS和MDA水平升高，而机体内抗氧化酶SOD、过氧化氢酶(catalase，CAT)、GSH-PX及GST水平显著下降。黑醋栗干预后提高了小鼠脑内GSH及GSH-PX活力，并下调了衰老相关基因P16和P21的mRNA表达。结果表明，黑醋栗干预可以缓解D-半乳糖诱导的肝、脑损伤，对肝、脑具有保护作用。

目前，D-半乳糖诱导的小鼠衰老模型因其与自然衰老特征的高度相似性，而被广泛用于抗衰老相关研究。而衰老是一种与氧化应激相关的复杂生理学过程，P16与P21蛋白在细衰老调控通路中发挥关键作用，二者作为细胞周期抑制因子，不仅参与细胞周期调控和细胞老化，还在细胞对氧化应激的响应中扮演重要角色。氧化应激引发细胞衰老的各种途径都涉及P16和P53/P21基因表达的变化。黑醋栗干预后降低小鼠脑组织中P16及P21的mRNA表达，证明黑醋栗中的有效成分能够通过下调P16、P21的mRNA表达，调控相关的信号通路缓解ROS对细胞的损伤。

Keap1-Nrf2/ARE信号通路是调控多种抗氧化因子转录的核心机制和共同路径。其中Nrf2是调控多种细胞、保护蛋白基因表达的重要转录因子，特别是在抗氧化系统中，能够促进SOD、CAT和其他抗氧化物质的转录，这些物质的表达随着Nrf2基因表达水平的上调而增加。在正常情况下，Nrf2被Keap1固定在细胞质中。然而，当发生氧化应激时，Nrf2与Keap1分离，进入细胞核，进而激活DNA序列中ARE，促进抗氧化酶如HO-1、GST和NQO1的基因转录水平上。黑醋栗干预后提高了GST及HO-1的mRNA水平并且降低了Keap1的表达，同时Nrf2、NQO1的mRNA水平也有所增长且接近空白对照组水平。其机制可能是黑醋栗通过其有效成分与Keap1蛋白结合，诱导Keap1-Nrf2复合物解离，从而促使Nrf2转移至细胞核中并与ARE结合，上调了HO-1、GST、NQO1的表达。

此外，黑醋栗中富含的花青素(如飞燕草色素、矢车菊色素)和原花青素，是Nrf2通路的潜在激活剂。花青素可通过与Keap1蛋白结合，促进Nrf2核转位，进而上调HO-1、GST等抗氧化酶表达;原花青素可通过抑制Keap1的泛素化活性，稳定Nrf2蛋白水平。本研究中，黑醋栗调控Keap1-Nrf2/ARE通路的作用可能主要归因于这些多酚类成分，但具体主导成分仍需进一步分离验证。本研究仅检测Keap1-Nrf2/ARE通路相关基因的mRNA表达水平，未来需通过Western blot等技术验证关键蛋白(如Nrf2、Keap1、HO-1、NQO1)的表达及核转位，以确认通路激活状态。

本研究中黑醋栗的抗氧化效果与已报道的部分天然产物相似。黑醋栗高剂量组血清SOD活力较模型对照组升高27.99%，低剂量组MDA含量下降21.76%，PC含量降低38.99%；黑醋栗中剂量组肝脏GSH-PX活力升高23.66%。此外，黑醋栗在改善肝组织病理损伤、下调脑内P16/P21表达方面的效果与花青素类提取物相当，但黑醋栗作为全果制品，无需复杂提取工艺，且多种成分(花青素、原花青素、VC)协同作用，具有更广泛的应用前景。

综上，本研究证明黑醋栗具有抗氧化作用；黑醋栗可以通过降低肝、脑氧化应激水平，缓解D-半乳糖导致的肝、脑损伤；黑醋栗可能通过调控影响Keap1-Nrf2/ARE信号通路实现其抗氧化的作用。

作者简介

通信作者：

李红卫，博士，厦门大学公共卫生学院副教授，硕士生导师，中国营养学会会员，中国营养学会营养与保健食品分会委员会委员，中华预防医学会公共卫生教育分会委员，中国研究型医院学会营养医学专业委员会委员，全国城市农贸中心联合会燕窝市场专业委员会专家委员会专家，福建省营养学会副理事长，福建省预防医学会慢性病防治委员会委员，福建省食品安全促进会专家组成员，中国毒理学会环境诱变剂分会理事。长期从事营养与发育、慢性病流行病学、卫生毒理学等的教学与研究，研究方向集中于营养与发育、膳食因素与慢性非传染性疾病的关系及防控措施的研究。

引文格式：

薄文卿, 格桑德吉, 张翌晨, 等. 基于Keap1-Nrf2/ARE通路探讨黑醋栗对D-半乳糖诱导氧化损伤小鼠的抗氧化作用[J]. 食品科学, 2026, 47(8): 250-258. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250926-209.

BO Wenqing, Kelsang Dekyi, ZHANG Yichen, et al. Blackcurrant attenuates D-galactose-induced oxidative damage in mice through regulating the Keap1-Nrf2/ARE pathway[J]. Food Science, 2026, 47(8): 250-258. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250926-209.

实习编辑：俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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