覆盆子酮，又稱(chēng)樹(shù)莓酮，是一種天然酚類(lèi)化合物，是紅樹(shù)莓的主要芳香化合物。

覆盆子酮的結(jié)構(gòu)式

Preferred IUPAC name：4-(4-Hydroxyphenyl)butan-2-one

Other names: p-Hydroxybenzyl acetone; 4-(p-Hydroxyphenyl)-2-butanone; Frambinone; Oxyphenylon; Rheosmin; Rasketone

來(lái)源

覆盆子酮存在于多種水果中，包括樹(shù)莓、蔓越莓和黑莓。它是由香豆酰輔酶a生物合成的。它可以從果實(shí)中提取，每公斤樹(shù)莓的產(chǎn)量約為1-4毫克。

樹(shù)莓(Raspberry)

制備

由于覆盆子酮的天然豐度很低，工業(yè)上通過(guò)多種方法從化學(xué)中間體中制備覆盆子酮。其中一種方法是通過(guò)交叉醛醇縮合，然后催化氫化。首先，丙酮與4-羥基苯甲醛縮合形成α、β不飽和酮。然后烯烴部分被還原成烷烴。這種兩步法生產(chǎn)覆盆子酮的產(chǎn)量為99%。硼化鎳是一種較便宜的加氫催化劑，它對(duì)烯酮雙鍵的加氫也表現(xiàn)出較高的選擇性。

應(yīng)用

覆盆子酮有時(shí)用于香水、化妝品和食品添加劑，以增加水果味。它是食品工業(yè)中使用的最昂貴的天然香料成分之一。這種天然化合物的價(jià)格高達(dá)每公斤2萬(wàn)美元。合成覆盆子酮更便宜，估計(jì)每磅幾美元到天然產(chǎn)品成本的五分之一不等。雖然含有這種化合物的產(chǎn)品被用于減肥，但沒(méi)有臨床證據(jù)表明這種效果在人類(lèi)身上可以顯現(xiàn)。

安全性

人們對(duì)覆盆子酮補(bǔ)充劑的長(zhǎng)期安全性知之甚少，尤其是在人類(lèi)身上做的研究很少。因?yàn)樗诨瘜W(xué)上與興奮劑辛弗林有關(guān)，所以它的安全性存在一些問(wèn)題。毒理學(xué)模型表明潛在的心臟毒性作用，以及對(duì)生殖和發(fā)育的影響。此外，在許多含有覆盆子酮的膳食補(bǔ)充劑中，制造商添加了其他成分，如咖啡因，可能有不安全的影響。1965年，美國(guó)食品和藥物管理局將用于調(diào)味食品的少量覆盆子酮?dú)w類(lèi)為公認(rèn)的安全(GRAS)。

覆盆子酮的生物合成

1、工程大腸桿菌共表達(dá)生姜酮合成酶和葡萄糖脫氫酶高效合成覆盆子酮 [1]

覆盆子酮(RK)是樹(shù)莓果實(shí)的主要芳香化合物，在化妝品、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在本研究中，我們通過(guò)使用全細(xì)胞生物催化劑催化還原對(duì)羥基芐叉丙酮來(lái)生物合成RK。在大腸桿菌中表達(dá)芽孢霉的還原酶RiRZS1和嗜酸熱漿菌的葡萄糖脫氫酶SyGDH，再生NADPH進(jìn)行全細(xì)胞催化反應(yīng)。通過(guò)平衡兩種酶在pRSFDuet-1中的共表達(dá)，我們獲得了9.89 g/L的RK，轉(zhuǎn)化率為98%，時(shí)空產(chǎn)率為4.94 g/(L·h)。最適條件為40℃，pH 5.5，底物與輔助底物的摩爾比為1:2.5。本研究結(jié)果為RK的生物合成提供了一種有前景的方法。

圖1 工程大腸桿菌共表達(dá)生姜酮合成酶和葡萄糖脫氫酶高效合成覆盆子酮

2、通過(guò)幾種不相關(guān)的植物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)覆盆子酮的生物轉(zhuǎn)化 [2]

生物轉(zhuǎn)化，即利用生物系統(tǒng)在溫和條件下對(duì)合成或天然化合物進(jìn)行化學(xué)合成，是生產(chǎn)新的活性或高價(jià)值化合物的一種有吸引力的工具。植物細(xì)胞顯示出巨大的生化潛力，能夠通過(guò)酶的過(guò)程轉(zhuǎn)化一系列物質(zhì)，包括藥物成分和工業(yè)副產(chǎn)品。植物細(xì)胞培養(yǎng)的使用為控制和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程提供了可能性，可應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模。覆盆子酮[4-(4-羥基苯基)丁烷-2-酮]是最有趣的天然香料化合物之一，因其高需求和巨大的市場(chǎng)價(jià)值。這種與工業(yè)相關(guān)的風(fēng)味化合物的生物合成具有較好的表征，它包括3型聚酮合酶將4-香豆酰輔酶a和丙二酰輔酶a縮合成二酮，然后由NADPH依賴(lài)性還原酶催化還原。覆盆子酮已成功地利用不同的宿主和前體進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，建立了更有效和經(jīng)濟(jì)的過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)研究了煙草中過(guò)表達(dá)RiZS1對(duì)覆盆子酮前體生物轉(zhuǎn)化的影響。此外，研究了各種野生型植物細(xì)胞培養(yǎng)物以4-羥基亞芐基丙酮或樺木醇為底物進(jìn)行覆盆子酮生物轉(zhuǎn)化的能力。顯然，植物細(xì)胞具有相當(dāng)廣泛分布的還原酶活性，能夠利用廉價(jià)和易得的前體進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化為覆盆子酮。

圖2 4-羥基亞芐基丙酮(1)和樺木醇(2)轉(zhuǎn)化樹(shù)莓酮(3)

樹(shù)莓衍生的前體化合物1在自然界并不豐富，但可以通過(guò)羥基苯甲醛和丙酮的縮合細(xì)菌培養(yǎng)產(chǎn)生。化合物2是一種從紅豆杉(Taxus wallichiana)中分離得到的二級(jí)醇。在樺樹(shù)皮、杜鵑、赤楊、楓樹(shù)和冷杉中也發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)，主要以糖基化形式存在，稱(chēng)為白樺糖苷。白樺糖苷可以通過(guò)微生物β-葡萄糖苷酶轉(zhuǎn)化為白樺黃素?；衔?轉(zhuǎn)化為3已經(jīng)被各種微生物細(xì)胞和顛茄毛根成功地實(shí)現(xiàn)。在Kosjek et al.(2003)的一項(xiàng)研究中，放線菌紅球菌(actinomycete Rhodococcus)利用丙酮作為氫受體進(jìn)行了從2到3的氧化反應(yīng)。然而，當(dāng)顛茄毛狀根被加入底物2時(shí)，化合物3和白樺糖苷都可以在不需要額外的輔助基質(zhì)的情況下形成。另一方面，F(xiàn)ujita et al.(1998)表明毛果槭(Acer nikoence)愈傷組織培養(yǎng)可以轉(zhuǎn)化化合物3到2和它們的糖苷。有趣的是，3只存在于培養(yǎng)基中，而糖苷則存在于細(xì)胞內(nèi)空間。作者認(rèn)為，某種特定的醇脫氫酶(ADH)和糖基轉(zhuǎn)移酶參與了這些反應(yīng)?；衔?的生物轉(zhuǎn)化通過(guò)各種微生物細(xì)胞完成，產(chǎn)生具有不同轉(zhuǎn)化效率的覆盆子酮。他們觀察到，隨著孵化時(shí)間的延長(zhǎng)，1到3的轉(zhuǎn)化可以伴隨2的生成。已知從1到3的反應(yīng)是由一種依賴(lài)NADPH的酶催化的，這種酶是Koeduka等人(2011)從覆盆子(Rubus idaeus)中鑒定出來(lái)的。另一方面，從2到3的轉(zhuǎn)化過(guò)程還沒(méi)有被確定。事實(shí)上，Beekwilder等人(2007)表明，大腸桿菌在向表達(dá)亞芐基丙酮合成酶(BAS)的細(xì)胞注入p-香豆酸后，具有內(nèi)源性還原酶活性，可將1轉(zhuǎn)化為3。因此，這種轉(zhuǎn)化所需的還原酶活性很可能在自然界中分布得相當(dāng)廣泛。在本研究中，我們介紹了與覆盆子酮相關(guān)的生物轉(zhuǎn)化研究，研究對(duì)象是來(lái)自與覆盆子無(wú)關(guān)的植物的各種植物細(xì)胞培養(yǎng)。

3、高價(jià)值精細(xì)化學(xué)品覆盆子酮的高產(chǎn)“一鍋法”生物合成 [3]

無(wú)細(xì)胞萃取物和基于純化酶的系統(tǒng)為研究一系列化學(xué)物質(zhì)的生物合成策略提供了一個(gè)有吸引力的解決方案。4-(4-羥基苯基)丁烷-2-酮，又稱(chēng)覆盆子酮，是樹(shù)莓果實(shí)的主要香味成分，是食品和運(yùn)動(dòng)行業(yè)的天然添加劑。目前，自然形態(tài)的覆盆子酮的工業(yè)加工涉及到從產(chǎn)量為~ 1 - 4毫克每公斤的果實(shí)中進(jìn)行化學(xué)提取。由于毒性，微生物生產(chǎn)只能提供高達(dá)5-100 mg /L的低產(chǎn)量。在此，我們報(bào)道了一種高效的無(wú)細(xì)胞策略，以探索一種合成酶途徑，將L-酪氨酸或其前體4-(4-羥基苯基)-丁烯-2-酮轉(zhuǎn)化為覆盆子酮，轉(zhuǎn)化率高達(dá)100%。作為這一策略的一部分，廉價(jià)回收輔助因子是必要的。具體來(lái)說(shuō)，該途徑的最后一步酶是由覆盆子酮/姜酮合酶(RZS1)催化的，這是一種依賴(lài)于NADPH的雙鍵還原酶。為了放松輔助因子對(duì)NADH(游離細(xì)胞生物合成的首選輔助因子)的特異性，我們鑒定了一種與NADH具有強(qiáng)烈活性的異構(gòu)酶(G191D)。我們?cè)凇耙诲仭睙o(wú)細(xì)胞反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了RZS1 G191D異構(gòu)，以高產(chǎn)量(61 mg/L)生產(chǎn)覆盆子酮，這為傳統(tǒng)微生物生產(chǎn)提供了一種替代途徑。總之，我們的無(wú)細(xì)胞策略補(bǔ)充了對(duì)工程合成酶級(jí)聯(lián)到工業(yè)相關(guān)的增值化學(xué)品的日益增長(zhǎng)的興趣。

圖3 覆盆子酮無(wú)細(xì)胞生物合成的模塊。從L-酪氨酸到丙二酸合成覆盆子酮的合成途徑。B.合成路徑上酶的SDS-PAGE。2 μg酶純化后，進(jìn)行12% (v/v) SDS-PAGE和考馬斯亮藍(lán)染色分析。his6標(biāo)記重組酶- r的大小。粘蟲(chóng)(glutinis TAL) (77.0 kDa)、擬南芥(A. thaliana PCL) (63.2 kDa)、沼澤沙鼠(R. palustris MatB) (56.6 kDa)、掌葉沙鼠(R. palmatum BAS) (44.4 kDa)、紅沙鼠RZS1 (40.7 kDa)。C.用2.5 μM酶在標(biāo)準(zhǔn)條件下一鍋法合成覆盆子酮。LC-MS測(cè)定的中間體包括L-酪氨酸(白框)、p-香豆酸酯(黃框)、HBA(橙框)和覆盆子酮(紅框)。數(shù)據(jù)代表三次實(shí)驗(yàn)重復(fù)。

圖4 基于結(jié)構(gòu)工程的RZS1還原酶的NADH特異性增加(pdb: 6EOW)。A.接近NADPH輔助因子的HBA的結(jié)合位點(diǎn)。B.輔助因子特異性是由G191, K195和Y211三個(gè)結(jié)合殘基提供的，它們與5個(gè)?-磷酸核糖氫鍵結(jié)合。C. RZS1 G191異構(gòu)的NADPH動(dòng)力學(xué)。D. RZS1 G191異構(gòu)的NADH動(dòng)力學(xué)。

圖5 利用NADH和輔助因子再生兩步法合成覆盆子酮。A.一種利用醛醇縮合和RZS1還原酶活性及輔助因子再生的覆盆子酮半合成途徑。B.高溫PtxD opt12亞磷酸脫氫酶的活性:1 mM HBA和10 μM RZS1。陰性對(duì)照(無(wú)酶或亞磷酸)與不同濃度的NADPH一起顯示。C. 400 nm時(shí)程反應(yīng)監(jiān)測(cè)吸光度損失，顯示對(duì)羥基苯甲醛(HBA)還原為覆盆子酮。每60分鐘注射1 mM HBA。過(guò)量的PtxD和20 mM亞磷酸鹽與10 μM RZS1(上面板)或D191異構(gòu)酶(下面板)在30°C孵育，與0.25 μM NADPH(藍(lán)線)或NADH(紅線)。

無(wú)細(xì)胞合成生物學(xué)和合成生物化學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域提供了一個(gè)令人興奮的機(jī)會(huì)來(lái)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)活細(xì)胞之外的酶途徑。最近的進(jìn)展包括合成CO2固定循環(huán)的產(chǎn)生和20 000 L的肌醇生物合成。天然產(chǎn)品和其他高價(jià)值的精細(xì)化學(xué)品通常只在其天然來(lái)源中以非常低的濃度合成。因此，人們對(duì)開(kāi)發(fā)一系列高價(jià)值精細(xì)化學(xué)品的生物可持續(xù)合成路線的興趣日益增加。至于覆盆子酮，樹(shù)莓本身只合成了少量，而且這個(gè)過(guò)程需要數(shù)周的成熟期。雖然覆盆子酮中間體一般會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)，但使用大腸桿菌全細(xì)胞(固定相細(xì)胞)生物催化劑系統(tǒng)可以繞過(guò)這一過(guò)程，該系統(tǒng)的活性達(dá)到g/L級(jí)，但需要化學(xué)衍生的前體對(duì)羥基苯甲醛(HBA)。另外，可以從天然原料中提取的底物L(fēng)-酪氨酸或?qū)ο愣顾猁}，可以在本文所述的III型聚酮中，在合成工程大腸桿菌和釀酒酵母系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化，但由于一般毒性，產(chǎn)量有限(高達(dá)95 mg/L)。

在此，我們研究了一種可替代的無(wú)細(xì)胞“一鍋”多酶系統(tǒng)的生物合成覆盆子酮。覆盆子酮是一種較為簡(jiǎn)單的聚酮類(lèi)化合物，其生物合成途徑仍然需要昂貴的輔助因子ATP、丙二酰輔酶a和NAD(P)H。通過(guò)研究細(xì)胞外的這個(gè)系統(tǒng)，可以精確控制酶水平，并靈活測(cè)試不同的輔助因子循環(huán)系統(tǒng)。我們證明了覆盆子酮可以從L-酪氨酸的五步法合成，但是，最經(jīng)濟(jì)的輔助因子NADH的產(chǎn)量有限。因此，為了降低關(guān)鍵的成本因子NADPH，我們的工作重點(diǎn)是放松RZS1雙鍵還原酶對(duì)NADH的輔助因子特異性。許多研究強(qiáng)調(diào)，NADPH氧化還原酶可以被設(shè)計(jì)成使用更穩(wěn)定和廉價(jià)的NADH或仿生類(lèi)似物。作為一種廣義的方法，NAD(P)H酶的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向設(shè)計(jì)可以通過(guò)改變對(duì)核糖5?-磷酸(NADPH)或羥基(NADH)基團(tuán)的親和力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在RZS1酶的情況下，G191的空間結(jié)構(gòu)為結(jié)合特異性寬松的輔助因子提供了靈活的控制。它通過(guò)亞磷酸脫氫酶與廉價(jià)的磷酸鹽供體結(jié)合使用，從而提供了在無(wú)細(xì)胞條件下利用NADH使用所述的三種起始底物中的任何一種低成本合成覆盆子酮的途徑。重要的是，RZS1 G191D異構(gòu)酶在低水平的NADH (10 μM)下是有效的，并能保持?jǐn)?shù)天的活性。通過(guò)將該酶代入完整的“一鍋”多酶體系，我們可以在一個(gè)批處理體系中獲得61 mg/L的覆盆子酮，底物L(fēng)-酪氨酸(300 μM或54 mg/L)完全轉(zhuǎn)化為覆盆子酮。在較高濃度的L-酪氨酸，盡管試圖優(yōu)化輔助因子和ATP水平(數(shù)據(jù)未顯示)，我們觀察到合成途徑上的中間體和副產(chǎn)物bisnoryangonin的積累。最后，我們也證明了一種有效的兩步化學(xué)酶法合成覆盆子酮。這類(lèi)似于Yang等人所采用的策略，即由于化學(xué)合成對(duì)羥基苯甲醛HBA的要求，獲得了“天然等同”且經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的產(chǎn)品。因此，如果可擴(kuò)展性得到證明，制備天然覆盆子酮的五步法將更有意義。然而，需要進(jìn)一步的亞芐基丙酮合成酶(benzalacetone synthase, BAS)酶工程，表征新的亞芐基丙酮合成酶同源物，或開(kāi)發(fā)替代的酶途徑。這是因?yàn)樵谖覀儍?yōu)化的反應(yīng)中，亞芐基丙酮合成酶的催化活性是限速的，而且它還會(huì)產(chǎn)生一種不希望的副產(chǎn)物bisnoryangonin。

雖然全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析超出了目前工作的范圍，但用無(wú)細(xì)胞酶的方法進(jìn)行精細(xì)化學(xué)合成可以在可持續(xù)性方面提供好處。目前，用于化妝品和食品添加劑的精細(xì)化工市場(chǎng)中，大約80%是由石油衍生的化學(xué)合成生產(chǎn)的，因此，如果聲明為“天然等同”，就可以被批準(zhǔn)使用。因此，對(duì)于從需要大量農(nóng)業(yè)用地的食物來(lái)源中自然提取的精細(xì)化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)使用轉(zhuǎn)基因植物和微生物或通過(guò)擴(kuò)大無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)，設(shè)計(jì)更綠色的替代生物催化平臺(tái)可能更簡(jiǎn)單、更可持續(xù)。與全細(xì)胞生產(chǎn)工藝相比，使用純化酶可能在控制副反應(yīng)方面提供好處，由于較少的代謝物污染而易于純化，或在產(chǎn)品毒性限制細(xì)胞生長(zhǎng)的情況下。然而，酶生產(chǎn)和純化的成本，以及添加昂貴的輔因子(通常由細(xì)胞內(nèi)的培養(yǎng)基成分產(chǎn)生)的需要，確實(shí)導(dǎo)致了成本的增加。諸如酶的固定化以實(shí)現(xiàn)回收和再利用的策略，可能被用來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。

在這里，我們使用覆盆子酮作為一個(gè)模型途徑，展示了一個(gè)明顯的非生產(chǎn)性酶途徑可以從細(xì)胞外設(shè)計(jì)到一個(gè)高水平產(chǎn)量的性能。這一過(guò)程的關(guān)鍵是在完成過(guò)程中研究途徑酶的能力，而不是作為單個(gè)不耦合動(dòng)力學(xué)，因?yàn)楣蚕碣Y源(CoA, ATP)可以影響總產(chǎn)量。總之，無(wú)細(xì)胞合成生物學(xué)提供了一個(gè)可擴(kuò)展的機(jī)會(huì)來(lái)設(shè)計(jì)合成酶的合成器與輔助因子的有效性一致。我們已經(jīng)應(yīng)用這種合理的方法來(lái)優(yōu)化覆盆子酮，這是一種小分子，不易從工程活細(xì)胞中獲得。在未來(lái)，具有高度穩(wěn)定和活性酶的大規(guī)模無(wú)細(xì)胞工程方法，有潛力在與傳統(tǒng)的細(xì)胞工程競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮更廣泛的作用，特別是在高價(jià)值的精細(xì)化學(xué)品、重組蛋白和天然產(chǎn)品方面。

覆盆子酮的藥理活性

1、覆盆子酮作為天然抗氧化劑的潛力 [4]

氧化應(yīng)激與各種疾病密切相關(guān)，許多研究已經(jīng)確定如何減少這種應(yīng)激。特別是，人們正在努力從天然產(chǎn)品中尋找潛在的抗氧化劑。研究表明覆盆子酮(RK;4-(4-羥基苯基)-2-丁酮具有多種藥理活性。本文就RK的抗氧化活性及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述。在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，證明了RK通過(guò)增加總抗氧化能力(TAC)來(lái)顯示抗氧化性能；上調(diào)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)；改善脂質(zhì)過(guò)氧化。綜上所述，RK抗氧化活性的研究與其他各種生理活性有直接或間接的關(guān)系。進(jìn)一步的臨床研究將證實(shí)RK作為一種有效的抗氧化劑、功能性保健食品和治療劑的價(jià)值。

還需要對(duì)RK的安全性和毒性進(jìn)行更廣泛的評(píng)價(jià)。根據(jù)調(diào)味料制造商協(xié)會(huì)(FEMA)的標(biāo)準(zhǔn)，RK被授予GRAS(公認(rèn)為安全)地位，并被美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)用于食品用途(21 CFR 172.515)，對(duì)公眾健康沒(méi)有危害。RK對(duì)雄性和雌性大鼠急性口服半數(shù)致死量(LD50)分別為1.32 g/kg和1.40 g/kg。此外，除了短暫的血紅蛋白下降外，喂食0.1-1.0% RK的飼料13周后，所有大鼠均未出現(xiàn)明顯的亞急性毒性，包括體重增加。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，RK目前作為一種減肥膳食補(bǔ)充劑在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，推薦劑量為100 - 1400毫克/天。然而，一些研究人員仍然警告過(guò)度使用RK補(bǔ)充劑的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镽K的安全性和毒性尚未得到充分評(píng)估，特別是在高劑量情況下。在最近的一項(xiàng)研究中，急性單次口服640mg/kg RK可引起C57BL/6J小鼠的各種病理改變，包括白色脂肪組織萎縮、脾異常、胸腺退化和某些血液學(xué)值升高。進(jìn)一步研究RK的慢性毒性及其對(duì)人體的有害影響，將有助于建立更安全的臨床使用RK的給藥方案。

圖6 覆盆子酮的生物活性示意圖

2、覆盆子酮的潛在代謝活性 [5]

近年來(lái)，新型食品和食品復(fù)合干預(yù)手段在預(yù)防和治療代謝性疾病方面引起了人們的廣泛關(guān)注。覆盆子酮(RK)是一種芳香化合物，存在于紅色水果和漿果中，已被用作非處方藥的減肥產(chǎn)品。然而，實(shí)際上，RK對(duì)減肥的影響仍存在爭(zhēng)議，其機(jī)制在很大程度上還不清楚。此外，體內(nèi)和體外研究表明，RK對(duì)其他代謝性疾病的發(fā)展具有有益作用。本文綜述了RK的合成、生物利用度、代謝等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)其抗肥胖、抗糖尿病、保護(hù)心臟、保護(hù)肝臟等潛在生物活性及其作用機(jī)制進(jìn)行了綜述。本文概述了目前的研究結(jié)果，并提出了RK在人類(lèi)健康領(lǐng)域的未來(lái)研究。覆盆子酮(RK)被用于控制體重已有多年，但考慮到食物攝入量，這種效果存在爭(zhēng)議。此外，RK對(duì)T2DM、肝和心臟損傷也有好處。RK的保護(hù)作用機(jī)制包括促進(jìn)脂肪酸氧化、平衡血糖水平、抗炎、抗氧化等。在這方面，我們對(duì)RK對(duì)許多代謝性疾病的益處進(jìn)行了全面的分析，并討論了其潛在的分子機(jī)制。希望我們的工作對(duì)進(jìn)一步研究RK，提高公眾對(duì)RK的認(rèn)識(shí)有所幫助。

圖7 植物，化學(xué)和微生物合成覆盆子酮的反應(yīng)路徑

圖8 老鼠胞漿中覆盆子酮的轉(zhuǎn)化及其主要代謝產(chǎn)物

圖9 覆盆子酮通過(guò)調(diào)控脂肪細(xì)胞來(lái)控制人的體重

圖10 覆盆子酮在代謝性疾病中的作用

3、酚類(lèi)化合物藥理研究：覆盆子酮2020年更新 [6]

覆盆子酮(RK)是一種芳香酚類(lèi)化合物，天然存在于紅樹(shù)莓、獼猴桃、桃子和蘋(píng)果中，并被報(bào)道具有潛在的治療和營(yíng)養(yǎng)特性。細(xì)胞和嚙齒類(lèi)動(dòng)物的研究表明，RK在肝臟/心臟/胃的保護(hù)中發(fā)揮重要作用，并作為一種抗高脂血癥、抗肥胖、脫色和性成熟劑。覆盆子酮介導(dǎo)的過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-α (PPAR-α)的激活是其主要的作用方式之一。雖然嚙齒類(lèi)動(dòng)物研究已經(jīng)證實(shí)了RK的有效作用，但其作用機(jī)制仍在很大程度上未知。盡管缺乏可靠的人體研究，RK作為一種健康補(bǔ)充劑在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，劑量非常高。在這篇綜述中，我們提供了迄今為止進(jìn)行的科學(xué)研究的匯編，評(píng)估RK在幾種疾病條件下的治療特性，并在RK被認(rèn)為是治療主要生活方式疾病的一種安全有效且副作用有限的替代藥物之前，啟發(fā)未來(lái)的研究。

圖11 RK介導(dǎo)的丙烯酰胺性肝病大鼠肝臟保護(hù)作用健康對(duì)照組肝臟切片的顯微照片(A,B)，顯示正常的肝小葉結(jié)構(gòu)。中央靜脈被肝細(xì)胞、肝竇和正常的門(mén)靜脈所包圍。(C,D)丙烯酰胺處理組肝切片顯示肝小葉紊亂，肝細(xì)胞內(nèi)空泡，門(mén)靜脈內(nèi)大量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，門(mén)靜脈周?chē)粩U(kuò)張充血。(E,F) RK-丙烯酰胺處理組的肝小葉看起來(lái)或多或少像正常;門(mén)管區(qū)伴輕度浸潤(rùn)，肝細(xì)胞基本正常。他走時(shí)染色;比例尺:20mm。

圖12 RK對(duì)由高脂肪飲食、CCL4或丙烯酰胺引起的肝臟疾病的保護(hù)作用。

圖13 RK及不同藥物對(duì)各組心肌梗死面積的影響(箭頭所示)。(一)空白對(duì)照阿拉伯樹(shù)膠(1%)，(B)異丙腎上腺素(85毫克/公斤,南卡羅來(lái)納州)(C) RK(50毫克/公斤,口服)+異丙腎上腺素(85毫克/公斤,南卡羅來(lái)納州)(D) RK(100毫克/公斤,口服)+異丙腎上腺素(85毫克/公斤,南卡羅來(lái)納州)(E) RK(200毫克/公斤,口服)+異丙腎上腺素(85毫克/公斤,南卡羅來(lái)納州)(F)和非諾貝特(80毫克/公斤,口頭)+異丙腎上腺素(85毫克/公斤,南卡羅來(lái)納州)。圖中為不同處理組的梗死面積百分比(G)，各柱為平均掃描電鏡(SEM)。通過(guò)單因素方差分析(one-way ANOVA)和Dunnett t檢驗(yàn)確定顯著性:** p < 0.01與毒性對(duì)照;??p < 0.01與空白對(duì)照。

圖14 RK對(duì)乙醇誘導(dǎo)的大鼠胃潰瘍的胃保護(hù)作用的不同分子靶點(diǎn)示意圖。

圖15 示意圖顯示黑色素細(xì)胞產(chǎn)生黑色素和RK對(duì)黑色素合成的影響，導(dǎo)致色素脫失(美白)。

圖16 RK治療高脂血癥療效示意圖。

圖17 圖示昆蟲(chóng)交配過(guò)程及RK在性成熟中的作用。

全世界對(duì)營(yíng)養(yǎng)藥品的研究、生物活性成分的藥理探索及其治療各種疾病的潛力越來(lái)越感興趣。初步的體外和體內(nèi)動(dòng)物研究表明，RK在保護(hù)肝臟、保護(hù)心臟、治療胃潰瘍和肥胖等方面具有有益作用。然而，要將RK作為一種治療性分子，還需要進(jìn)行大量的研究來(lái)確定其療效和作用機(jī)制。誠(chéng)然,在未來(lái)的角度來(lái)看,RK可以被認(rèn)為是導(dǎo)致一部分,識(shí)別并視為植物成分風(fēng)格多樣化,有大量的治療和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,但需要更嚴(yán)格的安全性和毒理學(xué)研究。覆盆子酮可以被認(rèn)為是疾病治療前的預(yù)防性健康原料。我們希望目前對(duì)RK的全面綜述將作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以鼓勵(lì)對(duì)這一關(guān)鍵生物分子的進(jìn)一步詳細(xì)研究，并使研究人員進(jìn)一步探索和解開(kāi)RK的其他特性，以幫助未滿足的臨床需求。

參考文獻(xiàn)

[1] Bo Yang, Pu Zheng, Dan Wu, and Pengcheng Chen. Efficient Biosynthesis of Raspberry Ketone by Engineered Escherichia coli Coexpressing Zingerone Synthase and Glucose Dehydrogenase. J. Agric. Food Chem. 2021, 69, 8, 2549–2556. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07697

[2] H?kkinen Suvi T., Sepp?nen-Laakso Tuulikki, Oksman-Caldentey Kirsi-Marja, Rischer Heiko. Bioconversion to Raspberry Ketone is Achieved by Several Non-related Plant Cell Cultures.  Frontiers in Plant Science, 2015, 6, https://doi.org/10.3389/fpls.2015.01035.

[3] Simon J Moore, Tommaso Tosi, David Bell, Yonek B Hleba, Karen M Polizzi, Paul S Freemont, High-yield ‘one-pot’ biosynthesis of raspberry ketone, a high-value fine chemical, Synthetic Biology, Volume 6, Issue 1, 2021, ysab021, https://doi.org/10.1093/synbio/ysab021

[4] Lim SH, Choi C-I. Potentials of Raspberry Ketone as a Natural Antioxidant. Antioxidants. 2021; 10(3):482. https://doi.org/10.3390/antiox10030482

[5] Xiaoping Li,Teng Wei,Min Wu,Fang Chen,Peng Zhang,Ze-yuan Deng,Ting Luo. Potential metabolic activities of raspberry ketone. Journal of Food Biochemistry, 2022, 46(1),e14018. https://doi.org/ 10.1111/ jfbc. 4018

[6] Rao, Shailaja & Kurakula, Mallesh & Mamidipalli, Nagarjuna & Tiyyagura, Papireddy & Patel, Bhaumik & Manne, Ravi. (2021). Pharmacological Exploration of Phenolic Compound: Raspberry Ketone—Update 2020. Plants. 10. 1323. 10.3390/plants10071323.