植物中的褪黑激素
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)11-1676-03
褪黑激素，化学名为N-乙酰基-5-甲氧基色胺，分子量为232。首先由Lerner等于1958年从牛松果腺中分离出来 [1] 。因其可使蛙皮肤变白，故命名为褪黑激素。进一步的研究发现:褪黑激素能改善睡眠，清除自由基 [2，3] ，还可作用于与抗氧化有关的酶系统，如:超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等，间接降低氧化损害 [4～7] ，而且它还可以增强免疫力，对肿瘤有一定的辅助治疗作用 [8] 。作为主要由松果体分泌的一种激素，起初人们认为褪黑激素仅存在于脊椎动物，后来逐渐发现昆虫、细菌中均有褪黑激素的存在。尤其是近年来在许多植物中也发现了褪黑激素，且其含量远超过脊椎动物中血浆浓度，这为人们展示了一个广阔的研究空间。
1 植物中褪黑激素的含量
, 百拇医药
目前用来检测植物中褪黑激素含量的方法主要有两种:高效液相色谱法和放射免疫法，前者较为精确，但操作复杂，不易掌握;后者简单易行，易于操作。但从测量结果看，两种方法间并无明显差别。
1995年Atsuhiko Hattori等用放射免疫法测量了24种可食植物中的褪黑激素含量 [9]，结果发现:龙须草的褪黑激素含量最低，为(9.5±3.2)pg/g，而谷类的含量较高，如燕麦中含褪黑激素(1796.1±43.3)pg/g。其它一部分见表1。同时他们还用高效液相色谱法作了进一步的确证，发现放射免疫法的检测结果准确可靠。另外，他们还分别检测了胡萝卜的根、茎、叶中的褪黑激素含量，结果发现三者之间没有明显差别。
表1 部分可食植物中褪黑激素含量 (略)
1997年Susan J Murch等测量了菊蒿、黄芩、贯叶连翘等药用植物中褪黑激素的含量 [10] ，发现黄芩的含量最高，达7110ng/g。其余分别为:贯叶连翘4390ng/g，菊蒿的新鲜绿叶2450ng/g，新鲜黄叶1920ng/g。
, 百拇医药
2000年Lucien C等用放射免疫法和高效液相色谱法检测了15种可食植物种子中褪黑激素的含量，两种方法的测量结果一致 [11] 。其含量由低到高是(单位:ng/g干种子):奶蓟2，罂粟6，茴香7，芹菜7，胡荽7，亚麻12，绿豆蔻15，苜蓿16，小茴香28，葵天29，杏仁39，胡芦巴43，狼果103，黑芥菜129，白芥菜189。
2001年Burkhardt等测量了两种樱桃的褪黑激素含量 [12] 。二者褪黑激素含量分别为:(2.06±0.17)ng/g，(13.46±1.10)ng/g。他们还检测了不同产地，不同采摘时间樱桃的褪黑激素含量，其结果没有明显差异。
2003年Fangguo Cen等测量了一百余种中草药褪黑激素的含量 [13] 。发现蝉蜕、地丁的褪黑激素含量较高，分别为:3771ng/g，2368ng/g，较少的如:陈皮含量为25ng/n，栀子
, 百拇医药
含量为12ng/g。其它部分见表2。
表2 部分中草药褪黑激素含量 (略)
这些研究表明，植物中含有丰富的褪黑激素，尤其是在一些中药中含有大量的褪黑激素，如栀子，含量为12ng/g(即12000pg/g)。而在许多常见的食物中，如大米、大麦，其含量也远高于成年人血清中褪黑激素的浓度(10～60pg/ml) [14] 。但有趣的是，虽然在已检测的许多植物中均发现了褪黑激素，Dubbles等用放射免疫法和高效液相色谱法却没有检测到马铃薯和烟草叶中有褪黑激素的存在 [15] 。其原因有待于进一步研究。
2 植物中褪黑激素含量的变化
植物中褪黑激素的含量是否也象动物一样，有着光暗周期?目前此项的研究较少。Van T等检测了在一天中不同时段牵牛花及西红柿的褪黑激素含量，发现它们并没有周期性的升高和降低规律 [16] ，这与Burkhardt等所测两种樱桃的褪黑激素含量变化情况相符 [12]。但是，西红柿果实在其成熟和过熟阶段，褪黑激素的含量会明显增高。Jan K等将红叶藜置于12h光/12h暗的环境中，萌芽15天后，检测其地面以上部分在一天中不同时段的褪黑激素含量 [17] ，结果发现在光照时其褪黑激素含量极低，甚至检测不出，而光暗开始后，其褪黑激素含量逐渐升高，到暗相开始4～6h则达到最高值。这些说明，植物中褪黑激素的含量是会发生变化的，但其规律尚不明确。另外，对于同一种植物，不同的人得到不同的检测结果，如黄芩，有人测得其褪黑激素含量为7110ng/g [10] ，有人测得为178ng/g [13] ，这可能与样本的采摘和加工方法有关。
, http://www.100md.com
3 植物中褪黑激素对自身及动物的作用
动物体内的褪黑激素主要有调节生殖系统、促进睡眠、增强免疫、清除自由基、抗氧化、抗衰老等作用。对于植物中褪黑激素的功能，研究不多，目前较一致的看法是它具有抗氧化作用 [10，13] 。认为植物中花和种子含有较高的褪黑激素，可以使其抵御由于紫外线、干燥、高低温、化学污染所引起的氧化损害，使植物能够更好的繁殖。例如，当把在25℃下培养的芦荟转移到4℃的环境以后，其褪黑激素的含量明显增加 [18] 。
褪黑激素对植物是否还有其它的作用，目前还不清楚;但是，作为具有亲水性和亲脂性的小分子物质，褪黑激素极易透过各种生物屏障。动物口服含有褪黑激素的植物后，可对体内褪黑激素的血浆浓度产生影响。1995年，Atsubibo Hattori等对二周龄母鸡限制饮食48h后，一组给予正常鸡食(含玉米、豆类、大米等，褪黑激素含量为3.5ng/g)，另一组给予已除去褪黑激素的饲料(褪黑激素含量为0.1ng/g)。结果正常鸡食组体内的褪黑激素浓度明显高于对照组。而且，用I 125 标记的褪黑激素口服后可与细胞膜上的褪黑激素受体结合 [9] 。有人手术摘除小鼠松果体，其血中褪黑激素浓度大幅降低，动物所受氧化损害以及自由基损害可通过食物中补充褪黑激素含量高的植物而得到改善 [19，20] 。因此，外源性植物褪黑激素进入动物体内后，同样具有生物活性。
, 百拇医药
另外，在已检测的中药中 [13] ，褪黑激素含量较高的多为清热解毒、补肾养心药。前者如蝉蜕(3771ng/g)、地丁(2368ng/g)、桑叶(1510ng/g)、黄柏(1235ng/g)，常用来治疗细菌或病毒感染所引起的感冒、肺炎、腹泻等，这可能与褪黑激素的增强免疫、抗氧化作用有关。后者如淫羊藿(1105ng/g)、远志(850ng/g)、桑寄生(648ng/g)、枸杞(530ng/g)，常用来治疗与衰老有关的疾病，改善失眠、记忆减退等症状;而用来治疗老年性痴呆的当归芍药散中，当归的褪黑激素含量为698ng/g，茯苓为585ng/g。这些似乎提示中药的某些治疗作用与其含有褪黑激素有关。
4 展望
目前，人们对植物中褪黑激素含量的研究刚刚展开，面对其含量的周期性变化及合成途径则所知甚少。许多可食植物中褪黑激素的含量尚未测定，而药用植物中褪黑激素含量的研究刚刚开始。中药的成分复杂，药理作用广泛，而且产地不同，采摘时间不同，炮制不同，中药的疗效通常会有明显差异，这是否与褪黑激素含量发生变化有关?植物中褪黑激素具有抗氧化作用，可否利用它来进行植物产品的保鲜或者增加植物的抗旱、抗高低温能力?从而改善自然环境。已有的研究表明，植物褪黑激素进入动物体内仍具有生物活性，因此，可以考虑服用褪黑激素含量高的植物或其提取物来进行治疗或保健。所有相关问题的深入研究，不仅有助于揭示植物生长过程的调节机制，更能为人类的医药、营养、农业、林业提供极有益的帮助。
, 百拇医药
参考文献
1 Lerner AB，Case，JD，Takahashi Y，et al.Isolation of melatonin，a pineal factor that lightens elanocytes.J-Am-Chemi-Soci，1958，80:2587-2588.
2 Tan DX，Chen LD，Poeggeler B，et al.Melatonin:a potent，endogenous hydroxyl radical cavenger.Endocrine-J，1993，1:57-60.
3 Reiter RJ，Tan DX，Poeggeler B，et al.Melatonin as a free radical scavˉenger:implications for aging and age related diseases.Ann NY Acad Sci，1994，719:1-12.
, 百拇医药
4 Garcia JJ，Reiter RJ，Guerrero JM，et al.Melatonin prevents changes in microsomal membrane fluidity during induced lipid peroxidation.FEBS Lett，1997，408(3):297-300.
5 李明阳，田侠，侯京武，等.褪黑激素对线粒体膜脂质过氧化的损伤的保护作用.基础医学与临床，1997，17(4):74-78.
6 Reiter RJ，Tan DX，Osuna C，et al.Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress.J Biomed Sci，2000，7:444-458.
7 Reiter RJ.Melatonin:lowering the high price of free radicals.News Physiol Sci，2000，15:246-250.
, 百拇医药
8 Lissoni P，Barni S，et al.Modulation of cancer endocrine therapy by melatonin:a phaseⅡstudy of tamoxifen plus melatonin in metastatic breast cancer patients progressing under tamoxifen alone.Br-J-Canˉcer，1995，71(4):854-856.
9 Atsuhiko H，Hiro M，Masaynki I，et al.Identification of melatonin in plants and its effects on plasma melatonin levels and binding to melaˉtonin receptros in vertebrates.Biochem-Mol-Biol-Int，1995，35:627-634.
, http://www.100md.com 10 Susan JM，Collen BS，Praveen KS.Melatonin in fever few and other medicinal plants.Lancet，1997，350:1598-1599.
11 Lucien C，Manchester，Dun XT，et al.High levels of melatonin in the seeds of edible plants Possible function in germ tissue protection.Life Sci，2000，67:3023-3029.
12 Burkhardt S，Tan DX，Manchester LC，et al.Detection and quantificaˉtion of the antioxidant melatonin in Montmoreney and Balaton tart Cherries(Prunus cerasus).J-Agric-Food-Chem，2001，49(10):4898-4902.
, http://www.100md.com
13 Guofang C，Yushu H，Dunxian T，et al.Melatonin in Chinese medicinal herbs.Life Sciences，2003，73:19-26.
14 Waldhauser F，Franz W，Gunther W，et al.Fall in nocturnal serum melatonin
during prepuberty and pubescence.Lancet，1984，1:362-365.
15 Dubbles R，Reiter RJ，Klenke E，et al.Melatonin in edible plants idenˉtified by radioimmunoassay and by high performance liquid chromatogˉraphy-mass spectrometry.J pineal Res，1995，18:28-31.
, 百拇医药
16 Van T，Roberts N，Lewy A，et al.Melatonin in plant organs.J Pineal Res，2001，31(1):8-15.
17 Jan K，Jvana M，Josef E，et al.Melatonin:occurrence and daily rhythm in Chenopodium rubrum.Phytochemistry，1997，44:1407-1413.
18 Tan DX，Lucien CM，Reiter RJ，et al.Significance of melatonin in anˉtioxidative defense system:reactions and products.Biol Signal Recept，2000，9:137-159.
19 Manev H，Uz T，Kharlamov A，et al.Increased brain damage after stroke or excitotoxic seizures in melatonin deficient rats.FASEB J，1996，10:1546-1551.
20 Kilic E，Ozdemir YG，Bolay H，et al.Pinealectomy aggravates and melatonin
administration attenuates brain damage in focal ischemia.J Cerebr Blood FlowMetab，1999，19:511-519.
作者单位:510080广州中山大学中山医学院解剖学教研室
(编辑 曲全), http://www.100md.com(田荣波)
褪黑激素，化学名为N-乙酰基-5-甲氧基色胺，分子量为232。首先由Lerner等于1958年从牛松果腺中分离出来 [1] 。因其可使蛙皮肤变白，故命名为褪黑激素。进一步的研究发现:褪黑激素能改善睡眠，清除自由基 [2，3] ，还可作用于与抗氧化有关的酶系统，如:超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等，间接降低氧化损害 [4～7] ，而且它还可以增强免疫力，对肿瘤有一定的辅助治疗作用 [8] 。作为主要由松果体分泌的一种激素，起初人们认为褪黑激素仅存在于脊椎动物，后来逐渐发现昆虫、细菌中均有褪黑激素的存在。尤其是近年来在许多植物中也发现了褪黑激素，且其含量远超过脊椎动物中血浆浓度，这为人们展示了一个广阔的研究空间。
1 植物中褪黑激素的含量
, 百拇医药
目前用来检测植物中褪黑激素含量的方法主要有两种:高效液相色谱法和放射免疫法，前者较为精确，但操作复杂，不易掌握;后者简单易行，易于操作。但从测量结果看，两种方法间并无明显差别。
1995年Atsuhiko Hattori等用放射免疫法测量了24种可食植物中的褪黑激素含量 [9]，结果发现:龙须草的褪黑激素含量最低，为(9.5±3.2)pg/g，而谷类的含量较高，如燕麦中含褪黑激素(1796.1±43.3)pg/g。其它一部分见表1。同时他们还用高效液相色谱法作了进一步的确证，发现放射免疫法的检测结果准确可靠。另外，他们还分别检测了胡萝卜的根、茎、叶中的褪黑激素含量，结果发现三者之间没有明显差别。
表1 部分可食植物中褪黑激素含量 (略)
1997年Susan J Murch等测量了菊蒿、黄芩、贯叶连翘等药用植物中褪黑激素的含量 [10] ，发现黄芩的含量最高，达7110ng/g。其余分别为:贯叶连翘4390ng/g，菊蒿的新鲜绿叶2450ng/g，新鲜黄叶1920ng/g。
, 百拇医药
2000年Lucien C等用放射免疫法和高效液相色谱法检测了15种可食植物种子中褪黑激素的含量，两种方法的测量结果一致 [11] 。其含量由低到高是(单位:ng/g干种子):奶蓟2，罂粟6，茴香7，芹菜7，胡荽7，亚麻12，绿豆蔻15，苜蓿16，小茴香28，葵天29，杏仁39，胡芦巴43，狼果103，黑芥菜129，白芥菜189。
2001年Burkhardt等测量了两种樱桃的褪黑激素含量 [12] 。二者褪黑激素含量分别为:(2.06±0.17)ng/g，(13.46±1.10)ng/g。他们还检测了不同产地，不同采摘时间樱桃的褪黑激素含量，其结果没有明显差异。
2003年Fangguo Cen等测量了一百余种中草药褪黑激素的含量 [13] 。发现蝉蜕、地丁的褪黑激素含量较高，分别为:3771ng/g，2368ng/g，较少的如:陈皮含量为25ng/n，栀子
, 百拇医药
含量为12ng/g。其它部分见表2。
表2 部分中草药褪黑激素含量 (略)
这些研究表明，植物中含有丰富的褪黑激素，尤其是在一些中药中含有大量的褪黑激素，如栀子，含量为12ng/g(即12000pg/g)。而在许多常见的食物中，如大米、大麦，其含量也远高于成年人血清中褪黑激素的浓度(10～60pg/ml) [14] 。但有趣的是，虽然在已检测的许多植物中均发现了褪黑激素，Dubbles等用放射免疫法和高效液相色谱法却没有检测到马铃薯和烟草叶中有褪黑激素的存在 [15] 。其原因有待于进一步研究。
2 植物中褪黑激素含量的变化
植物中褪黑激素的含量是否也象动物一样，有着光暗周期?目前此项的研究较少。Van T等检测了在一天中不同时段牵牛花及西红柿的褪黑激素含量，发现它们并没有周期性的升高和降低规律 [16] ，这与Burkhardt等所测两种樱桃的褪黑激素含量变化情况相符 [12]。但是，西红柿果实在其成熟和过熟阶段，褪黑激素的含量会明显增高。Jan K等将红叶藜置于12h光/12h暗的环境中，萌芽15天后，检测其地面以上部分在一天中不同时段的褪黑激素含量 [17] ，结果发现在光照时其褪黑激素含量极低，甚至检测不出，而光暗开始后，其褪黑激素含量逐渐升高，到暗相开始4～6h则达到最高值。这些说明，植物中褪黑激素的含量是会发生变化的，但其规律尚不明确。另外，对于同一种植物，不同的人得到不同的检测结果，如黄芩，有人测得其褪黑激素含量为7110ng/g [10] ，有人测得为178ng/g [13] ，这可能与样本的采摘和加工方法有关。
, http://www.100md.com
3 植物中褪黑激素对自身及动物的作用
动物体内的褪黑激素主要有调节生殖系统、促进睡眠、增强免疫、清除自由基、抗氧化、抗衰老等作用。对于植物中褪黑激素的功能，研究不多，目前较一致的看法是它具有抗氧化作用 [10，13] 。认为植物中花和种子含有较高的褪黑激素，可以使其抵御由于紫外线、干燥、高低温、化学污染所引起的氧化损害，使植物能够更好的繁殖。例如，当把在25℃下培养的芦荟转移到4℃的环境以后，其褪黑激素的含量明显增加 [18] 。
褪黑激素对植物是否还有其它的作用，目前还不清楚;但是，作为具有亲水性和亲脂性的小分子物质，褪黑激素极易透过各种生物屏障。动物口服含有褪黑激素的植物后，可对体内褪黑激素的血浆浓度产生影响。1995年，Atsubibo Hattori等对二周龄母鸡限制饮食48h后，一组给予正常鸡食(含玉米、豆类、大米等，褪黑激素含量为3.5ng/g)，另一组给予已除去褪黑激素的饲料(褪黑激素含量为0.1ng/g)。结果正常鸡食组体内的褪黑激素浓度明显高于对照组。而且，用I 125 标记的褪黑激素口服后可与细胞膜上的褪黑激素受体结合 [9] 。有人手术摘除小鼠松果体，其血中褪黑激素浓度大幅降低，动物所受氧化损害以及自由基损害可通过食物中补充褪黑激素含量高的植物而得到改善 [19，20] 。因此，外源性植物褪黑激素进入动物体内后，同样具有生物活性。
, 百拇医药
另外，在已检测的中药中 [13] ，褪黑激素含量较高的多为清热解毒、补肾养心药。前者如蝉蜕(3771ng/g)、地丁(2368ng/g)、桑叶(1510ng/g)、黄柏(1235ng/g)，常用来治疗细菌或病毒感染所引起的感冒、肺炎、腹泻等，这可能与褪黑激素的增强免疫、抗氧化作用有关。后者如淫羊藿(1105ng/g)、远志(850ng/g)、桑寄生(648ng/g)、枸杞(530ng/g)，常用来治疗与衰老有关的疾病，改善失眠、记忆减退等症状;而用来治疗老年性痴呆的当归芍药散中，当归的褪黑激素含量为698ng/g，茯苓为585ng/g。这些似乎提示中药的某些治疗作用与其含有褪黑激素有关。
4 展望
目前，人们对植物中褪黑激素含量的研究刚刚展开，面对其含量的周期性变化及合成途径则所知甚少。许多可食植物中褪黑激素的含量尚未测定，而药用植物中褪黑激素含量的研究刚刚开始。中药的成分复杂，药理作用广泛，而且产地不同，采摘时间不同，炮制不同，中药的疗效通常会有明显差异，这是否与褪黑激素含量发生变化有关?植物中褪黑激素具有抗氧化作用，可否利用它来进行植物产品的保鲜或者增加植物的抗旱、抗高低温能力?从而改善自然环境。已有的研究表明，植物褪黑激素进入动物体内仍具有生物活性，因此，可以考虑服用褪黑激素含量高的植物或其提取物来进行治疗或保健。所有相关问题的深入研究，不仅有助于揭示植物生长过程的调节机制，更能为人类的医药、营养、农业、林业提供极有益的帮助。
, 百拇医药
参考文献
1 Lerner AB，Case，JD，Takahashi Y，et al.Isolation of melatonin，a pineal factor that lightens elanocytes.J-Am-Chemi-Soci，1958，80:2587-2588.
2 Tan DX，Chen LD，Poeggeler B，et al.Melatonin:a potent，endogenous hydroxyl radical cavenger.Endocrine-J，1993，1:57-60.
3 Reiter RJ，Tan DX，Poeggeler B，et al.Melatonin as a free radical scavˉenger:implications for aging and age related diseases.Ann NY Acad Sci，1994，719:1-12.
, 百拇医药
4 Garcia JJ，Reiter RJ，Guerrero JM，et al.Melatonin prevents changes in microsomal membrane fluidity during induced lipid peroxidation.FEBS Lett，1997，408(3):297-300.
5 李明阳，田侠，侯京武，等.褪黑激素对线粒体膜脂质过氧化的损伤的保护作用.基础医学与临床，1997，17(4):74-78.
6 Reiter RJ，Tan DX，Osuna C，et al.Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress.J Biomed Sci，2000，7:444-458.
7 Reiter RJ.Melatonin:lowering the high price of free radicals.News Physiol Sci，2000，15:246-250.
, 百拇医药
8 Lissoni P，Barni S，et al.Modulation of cancer endocrine therapy by melatonin:a phaseⅡstudy of tamoxifen plus melatonin in metastatic breast cancer patients progressing under tamoxifen alone.Br-J-Canˉcer，1995，71(4):854-856.
9 Atsuhiko H，Hiro M，Masaynki I，et al.Identification of melatonin in plants and its effects on plasma melatonin levels and binding to melaˉtonin receptros in vertebrates.Biochem-Mol-Biol-Int，1995，35:627-634.
, http://www.100md.com 10 Susan JM，Collen BS，Praveen KS.Melatonin in fever few and other medicinal plants.Lancet，1997，350:1598-1599.
11 Lucien C，Manchester，Dun XT，et al.High levels of melatonin in the seeds of edible plants Possible function in germ tissue protection.Life Sci，2000，67:3023-3029.
12 Burkhardt S，Tan DX，Manchester LC，et al.Detection and quantificaˉtion of the antioxidant melatonin in Montmoreney and Balaton tart Cherries(Prunus cerasus).J-Agric-Food-Chem，2001，49(10):4898-4902.
, http://www.100md.com
13 Guofang C，Yushu H，Dunxian T，et al.Melatonin in Chinese medicinal herbs.Life Sciences，2003，73:19-26.
14 Waldhauser F，Franz W，Gunther W，et al.Fall in nocturnal serum melatonin
during prepuberty and pubescence.Lancet，1984，1:362-365.
15 Dubbles R，Reiter RJ，Klenke E，et al.Melatonin in edible plants idenˉtified by radioimmunoassay and by high performance liquid chromatogˉraphy-mass spectrometry.J pineal Res，1995，18:28-31.
, 百拇医药
16 Van T，Roberts N，Lewy A，et al.Melatonin in plant organs.J Pineal Res，2001，31(1):8-15.
17 Jan K，Jvana M，Josef E，et al.Melatonin:occurrence and daily rhythm in Chenopodium rubrum.Phytochemistry，1997，44:1407-1413.
18 Tan DX，Lucien CM，Reiter RJ，et al.Significance of melatonin in anˉtioxidative defense system:reactions and products.Biol Signal Recept，2000，9:137-159.
19 Manev H，Uz T，Kharlamov A，et al.Increased brain damage after stroke or excitotoxic seizures in melatonin deficient rats.FASEB J，1996，10:1546-1551.
20 Kilic E，Ozdemir YG，Bolay H，et al.Pinealectomy aggravates and melatonin
administration attenuates brain damage in focal ischemia.J Cerebr Blood FlowMetab，1999，19:511-519.
作者单位:510080广州中山大学中山医学院解剖学教研室
(编辑 曲全), http://www.100md.com(田荣波)