日常膳食中的植物性食物对维持人体健康起重要的作用,其健康效应一方面来自于食物中丰富的植物化学物等活性成分,可以起抗氧化、预防糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的作用,另一方面来自活性成分间复杂的相互作用,植物化学物和其他活性成分包括植物化学物、蛋白质、多糖等发生相互作用起更强的生物活性。其中,预防机体氧化应激反应是植物化学物阻止慢性疾病发生发展的关键途径。然而,目前对植物化学物抗氧化及其相互作用的研究存在较大的不足,对植物化学物如何调控机体内源性活性氧（ROS）的产生,进而预防氧化应激反应尚不明确。且目前研究多数基于体外或细胞模型,少有结合体内研究模型综合评价,缺少生物效应关系,难以解释植物化学物在机体内实际的相互作用。特别是,膳食多样性使膳食中同时存在脂溶性抗氧化成分和水溶性抗氧化成分,它们间如何相互作用、在抗氧化过程中相互作用如何体现及其生物学机制方面研究甚少。本研究以果蔬中常见的两种黄酮类化合物（槲皮素、木犀草素）与两种类胡萝卜素（番茄红素、叶黄素）为研究对象,结合体外化学模型、细胞模型及动物模型综合研究黄酮类化合物与类胡萝卜素的抗氧化及其相互作用,并探讨了其预防氧化应激的潜在作用机制。主要研究成果如下:（1）通过ABTS和DPPH自由基清除实验与H2O2诱导氧化损伤细胞模型研究黄酮类化合物和类胡萝卜素的体外抗氧化相互作用。结果表明黄酮类化合物和类胡萝卜素以不同比例复配后,在提高ABTS和DPPH自由基清除能力、细胞总抗氧化能力、抗氧化酶活性上表现出显著的协同或拮抗作用（p＜0.05）。黄酮类化合物在复配组中占比更高时,协同作用较强,特别是番茄红素和槲皮素复配组呈现了更强的协同作用。在不同组织的细胞中,他们的相互作用也存在一定的差别。相比肠道细胞Caco-2和肝细胞L-02,在血管内皮细胞HUVEC中黄酮类化合物和类胡萝卜素复配组表现出更强的协同作用。（2）通过高效液相色谱（HPLC）与Western Blot技术研究了黄酮类化合物与类胡萝卜素复配在细胞中的吸收率变化及对细胞膜蛋白SRBI和NPC1L1的影响。结果表明,在HUVEC细胞中,类胡萝卜素吸收率提高的复配组多呈现抗氧化协同作用,如番茄红素:槲皮素=1:5复配组（M2）作用后番茄红素的细胞吸收率提高了271%（p＜0.05）,且协同提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）的活性（p＜0.05）。而类胡萝卜素吸收率降低的组多呈现抗氧化拮抗作用,如复配组M6（叶黄素:槲皮素=5:1）作用后叶黄素吸收率降低了约17%（p＜0.05）,且在提高CAT酶活性上相比单一化合物表现出显著拮抗作用（p＜0.05）。类胡萝卜素作用后,SRBI与NPC1L1表达水平提高,促进其的细胞吸收。黄酮类化合物与类胡萝卜素协同组复配作用后,SRBI和NPC1L1的表达量增加,类胡萝卜素吸收率提高。因此,黄酮类化合物可能通过SRBI和NPC1L1影响类胡萝卜素的转运,从而影响类胡萝卜素的吸收,进而影响其细胞内抗氧化活性。（3）建立H2O2诱导HUVEC细胞氧化损伤模型,研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配组预防氧化应激反应的作用。研究发现复配组提高了氧化还原中心转录因子Nrf2及其下游解毒酶HO-1、NQO1的m RNA和蛋白表达水平,并提高了核内Nrf2的表达,促进了Nrf2的入核激活过程,其中复配组M2、叶黄素:木犀草素=1:5复配组（M3）的协同作用较强（p＜0.05）,特别是复配组M2,相比H2O2对照组提高了约3倍核内Nrf2表达。说明黄酮类化合物和类胡萝卜素协同调控了Nrf2/HO-1通路预防心血管系统氧化损伤。（4）采用H2O2诱导HUVEC细胞氧化损伤模型研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配后预防氧化应激的分子机制。研究发现复配组显著抑制了胞内ROS水平、ROS合成酶Nox2和Nox4的蛋白表达（p＜0.05）,其中复配组如番茄红素:木犀草素=1:5（M1）、M2和M3协同降低了Nox4的表达量,特别是M2作用后相比H2O2处理组Nox4表达量减少了近3.5倍（p＜0.05）。同时发现M2、M3等复配组协同提高了氧化应激上游调控分子SIRT1的m RNA水平与蛋白表达量。进一步,采用转录组测序技术,以抗氧化协同组M2（番茄红素:槲皮素=1:5）为代表研究黄酮类化合物和类胡萝卜素复配调控细胞内ROS水平的机制。发现其与H2O2处理组的差异基因主要富集在炎症反应信号通路,如NF-κB、IL-17、TNF等。且番茄红素与槲皮素复配协同降低了COX-2、BCL-6等炎症基因的m RNA水平、抑制了炎症信号通路中心转录因子NF-κB p65的磷酸化激活过程,与H2O2处理组相比NF-κB p65磷酸化水平降低了1.8倍（p＜0.05）。对上游调控蛋白SIRT1的特异性抑制后,番茄红素和槲皮素协同复配组抑制NF-κB p65和Nox4表达及细胞内ROS水平的作用显著减弱（p＜0.05）,说明SIRT1作为上游蛋白的重要作用。因此,番茄红素和槲皮素可能通过SIRT1/NF-κB/Nox4信号通路协同抑制ROS水平,从而预防氧化应激与炎症反应,起预防心血管氧化损伤的作用。（5）通过热转移实验、荧光猝灭实验、分子对接等技术研究番茄红素和槲皮素协同复配组与SIRT1蛋白的相互作用。结果表明相比单一物质,番茄红素和槲皮素协同提高了SIRT1蛋白的热稳定性,降低了SIRT1内源荧光强度(猝灭常数Kq为6.34×10~4 L·mol-1),显著提高了SIRT1去乙酰化活性,说明它们可作为SIRT1激活剂协同激活SIRT1的活性。分子对接发现番茄红素和槲皮素对接到SIRT1蛋白小分子激活剂结合区N端,其结合能分别为-6.16 kcal·mol-1和-8.7 kcal·mol-1,并通过氢键等作用力与SIRT1产生相互作用。番茄红素与槲皮素可共同结合到N端STAC结构域,且番茄红素与SIRT1相互作用的位点与槲皮素的对接位点接近,表明它们可能在STAC结构域中共同发挥作用。因此,番茄红素和槲皮素复配后可与SIRT1蛋白相互作用,从而作用于下游氧化还原信号通路,预防内皮紊乱和心血管损伤。（6）采用D-半乳糖腹腔注射处理ICR雄性小鼠作为体内氧化应激模型,以番茄红素:槲皮素=1:5协同复配组为代表研究植物化学物协同预防体内氧化损伤作用。研究发现D-半乳糖诱导的氧化应激引起了明显的组织病理损伤,番茄红素与槲皮素协同改善了小鼠心脏及大脑海马组织病变。同时,它们显著提高了体内抗氧化水平,协同提高了小鼠血清抗氧化酶SOD和CAT活性,降低了血清MDA含量、心脏与海马组织中MDA和4-HNE含量、心脏Nox4表达量。提高了心脏与海马组织中SOD、CAT和GSH-Px活性,并提高了神经保护因子BDNF和PSD95的m RNA水平。同时改善了D-半乳糖诱导的炎症反应,显著降低了心脏组织中COX-2和IL1-β和海马组织中IL-6、IL1-β和TNFα的m RNA水平。进一步研究发现,番茄红素与槲皮素复配提高了小鼠的心脏和海马组织SIRT1、Nrf2、HO-1、NQO1的m RNA水平。相对于D-半乳糖处理组,复配组大脑海马组织的SIRT1 m RNA水平增加了约3倍,Nrf2的表达量提高了约2.4倍（p＜0.05）。此外,D-半乳糖处理显著降低了小鼠心脏NQO1的m RNA水平,LY组和M组显著增加了心脏NQO1的m RNA表达。与D-半乳糖处理组相比,Q60组、LY组和M组Nrf2的m RNA水平提高,M组显著增强了Nrf2的表达,比D-半乳糖处理组增加约2倍（p＜0.05）。因此,番茄红素与槲皮素可能通过SIRT1/Nrf2/HO-1/NQO1信号通路协同预防机体氧化应激与炎症反应,从而预防了机体病理损伤。这些结果进一步验证了番茄红素与槲皮素协同激活SIRT1信号通路预防氧化应激的作用。综上所述,本文较为系统地研究了黄酮化合物（槲皮素、番茄红素）与类胡萝卜素（番茄红素、叶黄素）复配后的抗氧化相互作用。结果表明复配组在体外表现出显著的抗氧化协同或拮抗作用。在细胞中,黄酮类化合物可能通过影响SRBI和NPC1L1的表达,进而影响类胡萝卜素的细胞吸收,发挥抗氧化相互作用。黄酮类化合物与类胡萝卜素协同复配组可通过Nrf2/HO-1/NQO1通路预防氧化应激,特别是番茄红素:槲皮素=1:5协同作用更为显著。番茄红素与槲皮素复配可以通过调控SIRT1/NF-κB/Nox4通路协同预防细胞内ROS累积,预防氧化应激与炎症反应。D-半乳糖诱导氧化应激ICR小鼠研究验证了它们在动物体内的协同作用,可能通过SIRT1/Nrf2/HO-1/NQO1信号通路显著改善小鼠心脏和神经氧化损伤。本研究初步探索了食物中黄酮类化合物与类胡萝卜素间的抗氧化相互作用规律与机制,为提升平衡膳食实践提供了理论基础,对提高膳食的营养价值、促进人体健康具有重要意义。