原花青素的生物活性及作用机制研究进展.docx

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原花青素的生物活性及作用机制研究进展

原花青素的生物活性及作用机制研究进展

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073原花青素的生物活性及作用机制研究进展

步文磊综述王茵审校

（浙江省医学科学院保健食品研究所,浙江杭州310013）

摘要:

葡萄中的原花青素是一种很强的抗氧化剂,具有抗脂质过氧化和清除自由基,降血压,降血脂,消炎,抗肿瘤,预防心

血管疾病以及抗辐射,抗衰老,抗疲劳等功效.本文综述了国内外有关葡萄来源的原花青素的生理功能研究进展.

关键词:

葡萄;原花青素;生物活性;作用机制

中图分类号:

R151.2文献标识码:

A文章编号:

1001.1226（20O7）05.0311-04

葡萄是世界上产量最大的水果之一,年产量约

为650o万吨,其中80%用于酿酒,13%作为鲜果食

用,7%用于加工果汁及其它葡萄产品.我国葡萄年

产量约有200多万吨,其中40%作为鲜果食用,4o%

用于酿酒,20%用于加工葡萄干,果汁等制品….葡

萄中含有大量以植物多酚为主的生物活性物质,如

自黎芦醇,酚酸,黄酮,儿茶素,表儿茶素,原花青素

等,具有抗脂质过氧化和清除自由基,保护心血管和

预防高血压,抗肿瘤,抗辐射,抗衰老,抗疲劳等功

效.其中研究最多的生物活性物质是原花青素

（procyanidins,PC）O

1原花青素的化学结构与性质

原花青素是由不同数量的儿茶素,表儿茶素或

没食子酸缩合而成,最简单的原花青素是儿茶素与

表儿茶素形成的二聚体（见图1）,还有三聚体,四聚

收稿日期:

2007.04.13;修回日期:

2007.07.19

作者简介:

步文磊,男,硕士研究生,研究方向:

营养与食品毒理学.

审者简介:

王茵,女,研究员,研究方向:

营养与食品毒理学.

图1.原花青素二聚体

体等直至十聚体.根据聚合度的大小,通常将24

聚体称为低聚原花青素（oligomersprocyanidolic,

OPc）.将5聚体以上的称为高聚体（polymers

procyanidolic,PPc）.OPC为水溶性物质（PPC水溶性

较差）,极易吸收,其清除自由基的能力与分子结构

和聚合度有关.根据缩合键位的不同,可将原花

青素寡聚物分为A,B,C,T,D等几类,如葡萄籽中原

花青素主要是B型,C型和T型.二聚体在各类原

花青素中分布最广,抗氧化活性最强,是最重要的一

类.二聚体中,因2个单体的构象或缩合键位的不

同有多种异构体,已分离鉴定的8种异构体命名为

B1一B8,其中B1一B4由C4一C8键合,B5B8由C4

C6键合.

?

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原花青素分子中具有多电子的羟基部分,8个

酚羟基（儿茶素）均与双键共轭,为氢原子的供体,且

芳环上的共轭双键使电子在分子中稳定,2个脂肪

族羟基使其具有良好水溶性,正是这些分子结构特

点使其具有良好的清除自由基和抗氧化的活性.

2原花青素的生物活性

2.l清除自由基和抗氧化活性

原花青素含有大量的活性酚羟基,是氢的供体,

能有效清除多种活性氧自由基,具有极强的抗氧化

活性.Bagchi等¨研究了原花青素对超氧阴离子的

清除能力,发现原花青素对氧自由基具有浓度依赖

性的抑制作用,是比维生素C和维生素E更有效的

自由基清除剂.卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯（PMA）是一

种致癌物质,其致癌机制主要通过诱导机体产生氧

化应激引发肿瘤.Lu等研究发现原花青素对

PMA诱导的氧化应激具有很强的拮抗作用.其可

以阻止PMA诱导产生的多形核白细胞释放H,O,以

及抑制NIH3T3细胞氧呼吸爆发的活性.同时,该

实验还证明原花青素能保护由PMA诱导的肝脏中

线粒体的脂质过氧化反应.

以上试验结果提示原花青素是良好的天然抗氧

化剂,通过清除体内过多的自由基,抑制脂质过氧

化,维持体内自由基和抗氧化酶之间的平衡,与体内

各种抗氧化酶共同维持机体的稳态,从而预防由于

自由基或脂质过氧化造成的各种疾病.比如疲劳,

辐射损伤,细胞衰老等都与自由基损伤有关,原花青

素同样可以发挥抗疲劳,抗辐射损伤,抗衰老等作

用.

2,2预防心血管疾病作用

动脉粥样硬化是一种进展性,系统性疾病,与生

命早期的生活方式密切相关,通常经过相当长的时

间后方出现临床症状,有些患者也可长期处于无症

状状态.动脉粥样硬化斑快的形成和破裂是一个相

当复杂的过程].Bas等研究表明原花青素通过

降低血浆甘油三脂（TG）,游离脂肪酸（FFA）,载脂蛋

白B（apoB）,低密度脂蛋白胆固醇（LDL）,载脂蛋白

AⅡ,C工,CⅢ的水平,同时升高高密度脂蛋白胆固

醇（HDL）,肝脏小异聚体mRNA（SHP）,7-a胆固醇羟

化酶（CYP7.a）,胆固醇生物合成酶水平,以及肌肉和

脂肪中韵脂蛋白脂肪酶mRNA的水平,从而降低动

脉粥样硬化形成的危险,发挥降低冠状动脉疾病的

作用.该实验中原花青素处理组与对照组相比,

TG,FFA下降了50%左右,apoB下降了6o%,LDL及

apoAlI,C工,Cm和HDL与对照组相比也均有统计

学显着性差异（P<0.05）,SHP,CYP7.a,胆固醇生物

合成酶,肌肉和脂肪中的脂蛋白脂肪酶mRNA分别

比对照组增加了3.0,2.4,1.5,1.57和0.57倍,有力

地证明了原花青素的预防心血管作用.

体外实验观察到,缺血再灌注时产生的氧自由

基可损伤心肌细胞,造成室性心动过速或者室性纤

维颤动性缺血型心脏病.其主要是由于氧自由基使

心肌受损伤和抗氧化系统功能的降低.

等研究表明,原花青素能够拮抗氧自由基的氧化

损伤,它并不是直接结合在心肌上,而是其分子中的

羟基沉积于心肌表面,发挥长期抗氧自由基的作用;

同时原花青素还能增加氧化物酶对底物的亲和力,

并增加还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）

与细胞色素P450之间的电子传递率,通过这种机制

抵抗由缺血再灌注引起的胞内钙离子超载,降低胞

内钙离子浓度,从而达到保护和修复由缺血再灌注

造成的心肌损伤.

以上说明原花青素主要是通过抑制动脉粥样硬

化的形成,降低心肌缺血产生的自由基对心肌造成

的损伤,以及增强心肌细胞的活力和对心肌细胞的

保护发挥预防心血管疾病的作用.

2.3抗高血糖作用

无论是工型还是Ⅱ型糖尿病,高血糖是其典型

特征.而降低血糖能延缓糖尿病并发症的出现.目

前对降低血糖所涉及的分子结构和信号传导通路的

研究已经取得明显进展¨….胰岛素是降低血糖的

最有效的物质,其通过与细胞表面的胰岛素受体结

合,启动胞内酪氨酸激酶并激活磷脂酰肌醇.3

（PI3K）,而PI3K进一步激活葡萄糖转运体-4（GLUT-

4）从而达到降低血糖的效果.但是也有人提出另一

个信号通路的假设,即不依赖于PI3K,而是直接与

胰岛素相关的GLUT.4f,2,J.Pinent等¨研究发现,

原花青素处理组大鼠喂饲1h后血浆中葡萄糖浓度

显着低于对照组,而禁食后7h,处理组大鼠血浆中

葡萄糖浓度略低于对照组,说明原花青素抗高血糖

的作用主要是通过在肠道内延缓葡萄糖的吸收以及

对胰岛素敏感组织发挥胰岛素样的作用而达到的.

Wahner—Law等n提出,原花青素具有的胰岛素样作

用是通过其氧化还原状态的改变影响胰岛素信号系

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统中胞内某些介质的功能状态,进而促进肝细胞摄

取葡萄糖,增加肝糖原的合成,降低血糖浓度而起到

抗高血糖的作用.

因此,原花青素主要是通过增强胰岛素降血糖

的效果来发挥抗高血糖作用的,其本身并不具备直

接降血糖的作用.另外,其是否能诱导胰岛素基因

表达增加尚不明确,需要进一步的试验验证.

2.4抗肿瘤作用

2.4.1抗乳腺癌作用

正常来源的上皮或内皮细胞如果失去基质的支

持,会发生程序性死亡,称之为脱落凋亡.脱落凋亡

的意义在于防止脱落的细胞种植于其他部位继续生

长.研究发现,很多肿瘤细胞从瘤体上脱落后并不

发生凋亡,尤其是容易发生转移的恶性肿瘤细胞,而

是迁徙到其他部位再次生长.这种存在于某些肿瘤

细胞的抗脱落凋亡现象,被认为是转移瘤发生的重

要原因之一.韩炯等”刮研究发现,原花青素对乳腺

癌细胞MCF.7细胞具有诱导脱落凋亡的作用.在

悬浮培养的乳腺癌MCF.7细胞中加入终浓度为

0.1mmol/L的原花青素,可见到多数细胞失去了聚

集成细胞团的能力,表现为单个散在分布,发生这一

现象可能与肿瘤细胞黏附分子表达水平下降有

关¨.而细胞之间相互聚集似乎正是肿瘤细胞在

悬浮培养时与正常上皮细胞相区别的形态学特征之

一

.这一特性的失去可能是原花青素诱导悬浮培养

乳腺癌细胞发生凋亡的作用机制之一.原花青素诱

导乳腺癌MCF.7细胞脱落凋亡作用还表现在使细

胞染色质DNA断裂,琼脂糖凝胶电泳呈现特性的

DNAladder以及在软琼脂中形成集落的能力显着下

降.这些结果均提示原花青素可直接诱导肿瘤细胞

发生脱落凋亡.

已经证明雌激素在乳腺癌的进展中发挥着重要

作用,60%的经期和75%的绝经期乳腺癌都是雌激

素依赖型的.芳香化酶（aromatase）属于细胞色素

P450酶系,是一种能够使雄激素转换为雌激素的

酶.研究表明,在乳腺癌患者的肿瘤组织以及周围

的基质中,芳香化酶高度表达n.Eng等n的研究

结果表明,原花青素能够抑制芳香化酶的活性,降低

雄激素转换为雌激素的量,从而达到抗乳腺癌的作

用.他们用酶动力学分析发现原花青素与已知芳香

酶抑制剂氨鲁米特作用相似,与底物竞争活性位点;

用芳香酶定向诱变实验改变芳香酶活性位点氨基酸

（Asp.309,Thr.310,Ser-478和His.480）,表明原花青

素确实是竞争性抑制了芳香酶的活性,也表明这几

个氨基酸参与了芳香酶与原花青素的交互作用.用

注射乳腺癌MCF.7细胞的无胸腺BALB/c.1la.nu小

鼠做体内实验,与对照组相比原花青素可明显抑制

肿瘤的生长,且剂量越高抑制程度越明显,差异都有

统计学意义（P<0.05）.

2.4.2抗前列腺癌作用

金属球蛋白（MMP）可使前列腺癌的癌细胞更容

易浸入和转移.生长因子可以诱导MMP表达,其主

要是通过有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号传

导系统,使得信号传人核内,与核内的基因的相关区

域结合,刺激该基因表达出MMP.Vayalil等¨的

实验结果证明,原花青素可以阻止生长因子通过

MAPK系统诱导表达MMP的途径而起到抗前列腺

癌的作用.同时他们还用原花青素作用于前列腺癌

的DU145细胞,发现原花青素也可以阻止细胞外信

号调控激酶1/2（ERKI/2）和P38两条信号传导系统,

这两条信号传导系统都可以独立地诱导MMP表达.

由此看来原花青素也可能是通过这两条途径达到抗

前列腺癌的作用.该实验还证明原花青素对激素依

赖型的和非依赖型的前列腺癌都具有抑制作用.

2.4.3促肿瘤细胞凋亡

Hu等观察到原花青素可以通过诱导肿瘤细

胞凋亡而又不损害正常细胞起到抗急性髓性白血病

的作用.有两种途径可以引起细胞凋亡:

一是由

死亡受体介导的,被称作外部途径;另一个是由线粒

体介导的,被称作内部途径.Hu等证实原花青素在

急性髓性白血病（AML14.3D10）细胞中是通过内部

途径引起肿瘤细胞凋亡的,可能与线粒体膜孔通道

的打开以及线粒体膜两侧的电势的改变有关,而这

些改变可以使细胞色素酶C从线粒体内释放出来

进入胞质内,激活半胱天氡酶（easpase）.半胱天氡

酶是使细胞凋亡的主要执行者,已有大量数据证明,

哺乳动物中最主要的凋亡效应因子是半胱天氡

酶.细胞凋亡是一个由启动子,各种效应因子和

抑制因子参与的复杂的蛋白酶级联反应过程,传统

上将细胞凋亡蛋白酶级联过程分成信号引发,调控

执行以及结构改变3个阶段.

正常的p53可以抑制肿瘤的生长,其主要是通

过p53表达的蛋白起作用,如Bax蛋白,属于Bc1.2

家族,但是p53易于发生突变而失去对肿瘤的抑制

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作用】.Roy等研究JB6C141细胞时发现,原花

青素的抗肿瘤作用主要是通过抑癌基因p53途径.

原花青素可以增加p53表达,主要是增加Bax蛋白

表达,同时降低Bc1.2和Bc1.xl蛋白的表达;Bax蛋白

主要促进肿瘤细胞的凋亡,Bc1.2和Bc1.xl主要抑制

肿瘤细胞的凋亡,促进肿瘤的生长,Bax/Bcl的比例

大小在肿瘤生长中起着非常关键的作用.原花

青素可以增加Bax/Bcl的比例,促进细胞色素酶C从

线粒体内释放人胞质内,进而激活凋亡蛋白活性因

子-1（Apaf-1）以及半胱天氡酶.9（caspase.9）,最终激

活caspase.3,引起细胞凋亡,从而达到抗肿瘤的

作用.

目前对原花青素抗肿瘤的机制较为清楚,其主

要是通过增强机体本身存在的抗肿瘤系统,抑制促

肿瘤生长系统以及诱导p53等抑癌基因的表达,促

进肿瘤细胞的凋亡等机制发挥抗肿瘤作用,而其本

身并不能直接杀伤肿瘤细胞.但是对于原花青素以

什么样的形式以及通过什么样的信号传导途径把抗

肿瘤生长信号传人胞内诱导抑癌基因表达,促进肿

瘤细胞凋亡,从而发挥抗肿瘤作用的机制尚不清楚.

3结语

综上所述,所有这些研究主要围绕葡萄中原花

青素的各种生物活性展开,对其具体的作用机制进

行研究.虽然现在对原花青素作用机制的研究已经

具有了一定的规模,但是对其发挥生理功能活性所

涉及的分子结构,信号通道以及酶的认识还仅仅停

留在假说阶段,多数作用机制还没有足够的证据,更

没有统一的认识.为了更好的开发和利用原花青

素,需要进一步加深对其作用机制的探讨和研究,找

出原花青素发挥生理功效时具体过程所涉及的各种

酶,大分子活性物质,靶器官,受体,分子信号传导途

径以及原花青素对各种酶和受体基因等有无调节作

用以及如何调节,使对原花青素的应用更直接,更准

确,更有效,以便发挥更大的医学作用,为保护人们

的身体健康做出更大的贡献.

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