原花青素的抗氧化活性研究進展

徐麗娟 閔仲生

(1.南京中醫藥大學; 2.江蘇省中醫院 南京 210029)

原花青素(Procyanidins,PC)是植物中廣泛存在的天然抗氧化物質,是一大類多酚類化合物的總稱,PC主要分布在葡萄、銀杏、大黃、等多種植物中。PC分子結構單元是由兒茶素、表兒茶素或沒食子酸組成,有人將其歸為生物類黃酮,也有人將其歸為縮合鞣質。

1 原花青素的化學結構

PC是由不同數量的兒茶素或表兒茶素結合而成。最簡單的PC是兒茶素、表兒茶素或兒茶素與表兒茶素形成的二聚體,此外還有三聚體、四聚體等。按聚合度的大小,通常將二～四聚體稱為低聚體(OPC),將五聚體以上的稱為高聚體(PPC)。OPC由于其分子結構中有富電子的羥基部分,是優良的氫或中子的給予體,因此具有超強的抗氧化能力,能有效清除人體內自由基。單從結構來看,每分子原花青素最多可以捕獲8個氧自由基,而每分子維生素E僅能捕獲1個,每分子維生素C能捕獲2個。因此OPC的抗自由基氧化能力是維生素E的50倍,維生素C的20倍。

1.1 抗脂質過氧化和清除自由基作用

周瑋婧[1]等通過測定清除DPPH自由基的IC50值及清除率來研究及荔枝皮原花青素的體外抗氧化活性,并以VC(維生素C)為對照,結果顯示荔枝皮原花青素提取液及VC溶液都有著較強的清除DPPH自由基的能力,并且隨著濃度的增加,清除率也逐漸增加。荔枝皮原花青素提取液及VC溶液的IC50分別為7.1mg/L、9.8mg/L,表明荔枝皮原花青素較之VC有著較強的抗氧化能力。余瑩[2]等通過測定半數抑制濃度(EC50)來研究PC清除的DPPH能力,結果顯示在濃度為44mg/L、100mg/L時清除率分別為50%、78%。對OH(羥基自由基)的清除能力,濃度為10g/L時,PC及單體兒茶素的清除率分別為80%、62%。PC在P＜10g/L時清除率隨濃度增加幾乎呈直線上升,20g/L時達到88%后不再增加。

1.2 預防白內障作用

氧化損傷是年齡相關性白內障發生的關鍵環節,氧自由基(oxygen free radica1)損傷是其發生的首位危險因素。許多實驗都證明晶狀體的氧化損傷發生在晶狀體混濁之前。各種理化因素均可通過不同途徑導致晶狀體自由基產生,如自由基產生過多或清除障礙導致聚積。自由基最先損害的靶目標是晶狀體上皮細胞,其次是晶狀體纖維。張俊鴿[3]通過體外晶狀體培養研究PC對晶狀體氧化損傷的干預進行研究,并以維生素C、維生素E作對照,探討PC對晶狀體上皮細胞的保護作用,結果顯示PC組WSP(水溶性蛋白)、GSH-PX(谷胱甘肽過氧化物酶)及T-AOC(總抗氧化能力)水平明顯高于Feton組、VitC組和VitE組,MDA(丙二醛)含量則明顯低于這3個對照組(P＜0.01)。PC組的SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(過氧化氫酶)含量與其它組比較也有提高。PC組各濃度組間比較,僅100mg/L、200mg/L組SOD含量明顯高于50mg/L組(P＜0.01),且200mg/L組GSH-PX含量也高于50mg/L組。

1.3 保護細胞作用

許多原發性、進展性退行性疾病被認為與過度的過氧化反應有關。蔣國軍[4]等探討原花青素對H2O2致PC12細胞氧化損傷的保護作用,MTT法測細胞活性,流式細胞儀檢測細胞凋亡率。細胞活性結果顯示,原花青素3個劑量能夠明顯抵抗因H2O2損傷導致的細胞活性降低(P＜0. 01),其中高劑量組的細胞存活率與空白對照組無明顯差異(P＜0.05)。細胞凋亡率結果顯示,原花青素3個劑量與模型組比較,細胞的存活率明顯增加,凋亡率明顯減少,均有顯著性差異(P＜0.05),表明原花青素能夠抵抗因H2O2氧化損傷導致的細胞凋亡。董娜[5]等應用3H-胸腺嘧啶脫氧核苷摻入和細胞周期時相測定等方法觀察給予不同濃度的原花青素預處理對H2O2作用后的HUVEC(人臍靜脈內皮細胞)增殖活性的影響。結果顯示PC可以濃度依賴性抑制H2O2誘導的HUVEC脂質過氧化損傷。加入1、5、10mmo1/L PC,各組cpm值與100mo1/L H2O2組相比均顯著升高(P＜0.01)。且具有一定的濃度依賴性。而單純原花青素本身對HUVEC增殖無影響(P＞0.05)。

1.4 抗衰老作用

自由基理論是衰老的基本理論,大量實驗表明衰老尤其是中樞神經系統的衰老大部分與自由基及其中間產物的毒性有關。實際上,衰老過程與自由基的過量生成以及它們的濃度與抗氧化系統的平衡密切相關。正常情況下,生物體內具有一整套的能產生和清除自由基的平衡體系,即自由基及其中間產物的產生(如MDA,NO等)與抗氧化系統(如SOD,GSH,GPx,Vitamin E,Vitamin C等)保持著一定的平衡,但是,隨著衰老過程的進程,這個平衡被打破,以至于活性氧大量產生,抗氧化系統逐漸減弱。生物體內,氧自由基作用于脂質發生過氧化反應,氧化終產物為MDA,會引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合,且具有細胞毒性。陳戈[6]等通過給衰老模型小鼠LSPC(蓮房原花青素)灌胃,連續給藥8周,化學比色法檢測小鼠腦組織中SOD、GSH-Px和MDA含量。研究結果顯示與衰老模型組相比較,LSPC低、中、高濃度均能明顯提高衰老小鼠腦組織中SOD活性和GSH-Px活性,降低其MDA含量。

1.5 抗炎活性

原花青素可降低炎癥時炎性介質組胺、緩激肽等引起的毛細血管通透性增高,減少毛細血管壁的脆性,使毛細血管的張力和通透性減小,保護毛細血管的物質轉運能力。王艷紅[7]等通過予復發性結腸炎模型大鼠GSPE(葡萄籽原花青素)濃度低、中、高劑量(100、200、400mg/kg)灌胃,以研究其對模型鼠血清抗氧化能力,并以柳氮磺吡啶500mg/kg作為陽性對照。研究結果顯示大鼠血清中MPO(髓過氧化物酶)和一氧化氮合酶(iNOS)活力及MDA和NO含量均明顯降低;大鼠血清中SOD和GSH-Px活力及GSH(谷胱甘肽)含量明顯升高。隨GSPE給藥劑量的增加,大鼠血清中MPO活力呈劑量依賴性逐漸降低。大鼠血清中MDA含量均明顯降低,而SOD活力均明顯升高,其中柳氮磺吡啶組和GSPE低劑量組大鼠血清中MDA含量明顯低于正常對照組。GSPE對大鼠潰瘍性結腸炎復發階段有明顯的治療作用,其作用機制可能通過降低復發性結腸炎大鼠血清中MDA含量,同時提高血清中SOD、GSH-Px活力,減輕氧自由基和脂質過氧化作用對腸組織的損傷,降低血清中iNOS的活力,抑制NO生成,對大鼠復發性結腸炎起保護作用,可為潰瘍性結腸炎的防治提供理論依據。

1.6 抗缺血-再灌注損傷

機體的缺血再灌注會對心、腦、腎等多器官造成嚴重的損傷,機制主要與氧自由基生成、鈣超載和白細胞激活有關。有實驗表明,給予外源性氧自由基清除劑可以有效地減輕再灌注損傷。劉暢[8]等利用大鼠大腦中動脈阻塞模型,通過觀察PC對急性腦缺血大鼠的腦組織SOD、MDA含量,PC低中高劑量分別為50mg/(kg·d)、100mg/(kg·d)、200mg/(kg·d)。24h后斷頭取腦制備組織勻漿測SOD、MDA。結果顯示:(1)SOD:PC能明顯增強腦組織中SOD活性,與模型組比較有顯著差異[(50.55±5.87)(U/mgprot)、(51.44±7.06)、(U/mg prot)、(55.32±6.39)、(U/mgprot)、(39.28±5.67)、(U/mg prot),P＜0.01]。(2)丙二醛含量:PC能明顯降低MDA含量,與模型組比較有顯著差異[(11.73±6.87)(n m o 1/m g)、(11.13±5.49)、(nmo1/mg)、(21.54±10.50)、(nmo1/mg),P＜0.05],以高劑量組更為顯著[(9.96±4.08)、(nmo1/mg),P＜0.01];實驗表明PC可減少腦缺血后自由基的生成,且以高劑量組的保護作用更加明顯。

1.7 抗腫瘤作用

PC可能通過多種途徑發揮抗腫瘤作用。自由基導致DNA損傷且抑制損傷后的修復,是自由基誘導細胞癌變的主要原因。PC強大的抗氧化和清除自由基的能力,可能是其抗腫瘤的主要機制之一。何佳聲等將不同濃度GSPE與人結腸癌細胞SW620共同培養,觀察其對SW620細胞增殖和凋亡的影響。結果顯示含PC20～80μg/mL的完全培養基,在培養2～8d期間,與不含藥物的對照組相比,可呈劑量依賴性地抑制SW620細胞生長。在培養48h后,其IC50為45.07μg/mL。SW620細胞與含PC20～80μg/mL的完全培養基或不含藥的完全培養基共同培養48h后,收集全部培養細胞經流式細胞術檢測,不含藥的對照組細胞凋亡發生率為1.3%,含PC20、40、80μg/mL的觀察組細胞凋亡發生率分別為6.9%、18.6%及22.9%,與對照組相比有統計學差異,且呈現一定的劑量依賴性。

2 總結和展望

原花青素是一種很好的氧游離基清除劑和脂質過氧化抑制劑。這類物質中具有多電子的羥基部分,8個酚羥基均與雙鍵共扼,為氫原子的給予體,且芳環上的共扼雙鍵使電子在分子中得到穩定。2個脂肪族羥基提供了良好的水溶性,原花青素特有的結構決定了它良好的抗氧化活性。

原花青素抗氧化的生物學作用,與人類的生活和健康密切相關,在營養、醫藥、保健等領域具有重要的應用價值。因此,未來我們應充分利用我國的植物資源,結合我國傳統中醫藥技術,開發出適宜又有功效的原花青素產品,為臨床治療氧化損傷性疾病提供新的途徑。

[1]周瑋婧,孫智達,謝筆鈞,等.荔枝皮原花青素提取、純化及抗氧化活性研究[J].食品科學,2009,30(8):68～71.

[2]余瑩,粟武,魏東芝.原花青素體外清除自由基活性的研究[J].華東理工大學學報,2002,28(3):318～320.

[3]張俊鴿.原花青素抗晶狀體氧化損傷的實驗研究[D].2007.

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[5]董娜,于進,李寰,等.原花青素對培養的人臍靜脈內皮細胞脂質過氧化的保護作用[J].中華老年多器官疾病雜志,2010,9(2):159～161.

[6]陳戈,唐瑛,楊李,等.蓮房原花青素對D-半乳糖衰老小鼠腦組織抗氧化作用[J]. 中國藥師,2009,12(8):1023～1025.

[7]王艷紅,楊孝來,王莉,等.葡萄籽原花青素對復發性結腸炎大鼠血清抗氧化能力及NO含量的影響[J].基礎研究,2010,15(1):47～52.

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[9]何佳聲,黃學鋒.原花青素對人結腸癌細胞S W 620增殖和凋亡的影響[J].中國中西醫結合外科雜志,2010,16(4):439～442.