原花青素对衰老机体抗氧化能力研究进展

杨青松 刘 露 王 正

摘要原花青素作为抗衰老药物的研究对象,一直备受关注。对原花青素与自由基的研究现状及其进展进行了概括,主要从自由基理论与原花青素抗衰老的能力这两方面加以阐述。着重阐述了原花青素的作用机理,总结了其高效清除自由基的能力和对抗氧化系统的影响,意在为开发新型的抗衰老药物开辟前景。

关键词原花青素;衰老机体;自由基;抗氧化

中图分类号TS201.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0290-01

花青素是植物中的水溶性色素,属于类黄酮化合物,也是植物的主要呈色物质。自然条件下游离的花青素极少见,而常与1个或多个葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷。花色苷中的糖苷基和羟基还可以与1个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酰基化的花色苷,并广泛存在于开花植物(被子植物)中[1,2]。原花青素是直接从植物中提取的,它的研究已有40多年的历史,特别是近十几年以来,国内外对多种植物中的各种原花青素进行了广泛深入研究,证实了其抗氧化活性、酶抑制活性、血管保护活性、抗炎活性、抗肿瘤活性等,特别是对自由基及机体抗氧化防御系统有明显的影响。笔者就目前国内外有关原花青素对生物体氧化——抗氧化系统的作用作一综述。

1衰老的自由基理论

衰老是复杂的生物学过程,是机体在退化时功能下降及生理功能紊乱的综合表现。1956年Harmon提出了衰老的自由基学说[3]。该学说认为衰老是由于自由基引起的对细胞成分的进攻造成的;维持体内适当的抗氧化剂和自由基清除剂水平,可以延缓衰老和延长寿命。自由基(Free Radicals,RF)又称为游离基,是指外层轨道含有未配对电子的原子、原子团或特殊状态的分子。生物体内的自由基主要来源于2个方面:一是外源性自由基,主要是环境中受污染的大气和有害的烟雾、电离辐射、相关的微量元素以及一些带有亚硝酸盐的食物等导致共价键均裂而产生的;二是内源性自由基,主要是与氧代谢有关的几种自由基,在机体内氧是最普遍的电子接受体,由于得到的电子个数不同而生成不同的产物。机体内重要的氧自由基有超氧阴离子自由基、羟自由基、质子化超氧阴离子自由基、脂氧自由基等。此外,机体的吞噬细胞、血红蛋白、肌红蛋白也可产生自由基。目前很多学者认为氧自由基等同于活性氧族(ROS),包括氧自由基、单线态氧(1O2)、过氧化氢(H2O2)和氮氧自由基等。其中·OH差不多是全部氧化反应的中介物质,可与任何部位的任何生物大分子发生反应,对机体来说是最活跃、最具有损伤性的自由基[4]。研究表明,衰老的原因是线粒体功能逐渐丧失,产生大量的自由基,进一步破坏生物体内的自由基平衡,导致全身性的生理功能下降。

自由基是机体代谢正常的中间产物,低浓度自由基是机体执行正常生理功能所必需的,但自由基含有未配对电子,具有高度反应活性,可引发链式自由基反应。自由基过量可引起不同程度的细胞毒性及瞬时的不可逆损伤[5],主要通过如下途径对人体造成严重的损伤:一是对脂类过氧化作用,即在多不饱和酸(PUFA)中发生的一种自由基链式反应;二是引发蛋白质的氧化损伤,形成氧化或过氧化产物,改变蛋白质的一级结构,破坏空间结构影响功能和其理化性质;三是对DNA造成的损伤,·OH可加到碱基的双键中,生成嘧啶自由基或嘌呤自由基,它们之间可以相互结合,或再通过O2、·O2等反应,生成氢过氧化物,引发姐妹染色体交换、DNA突变以及细胞的分离和DNA中鸟嘌呤和胸腺嘧啶碱基的损伤。此外,线粒体是自由基浓度最高的细胞器,最易受自由基伤害,自由基对线粒体DNA的损伤和衰老的关系是目前研究较多的领域。多数研究认为,自由基引发的mtDNA损伤是引起衰老的关键因素[6]。

2原花青素清除自由基、抗氧化的作用

2.1清除自由基的能力

许多科研机构都曾做过有关植物提取物原花青素清除自由基活性的试验,结果表明原花青素是迄今为止所发现的最强最有效的自由基清除剂之一。原花青素以高效低毒、高生物利用率著称,安全有效。它不仅能够清除自由基,而且还有帮助保存和再生VC、VE的作用;同时据有关资料报道:原花青素在体内的保存时间长达72h,而VC的保存时间仅3h,这将大大增强其清除自由基的能力。Bagchi等[7]的研究表明,原花青素在体内其抗氧化、清除自由基的能力是VE的50倍、VC的20倍。郭英等[8]研究了葡萄籽提取物的体外抗脂质过氧化作用,表明原花青素可明显降低大鼠肝、脑组织自发性丙二醛的生成,并对CCl4、H2O2和铁离子一抗坏血酸等自由基引发剂诱导的肝脂质过氧化具有明显的拮抗作用,可减轻肝组织还原型谷胱甘肽耗竭,具有明显的抗脂质过氧化作用与清除自由基的效应。目前的试验研究显示,原花青素是一种良好的抗氧化剂,可以有效地清除自由基,为其在医药和保健品行业的应用提供了自由基生物学的理论依据,有利于原花青素科学地走进人们的生活中。

氧自由基与细胞膜上的不饱和脂肪酸反应,发生脂质过氧化,其过氧化产物丙二醛对细胞膜有很强的破坏作用,使膜的流动性和通透性发生变化,细胞内外离子分布异常,进而破坏各组织器官的功能,最终导致组织细胞发生不可逆性损伤,从而造成严重的疾病发生。Sato等[9]研究发现葡萄籽提取物原花青素可以促进缺血-再灌注后心脏收缩功能的恢复,心肌梗死范围明显减小,并且通过荧光显示,葡萄籽提取物能够直接清除过氧自由基。一些学者研究表明,不同剂量的原花青素均能有效地增强脑组织的超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低丙二醛含量,从而减轻自由基造成的脑组织的损伤。由此可见,原花青素对心肌、脑缺血再灌注损伤有明显的保护作用,该作用可能与原花青素保护内源性氧自由基清除剂SOD等的活性,减轻氧自由基对心肌细胞膜脂质过氧化损伤有关。原花青素作为一种天然的抗氧化剂,通过以上的试验研究进一步证实了其抗氧化作用的显著,对于缓解机体的衰老有不可忽视的效用。

2.2抗氧化的能力

据报道,许多科学家将葡萄籽中提取的天然花青素做了各种试验,发现来自葡萄籽中的天然抗氧化剂能防止动脉粥样硬化、抑制血小板凝聚和血栓形成、增加高密度脂蛋白、抑制低密度脂蛋白的氧化。Bagchi等[10]通过对原花青素超氧阴离子的清除能力研究,结果证明原花青素对氧自由基有浓度依赖性的抑制作用,100mg/L葡萄籽提取物原花青素对培养细胞中超氧化阴离子和羟基自由基的抑制能力分别为78%和81%,而同等条件下VC抑制上述2种自由基的能力分别为12%和19%,VE分别为50%和75%,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶联合作用抑制超氧化阴离子的能力约为83%。从上述试验可以看出,葡萄籽提取物原花青素是一种比VC、VE抗氧化活性更强的自由基清除剂。国外有学者在不同方面分别对小鼠进行了试验,发现富含多酚类的红酒和直接从葡萄籽中提取的多酚物都极显著抑制了小白鼠低密度脂蛋白的氧化,降低血凝速度。

3参考文献

[1] 国植,徐莉.原花青素:具有广阔发展前景的植物药[ J ].国外医学·植物药分册,1996,11(5):196-204.

[2] SARMA A D.Antioxidant ability of anthocyanins against ascorbic acid oxidation [J].Phytochemistry,1997,45(4):671-674.

[3] HARMON D. Aging:A theory based on free radical and radiation-chemistry[J].Journal of Geron-tology,1956,11(3):298-300.

[4] 陈瑾歆.自由基与衰老关系的研究进展[J].川北医学院学报,2004,19(1):207-207.

[5] SALTMAN P.Oxidative Stress:A radical view[J].Seminars in Hemato logy,1989(26):249.

[6] BERDANIER C D,EVERTS H B.Mitochondrial DNA in aging degenerative disease[J].Mutation Research,2001,475(2):169-184.

[7] BAGCHI D,BAGCHI M,STOHS S J,et al.Free radical and grape seed proanthocyanidin extract:importance in human health and disease prevention[J].Toxicology,2000(148):187-197.

[8] 郭英,蔡秀成,陈秋丽,等.葡萄籽提取物的体外抗脂质过氧化作用[J].卫生研究,2002,31(1):28-30.

[9] SATO M,MAULIK G,RAY P S,et al.Cardioprotective effects of grape seed proanthocyanidin against ischem ic reperfusion injury[J].J Mol Cell Cardiology,1999,31(6):1289-1297.

[10] BAGCHI D,GARG A,KROHN R L,et al.Oxygen free radicals cavenging abilities of vitamins C and E,and a grape seed proan-thocyanidin extractin vitro[J].Res Commun Mol Pathol Pharm acol.,1997,95(2):179-189.