原花青素的抗氧化活性研究进展

徐丽娟 闵仲生

(1.南京中医药大学; 2.江苏省中医院 南京 210029)

原花青素(Procyanidins,PC)是植物中广泛存在的天然抗氧化物质,是一大类多酚类化合物的总称,PC主要分布在葡萄、银杏、大黄、等多种植物中。PC分子结构单元是由儿茶素、表儿茶素或没食子酸组成,有人将其归为生物类黄酮,也有人将其归为缩合鞣质。

1 原花青素的化学结构

PC是由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成。最简单的PC是儿茶素、表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体,此外还有三聚体、四聚体等。按聚合度的大小,通常将二～四聚体称为低聚体(OPC),将五聚体以上的称为高聚体(PPC)。OPC由于其分子结构中有富电子的羟基部分,是优良的氢或中子的给予体,因此具有超强的抗氧化能力,能有效清除人体内自由基。单从结构来看,每分子原花青素最多可以捕获8个氧自由基,而每分子维生素E仅能捕获1个,每分子维生素C能捕获2个。因此OPC的抗自由基氧化能力是维生素E的50倍,维生素C的20倍。

1.1 抗脂质过氧化和清除自由基作用

周玮婧[1]等通过测定清除DPPH自由基的IC50值及清除率来研究及荔枝皮原花青素的体外抗氧化活性,并以VC(维生素C)为对照,结果显示荔枝皮原花青素提取液及VC溶液都有着较强的清除DPPH自由基的能力,并且随着浓度的增加,清除率也逐渐增加。荔枝皮原花青素提取液及VC溶液的IC50分别为7.1mg/L、9.8mg/L,表明荔枝皮原花青素较之VC有着较强的抗氧化能力。余莹[2]等通过测定半数抑制浓度(EC50)来研究PC清除的DPPH能力,结果显示在浓度为44mg/L、100mg/L时清除率分别为50%、78%。对OH(羟基自由基)的清除能力,浓度为10g/L时,PC及单体儿茶素的清除率分别为80%、62%。PC在P＜10g/L时清除率随浓度增加几乎呈直线上升,20g/L时达到88%后不再增加。

1.2 预防白内障作用

氧化损伤是年龄相关性白内障发生的关键环节,氧自由基(oxygen free radica1)损伤是其发生的首位危险因素。许多实验都证明晶状体的氧化损伤发生在晶状体混浊之前。各种理化因素均可通过不同途径导致晶状体自由基产生,如自由基产生过多或清除障碍导致聚积。自由基最先损害的靶目标是晶状体上皮细胞,其次是晶状体纤维。张俊鸽[3]通过体外晶状体培养研究PC对晶状体氧化损伤的干预进行研究,并以维生素C、维生素E作对照,探讨PC对晶状体上皮细胞的保护作用,结果显示PC组WSP(水溶性蛋白)、GSH-PX(谷胱甘肽过氧化物酶)及T-AOC(总抗氧化能力)水平明显高于Feton组、VitC组和VitE组,MDA(丙二醛)含量则明显低于这3个对照组(P＜0.01)。PC组的SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)含量与其它组比较也有提高。PC组各浓度组间比较,仅100mg/L、200mg/L组SOD含量明显高于50mg/L组(P＜0.01),且200mg/L组GSH-PX含量也高于50mg/L组。

1.3 保护细胞作用

许多原发性、进展性退行性疾病被认为与过度的过氧化反应有关。蒋国军[4]等探讨原花青素对H2O2致PC12细胞氧化损伤的保护作用,MTT法测细胞活性,流式细胞仪检测细胞凋亡率。细胞活性结果显示,原花青素3个剂量能够明显抵抗因H2O2损伤导致的细胞活性降低(P＜0. 01),其中高剂量组的细胞存活率与空白对照组无明显差异(P＜0.05)。细胞凋亡率结果显示,原花青素3个剂量与模型组比较,细胞的存活率明显增加,凋亡率明显减少,均有显著性差异(P＜0.05),表明原花青素能够抵抗因H2O2氧化损伤导致的细胞凋亡。董娜[5]等应用3H-胸腺嘧啶脱氧核苷掺入和细胞周期时相测定等方法观察给予不同浓度的原花青素预处理对H2O2作用后的HUVEC(人脐静脉内皮细胞)增殖活性的影响。结果显示PC可以浓度依赖性抑制H2O2诱导的HUVEC脂质过氧化损伤。加入1、5、10mmo1/L PC,各组cpm值与100mo1/L H2O2组相比均显著升高(P＜0.01)。且具有一定的浓度依赖性。而单纯原花青素本身对HUVEC增殖无影响(P＞0.05)。

1.4 抗衰老作用

自由基理论是衰老的基本理论,大量实验表明衰老尤其是中枢神经系统的衰老大部分与自由基及其中间产物的毒性有关。实际上,衰老过程与自由基的过量生成以及它们的浓度与抗氧化系统的平衡密切相关。正常情况下,生物体内具有一整套的能产生和清除自由基的平衡体系,即自由基及其中间产物的产生(如MDA,NO等)与抗氧化系统(如SOD,GSH,GPx,Vitamin E,Vitamin C等)保持着一定的平衡,但是,随着衰老过程的进程,这个平衡被打破,以至于活性氧大量产生,抗氧化系统逐渐减弱。生物体内,氧自由基作用于脂质发生过氧化反应,氧化终产物为MDA,会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合,且具有细胞毒性。陈戈[6]等通过给衰老模型小鼠LSPC(莲房原花青素)灌胃,连续给药8周,化学比色法检测小鼠脑组织中SOD、GSH-Px和MDA含量。研究结果显示与衰老模型组相比较,LSPC低、中、高浓度均能明显提高衰老小鼠脑组织中SOD活性和GSH-Px活性,降低其MDA含量。

1.5 抗炎活性

原花青素可降低炎症时炎性介质组胺、缓激肽等引起的毛细血管通透性增高,减少毛细血管壁的脆性,使毛细血管的张力和通透性减小,保护毛细血管的物质转运能力。王艳红[7]等通过予复发性结肠炎模型大鼠GSPE(葡萄籽原花青素)浓度低、中、高剂量(100、200、400mg/kg)灌胃,以研究其对模型鼠血清抗氧化能力,并以柳氮磺吡啶500mg/kg作为阳性对照。研究结果显示大鼠血清中MPO(髓过氧化物酶)和一氧化氮合酶(iNOS)活力及MDA和NO含量均明显降低;大鼠血清中SOD和GSH-Px活力及GSH(谷胱甘肽)含量明显升高。随GSPE给药剂量的增加,大鼠血清中MPO活力呈剂量依赖性逐渐降低。大鼠血清中MDA含量均明显降低,而SOD活力均明显升高,其中柳氮磺吡啶组和GSPE低剂量组大鼠血清中MDA含量明显低于正常对照组。GSPE对大鼠溃疡性结肠炎复发阶段有明显的治疗作用,其作用机制可能通过降低复发性结肠炎大鼠血清中MDA含量,同时提高血清中SOD、GSH-Px活力,减轻氧自由基和脂质过氧化作用对肠组织的损伤,降低血清中iNOS的活力,抑制NO生成,对大鼠复发性结肠炎起保护作用,可为溃疡性结肠炎的防治提供理论依据。

1.6 抗缺血-再灌注损伤

机体的缺血再灌注会对心、脑、肾等多器官造成严重的损伤,机制主要与氧自由基生成、钙超载和白细胞激活有关。有实验表明,给予外源性氧自由基清除剂可以有效地减轻再灌注损伤。刘畅[8]等利用大鼠大脑中动脉阻塞模型,通过观察PC对急性脑缺血大鼠的脑组织SOD、MDA含量,PC低中高剂量分别为50mg/(kg·d)、100mg/(kg·d)、200mg/(kg·d)。24h后断头取脑制备组织匀浆测SOD、MDA。结果显示:(1)SOD:PC能明显增强脑组织中SOD活性,与模型组比较有显著差异[(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能明显降低MDA含量,与模型组比较有显著差异[(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],以高剂量组更为显著[(9.96±4.08)、(nmo1/mg),P＜0.01];实验表明PC可减少脑缺血后自由基的生成,且以高剂量组的保护作用更加明显。

1.7 抗肿瘤作用

PC可能通过多种途径发挥抗肿瘤作用。自由基导致DNA损伤且抑制损伤后的修复,是自由基诱导细胞癌变的主要原因。PC强大的抗氧化和清除自由基的能力,可能是其抗肿瘤的主要机制之一。何佳声等将不同浓度GSPE与人结肠癌细胞SW620共同培养,观察其对SW620细胞增殖和凋亡的影响。结果显示含PC20～80μg/mL的完全培养基,在培养2～8d期间,与不含药物的对照组相比,可呈剂量依赖性地抑制SW620细胞生长。在培养48h后,其IC50为45.07μg/mL。SW620细胞与含PC20～80μg/mL的完全培养基或不含药的完全培养基共同培养48h后,收集全部培养细胞经流式细胞术检测,不含药的对照组细胞凋亡发生率为1.3%,含PC20、40、80μg/mL的观察组细胞凋亡发生率分别为6.9%、18.6%及22.9%,与对照组相比有统计学差异,且呈现一定的剂量依赖性。

2 总结和展望

原花青素是一种很好的氧游离基清除剂和脂质过氧化抑制剂。这类物质中具有多电子的羟基部分,8个酚羟基均与双键共扼,为氢原子的给予体,且芳环上的共扼双键使电子在分子中得到稳定。2个脂肪族羟基提供了良好的水溶性,原花青素特有的结构决定了它良好的抗氧化活性。

原花青素抗氧化的生物学作用,与人类的生活和健康密切相关,在营养、医药、保健等领域具有重要的应用价值。因此,未来我们应充分利用我国的植物资源,结合我国传统中医药技术,开发出适宜又有功效的原花青素产品,为临床治疗氧化损伤性疾病提供新的途径。

[1]周玮婧,孙智达,谢笔钧,等.荔枝皮原花青素提取、纯化及抗氧化活性研究[J].食品科学,2009,30(8):68～71.

[2]余莹,粟武,魏东芝.原花青素体外清除自由基活性的研究[J].华东理工大学学报,2002,28(3):318～320.

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[4]蒋国军,路明珠,伊佳.原花青素对致细胞氧化损伤作用的保护研究[J].药学实践杂志,2009,27(6):414～420.

[5]董娜,于进,李寰,等.原花青素对培养的人脐静脉内皮细胞脂质过氧化的保护作用[J].中华老年多器官疾病杂志,2010,9(2):159～161.

[6]陈戈,唐瑛,杨李,等.莲房原花青素对D-半乳糖衰老小鼠脑组织抗氧化作用[J]. 中国药师,2009,12(8):1023～1025.

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