葡萄白藜芦醇研究现状

刘 文

山东省临沂市临沂大学生命科学学院·276000

白藜芦醇，化学名为3,5,4’-三羟基二苯乙烯，是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物，分子式为C14H12O3，相对分子量为228.25。在自然界中，白藜芦醇多以单体或其糖苷形式存在，且一般具有四种形式：顺、反式白藜芦醇和顺、反式白藜芦醇苷。此物质早在1924年被发现，1940年日本人ToKaoKa从毛叶黎芦根部分离得到白藜芦醇。1974年在葡萄属植物叶中找到了该物质，并首次定性为一种葡萄属植物对真菌侵染、伤害、紫外线照射后的反应产物——植物抗毒素。目前已知白藜芦醇存在于桑树、花生、百合、松树等12个科、31个属的至少72种植物中。尽管白藜芦醇分布比较广泛，但植物体内的含量非常低，而在葡萄属、蓼属植物中含量为多，已知葡萄、桑椹等果品及虎杖、决明、藜芦、何首乌等中药材含量较高。

1 白藜芦醇的药理作用

1.1 抗癌活性 1997年Jang等在《Science》上发表的研究结果指出白藜芦醇具有抗癌作用，对肿瘤的起始、促进、发展三个阶段均有抑制作用；能够抗突变、抗氧化、抑制自由基并诱导Ⅱ期药代酶（抗起始活性）活性；还能抑制环氧化酶和过氧化氢酶双重活性，具有很强的抗炎作用（抗促进活性）；能诱导人早幼粒细胞性白血病细胞株HL-60的分化（抗发展作用）。此后，对白藜芦醇抗肿瘤作用的研究逐渐成为白藜芦醇研究的热点。人们通过各种实验发现，白藜芦醇对鼠肝细胞癌、人肝母细胞瘤、乳腺癌、前列腺癌、口腔鳞癌、白血病、恶性黑色素瘤、卵巢癌等多种肿瘤细胞均有显著抑制作用。从目前的诸多研究成果来看，其作用机制主要有：抑制环氧化物酶活性；抑制参与前致癌物的代谢的细胞色素P450的活性；诱导肿瘤细胞凋亡。

1.2 对心血管的保护作用 研究表明，适量饮用红葡萄酒，有利于保护心血管，后来人们发现红葡萄酒中的白藜芦醇是对心血管系统起特殊保护作用的主要成分。其作用主要包括：白藜芦醇能够抑制高密度脂蛋白的氧化，保护损伤的内皮细胞，在动脉粥样硬化早期发挥保护作用；血小板聚集是动脉粥样硬化血栓形成的关键因素，而白藜芦醇能抑制凝血酶活性，从而减少由此引起的血小板沉积；动脉粥样硬化为一炎症性疾病，多种炎症因子参与了发病过程，而白藜芦醇能抑制多种炎症因子的表达；平滑肌细胞的增殖、迁移和聚集是动脉粥样硬化形成及血管形成术后再狭窄的原因，而白藜芦醇是通过抑制丝裂素活化蛋白激酶的活性来阻碍肌细胞的增殖；白藜芦醇的分子结构与雌激素类化合物己烯雌酚类似，能与雌激素受体竞争性结合，表现雌激素样作用；白藜芦醇对血管有广泛的舒张效应。

1.3 抗氧化、抗自由基作用 人体代谢会产生各种自由基，当这些自由基产生过多或清除过慢时，它们就会攻击人体细胞、组织乃至器官，加速机体的衰老过程并诱发各种疾病。多羟基芪类物质大都具有抗氧化、抗自由基作用。研究证明，白藜芦醇具有抗氧化、抗自由基及影响花生四烯酸代谢的药理作用。Kimura等报道，白藜芦醇在1.3 μg/mL时，能明显抑制大鼠红细胞的自氧化溶血和由H2O2引起的氧化溶血，并对小鼠心、肝、脑、肾的体内外过氧化脂质的产生有明显抑制作用。此外白藜芦醇能显著抑制肝微粒体、脑线粒体及突触体氧化损伤过程中DNA的生成，对病毒性肝炎、帕金森病、阿尔茨海默病等疾病有很好的防治作用。

1.4 抗菌作用 白藜芦醇是植物受到病原性进攻和环境恶化时产生的植物抗毒素，它的含量与植物抗菌能力呈正相关。Hain等将分离得到的葡萄白藜芦醇合成酶基因转移到烟草上，发现这些烟草在受到病原菌葡萄灰霉感染时，感染部位有顺势-白藜芦醇的聚集，且其合成与烟草抗葡萄灰霉的能力成正相关。Pont等认为白藜芦醇抗葡萄灰霉的活性与其电子特性、分子体积及亲脂性大小有关，它可破坏细胞膜并干扰电子传递系统的蛋白质。

2 利用组织培养研究白藜芦醇代谢

1944法国Morel首次对葡萄进行了组织培养，之后葡萄各个组织器官的离体培养在半个多世纪的发展时间里有大量的研究报道，其中应用较多的外植体有花粉、胚珠、子房、叶片、叶柄及卷须等。培养涉及的基因型有美洲葡萄、欧洲葡萄、葡萄杂交种、圆叶葡萄及沙地葡萄等。组织培养法作为一门生物技术可以解决一些常规方法难以解决的问题，在葡萄组织培养中概括起来主要有一下五个方面的应用：植株再生与快繁，植物育种，种质保存，研究生产次生代谢物及基因转化等。

任何植物的离体细胞在人工培养下同样具有其母体植物那种合成次生代谢物的能力，通过改变和调节培养条件可有效地提高含量和质量。在植物组织培养研究中，培养细胞含有各种特殊的代谢物，如生物碱、色素、萜类等成分，其中有些是微生物和人工不能合成的，有些则在整体植物中含量甚微，但在处理后的培养细胞中含量却很高。因此利用组织培养研究并生产次生代谢物已发展成为组织培养再生产应用的主要方向之一。

2.1 白藜芦醇含量在葡萄属植物之间的差异酿酒品种普遍高于鲜食品种，黑色果皮的圆叶葡萄比青铜色圆叶葡萄含量高。不同研究者在葡萄属植物白藜芦醇含量测定上做了有意义的探索，取得了一些初步成果。目前最重要的是，扩大同一生态条件下葡萄属植物测试范围，找出葡萄属植物白藜芦醇品种间分布规律，找出有代表性品种，为进一步研究葡萄属植物白藜芦醇代谢规律奠定基础。

2.2 影响葡萄中白藜芦醇的代谢因素 已有的研究表明，葡萄中白藜芦醇的生物合成途径同苯丙氨酸代谢途径密切相关。苯丙氨酸经苯丙氨酸解氨酶的催化，生成肉桂酸，经肉桂酸-4-羟化酶的作用，生成4-羟基肉桂酸，再经4-香豆酰辅A连接酶的催化，生成4-香豆酰辅酶A。4-香豆酰辅酶A和丙二酰辅酶A反应，在二苯乙烯合成酶的催化作用下生成白藜芦醇。而苯丙氨酸代谢具有多条途径，其中间产物为酚类物质，终端产物为类黄酮、木质素、植保素和色素等。其中，二苯乙烯合成酶的生化反应位于苯丙氨酸解氨酶之后，是与查儿酮合成酶反应并行的支路。白藜芦醇的合成过程复杂，进一步明确诱导处理后白藜芦醇与葡萄中其它多酚化合物的代谢关系，是有效调控白藜芦醇的重要基础。

①生物氧化和聚合 白藜芦醇原本是葡萄等植物受到逆境胁迫产生的次生代谢产物，用以抵抗逆境对自身的进一步破坏。由于植物防御体系的作用，它的出现往往伴随着植物体内多种与抗病相关的生物酶被激活，例如苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、过氧化物酶、多酚氧化酶等。有大量文献报道，在葡萄中发现白藜芦醇的氧化物或聚合体，包括二聚体、三聚体、四聚体、更高的寡聚体，在植物抗病过程中这些成分大多表现出更强的活性。白藜芦醇顺反异构体亦可与葡萄糖结合，形成相应反式或顺式白藜芦醇甙。

②紫外线 紫外处理刺激白藜芦醇的合成，是植物提高防御能力的一种反应，与许多酶基因表达的提高有关。

③病原菌 研究认为，增加菌种的密度会导致栽培品种白藜芦醇合成的提高，但通过病原菌诱导白藜芦醇合成不适于在生产上采用。

④机械损伤 机械损伤是葡萄属植物产生白藜芦醇外部因素之一。但也有研究结果表明，果皮的机械损伤导致正常浆果合成白藜芦醇能力下降。

⑤化学诱导 Saigne-Soulard发现，真菌诱导子也可以增加悬浮细胞中白藜芦醇的含量，在加入真菌诱导子24 h后，白藜芦醇的含量可达对照的2倍，并保持至少4 d。而且，通过诱导子，如茉莉酸甲酯、原钒酸钠的诱导处理，不仅可提高酶的活性、促进其合成表达量，同时诱导子对查尔酮合成支路中如4-黄烷酮醇还原酶等的活性有下调作用，从而促进白藜芦醇合成支路中白藜芦醇产量。