原花青素(Procyanidins,简称PC)是自然界中广泛存在的一大类聚多酚类混合物, 广泛分布于植物界,如葡萄、山楂、松树皮、银杏、野生刺葵、番荔枝、贯叶金丝桃等植物中,自 从1976年Bombardelli<1>发明了从葡萄籽中提取高含量原花青素混合物的方法 后,到目前为止,研究人员已从葡萄籽和皮中分离鉴定了23种原花青素。葡萄(籽和皮)是原花 青素的丰富资源,葡萄籽原花青素提取物(GSPE)含有80%～85%的原花青素、5%的儿 茶素和表儿茶素、2%～4%咖啡酸等有机酸,它们以复杂成分和协同方式起抗氧化作用,使其具 有高度的生物利用率。许多研究<2-3>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,同时病源自由基学说的建立加深了人类对疾病本质的认识,使得这 一安全、高效、无毒的天然抗氧化剂日益受到关注和重视。以下就原花青素的分子结构、对人体的 生理功能以及应用进行概述,旨在为充分开发利用这一资源提供理论参考。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的,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),此外还有三聚体、四聚体等直至十聚体。根据聚合度的 大小,通常将二～四聚体称为低聚原花青素(OligomericProcyanidins, 简称OPC),将五聚体以上的称为高聚体(PolymericProcyanidins,简 称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、聚合度有关<4>。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～B8,其中是B1～B4由C4～C8键合,B5～B8由 C4～C6键合。原花青素清除自由基的能力可能是由于这类物质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得到 稳定。2个脂肪族羟基提供良好水溶性,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原花青素的生理功能2.1清除自由基、抗氧化活性作用GSPE含有大量的活性 酚羟基,是氢的供体,能有效的清除多种活性氧自由基,具有极强的抗氧化活性。人体内过剩自由 基会对机体造成损害,引起病变,人类的许多疾病,包括肿瘤、心血管疾病、
动脉粥样硬化、糖尿 病、老年痴呆症等多种病变以及衰老等都与活性氧自由基有关。Bagchi<3>研究了PC对 超氧阴离子的清除能力,发现PC对氧自由基有浓度依赖性的抑制作用,是比Vc和VE是更有效 的自由基清除剂。Jayaprakash<5>研究了GSPE的抗氧化作用,用丙酮∶水∶乙 酸(95∶9.5∶0.5)的浸提物含有更多的酚羟基,具有更好的清除自由基的能力,每克葡 萄籽相当于(237.1±12.3)μmol抗坏血酸。Jacqueline<6>研究了几 种植物原花青素提取物在不同pH值下的抗氧化能力,实验结果表明:葡萄籽、松树皮提取物都具 有良好的清除自由基能力,其抗氧化能力与其浓度、结构、聚合度以及类黄酮环上的取代基团有关 ;在小肠pH8下很容易被吸收,具有较高的生物利用率,而在胃的酸性环境下,原花青素聚合物 容易降解。郭英<7>以大鼠肝、脑组织匀浆为材料研究了葡萄籽提取物的体外抗脂质过氧化作用 ,实验结果表明:GSPE可明显降低大鼠肝、脑组织自发性丙二醛(MDA)的生成,并对CC l4、H2O2和铁离子-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GSH耗竭,具有明显的抗脂质过氧化作用与清除自由基的效应。朱振勤<8>研究了 GSPE的抗氧化和对DNA氧化损伤的保护作用,实验证明:GSPE能有效地清除O2-·、 ·OH、H2O2、ONOO·和全血嗜中性白细胞“呼吸爆发”产生的多种活性氧,有效地抑制 脂质过氧化,并能保护DNA免受·OH引起的氧化损伤防止肿瘤的发生、发展。实验进一步说明 了GSPE是一种良好的抗氧化剂及DNA保护剂,为其在医药和保健品等行业的应用提供了自由 基生物学的理论依据。2.2抗心血管疾病作用2.2.1抗高血压作用高血压是心血管疾病的源 头,血管紧张素转换酶(ACE)能够将无升压作用的血管紧张素Ⅰ降解为具有强烈收缩血管作用 的血管紧张素Ⅱ,ACE活性失调是导致高血压的一个重要因素。GSPE在体外明显抑制ACE 活性(IC50为0.08mg/mL),兔静注5mg/kgGSPE可减轻血压对血管紧张素 Ⅰ和Ⅱ的应答,提示GSPE对高血压有治疗作用<9>。2.2.2调节血脂血清胆固醇(TC )、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)和肝脏TC 、TG水平是反映机体脂质代谢的常用指标。闫少芳<10>研究了GSPE对高脂血症大鼠血清 脂质的影响,结果表明GSPE具有降低血清TC、TG、LDL-C、肝脏胆固醇、甘油三酯的 作用,而且能增加高脂血脂大鼠卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)活性,有助于加速胆固醇逆 向转运,促进胆固醇的肝脏代谢,增加高脂大鼠粪胆汁酸的排泄,提示GSPE有降低高脂大鼠血 脂水平的作用。2.2.3抗动脉粥样硬化近年来研究认为血脂代谢紊乱和TC、LDL、TG过 高等可能是动脉粥样硬化发生的危险因子。马亚兵<11>研究了GSPE对高血脂兔动脉粥图1 原花青素二聚体样硬化的影响,研究发现血脂升高的确可以引起动脉粥样硬化,GSPE可能通过 降低血清TC、LDL-C、TG、TG/HDL-C和升高HDL-C的作用以及抑制LDL的 氧化而发挥抗动脉粥样硬化作用,其机制还在进一步的研究中。2.2.4保护心肌细胞目前认为 引起心肌细胞损伤的各种原因均与自由基有关,自由基的生成和积聚使细胞及亚细胞的膜发生脂质 过氧化反应,脂质代谢产物(如MDA)水平升高,是再灌注损伤的重要机制之一。张小郁<12 >研究发现25mg/L和50mg/LPC均能抵抗缺糖缺氧(DOG)、阿霉素(ADR)、 黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶(X-XO)所致的心肌细胞损伤,使心肌细胞胞浆乳酸脱氢酶LDH漏出 显著减少,且剂量能依赖性地抑制自发性及Fe2+-VC、ADR体系诱导的大鼠心肌组织匀浆 MDA的生成,这说明GSPE对心肌细胞损伤有一定的保护作用,其机理与清除活性氧自由基和 抗脂质过氧化作用有关。2.2.5抗缺血-再灌注损伤Facino<13>观察了大鼠服用G SPE3周后其心脏缺血-再灌注前后血流动力学的变化。结果发现,补充了PC的年幼和年老大 鼠组,缺血-再灌注末左室舒张压较缺血前恢复率分别为93%和74%,冠脉灌注压的改变与缺 血前保持接近;肌酸激酶流出量维持在基线水平;在缺血期和再灌注期心脏灌流液中前列腺素水平 较缺血前增加了2倍。这项研究的结果说明大鼠(年幼和年老)饮食中补充PC,能使心脏对缺血 -再灌注损伤的敏感性降低。Sato<14>研究发现GSPE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。荧光测定显示,GSPE能直接清除过氧自由基。汪晨净 <15>研究了原花青素对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用,PC能减少心肌细胞磷酸肌酸激 酶(CPK)和LDH的释放,明显缩小心肌梗死面积,显著提高大鼠血清和心肌组织中超氧化物 歧化酶(SOD)活性,降低心肌和血清脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)含量,说明PC对 大鼠心肌再灌注损伤有保护作用。这些研究表明GSPE对心肌缺血-再灌注损伤具有保护作用, 其机制可能与GSPE直接清除过氧自由基和羟基、减轻脂质过氧化反应及其有害代谢产物对心肌 细胞膜的损害、减少缺血-再灌注过程中的氧化应激的作用、维持细胞膜的正常通透性、减少心肌 酶释放等有关。2.3保护神经(元)作用脑缺血再灌注对神经元的损伤主要是由于对大脑的供血 中断、缺氧、葡萄糖供应减少以及发生过氧化反应。Hwang<16>研究了葡萄籽提取物对神 经元损伤的保护作用,在脑缺血状态下海马组织CA1区域的超氧负离子显著增加,不能转化成H 2O2,在过渡态金属,如Cu2+、Fe2+作用下可以产生羟基自由基,引起细胞损伤和死亡 。实验发现GSE对脑缺血神经元损伤具有保护作用,其机理可能是清除自由基、抑制海马组织C A1区域DNA损伤。2.4抗肿瘤防癌作用活性氧可使DNA突变,导致癌基因活化和肿瘤抑制 基因失活,还可与核转录因子NFkB作用,参与细胞信号转导,引起细胞恶性增殖,因此保护D NA免受氧化损伤即能防止肿瘤的发生、发展。丛红群等<17>研究了GSPE对N-亚硝基化 合物诱变性的抑制作用,N-亚硝基化合物可诱发大鼠肝细胞P53基因突变及染色体损伤,GS PE可明显抑制P53基因突变及降低微核率,对N-亚硝基化合物的诱变性具有良好的防护作用 。陆茵<18>研究了原花青素抗促癌物诱发H2O2释放及脂质过氧化,研究发现原花青素能显 著抑制巴豆油刺激大鼠多形核白细胞(PMNs)生成H2O2,并能抑制小鼠肝线粒体脂质过氧 化,提高肝线粒体SOD活力,减少MDA生成,这说明原花青素的抗氧化作用可能是其肿瘤化学 预防作用的一个重要方面。赵万洲等<28>研究了GSPE的抗促癌作用,实验观察到原花青素 有明显的抑制乳头状瘤生成作用,其抑瘤作用主要在促癌阶段。这些试验说明原花青素具有较强的抗促癌效果。2.5抗疲劳作用机体剧烈运动时对能量的需求增加,有氧代谢不足,需要经无氧酵解供给能量,产生大量乳酸,使肌组织中H+离子浓度升高,pH值降低,引起一系列生化反应,同时自由基产生增加,脂质过氧化反应增强,从而导致疲劳的产生。刘协<19>研究了GSPE
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