原花青素對衰老機體抗氧化能力研究進展

楊青松 劉 露 王 正

摘要原花青素作為抗衰老藥物的研究對象,一直備受關注。對原花青素與自由基的研究現狀及其進展進行了概括,主要從自由基理論與原花青素抗衰老的能力這兩方面加以闡述。著重闡述了原花青素的作用機理,總結了其高效清除自由基的能力和對抗氧化系統的影響,意在為開發新型的抗衰老藥物開辟前景。

關鍵詞原花青素;衰老機體;自由基;抗氧化

中圖分類號TS201.1文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0290-01

花青素是植物中的水溶性色素,屬于類黃酮化合物,也是植物的主要呈色物質。自然條件下游離的花青素極少見,而常與1個或多個葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖等通過糖苷鍵形成花色苷。花色苷中的糖苷基和羥基還可以與1個或幾個分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、對羥基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通過酯鍵形成酰基化的花色苷,并廣泛存在于開花植物(被子植物)中[1,2]。原花青素是直接從植物中提取的,它的研究已有40多年的歷史,特別是近十幾年以來,國內外對多種植物中的各種原花青素進行了廣泛深入研究,證實了其抗氧化活性、酶抑制活性、血管保護活性、抗炎活性、抗腫瘤活性等,特別是對自由基及機體抗氧化防御系統有明顯的影響。筆者就目前國內外有關原花青素對生物體氧化——抗氧化系統的作用作一綜述。

1衰老的自由基理論

衰老是復雜的生物學過程,是機體在退化時功能下降及生理功能紊亂的綜合表現。1956年Harmon提出了衰老的自由基學說[3]。該學說認為衰老是由于自由基引起的對細胞成分的進攻造成的;維持體內適當的抗氧化劑和自由基清除劑水平,可以延緩衰老和延長壽命。自由基(Free Radicals,RF)又稱為游離基,是指外層軌道含有未配對電子的原子、原子團或特殊狀態的分子。生物體內的自由基主要來源于2個方面:一是外源性自由基,主要是環境中受污染的大氣和有害的煙霧、電離輻射、相關的微量元素以及一些帶有亞硝酸鹽的食物等導致共價鍵均裂而產生的;二是內源性自由基,主要是與氧代謝有關的幾種自由基,在機體內氧是最普遍的電子接受體,由于得到的電子個數不同而生成不同的產物。機體內重要的氧自由基有超氧陰離子自由基、羥自由基、質子化超氧陰離子自由基、脂氧自由基等。此外,機體的吞噬細胞、血紅蛋白、肌紅蛋白也可產生自由基。目前很多學者認為氧自由基等同于活性氧族(ROS),包括氧自由基、單線態氧(1O2)、過氧化氫(H2O2)和氮氧自由基等。其中·OH差不多是全部氧化反應的中介物質,可與任何部位的任何生物大分子發生反應,對機體來說是最活躍、最具有損傷性的自由基[4]。研究表明,衰老的原因是線粒體功能逐漸喪失,產生大量的自由基,進一步破壞生物體內的自由基平衡,導致全身性的生理功能下降。

自由基是機體代謝正常的中間產物,低濃度自由基是機體執行正常生理功能所必需的,但自由基含有未配對電子,具有高度反應活性,可引發鏈式自由基反應。自由基過量可引起不同程度的細胞毒性及瞬時的不可逆損傷[5],主要通過如下途徑對人體造成嚴重的損傷:一是對脂類過氧化作用,即在多不飽和酸(PUFA)中發生的一種自由基鏈式反應;二是引發蛋白質的氧化損傷,形成氧化或過氧化產物,改變蛋白質的一級結構,破壞空間結構影響功能和其理化性質;三是對DNA造成的損傷,·OH可加到堿基的雙鍵中,生成嘧啶自由基或嘌呤自由基,它們之間可以相互結合,或再通過O2、·O2等反應,生成氫過氧化物,引發姐妹染色體交換、DNA突變以及細胞的分離和DNA中鳥嘌呤和胸腺嘧啶堿基的損傷。此外,線粒體是自由基濃度最高的細胞器,最易受自由基傷害,自由基對線粒體DNA的損傷和衰老的關系是目前研究較多的領域。多數研究認為,自由基引發的mtDNA損傷是引起衰老的關鍵因素[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

許多科研機構都曾做過有關植物提取物原花青素清除自由基活性的試驗,結果表明原花青素是迄今為止所發現的最強最有效的自由基清除劑之一。原花青素以高效低毒、高生物利用率著稱,安全有效。它不僅能夠清除自由基,而且還有幫助保存和再生VC、VE的作用;同時據有關資料報道:原花青素在體內的保存時間長達72h,而VC的保存時間僅3h,這將大大增強其清除自由基的能力。Bagchi等[7]的研究表明,原花青素在體內其抗氧化、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體外抗脂質過氧化作用,表明原花青素可明顯降低大鼠肝、腦組織自發性丙二醛的生成,并對CCl4、H2O2和鐵離子一抗壞血酸等自由基引發劑誘導的肝脂質過氧化具有明顯的拮抗作用,可減輕肝組織還原型谷胱甘肽耗竭,具有明顯的抗脂質過氧化作用與清除自由基的效應。目前的試驗研究顯示,原花青素是一種良好的抗氧化劑,可以有效地清除自由基,為其在醫藥和保健品行業的應用提供了自由基生物學的理論依據,有利于原花青素科學地走進人們的生活中。

氧自由基與細胞膜上的不飽和脂肪酸反應,發生脂質過氧化,其過氧化產物丙二醛對細胞膜有很強的破壞作用,使膜的流動性和通透性發生變化,細胞內外離子分布異常,進而破壞各組織器官的功能,最終導致組織細胞發生不可逆性損傷,從而造成嚴重的疾病發生。Sato等[9]研究發現葡萄籽提取物原花青素可以促進缺血-再灌注后心臟收縮功能的恢復,心肌梗死范圍明顯減小,并且通過熒光顯示,葡萄籽提取物能夠直接清除過氧自由基。一些學者研究表明,不同劑量的原花青素均能有效地增強腦組織的超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低丙二醛含量,從而減輕自由基造成的腦組織的損傷。由此可見,原花青素對心肌、腦缺血再灌注損傷有明顯的保護作用,該作用可能與原花青素保護內源性氧自由基清除劑SOD等的活性,減輕氧自由基對心肌細胞膜脂質過氧化損傷有關。原花青素作為一種天然的抗氧化劑,通過以上的試驗研究進一步證實了其抗氧化作用的顯著,對于緩解機體的衰老有不可忽視的效用。

2.2抗氧化的能力

據報道,許多科學家將葡萄籽中提取的天然花青素做了各種試驗,發現來自葡萄籽中的天然抗氧化劑能防止動脈粥樣硬化、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]通過對原花青素超氧陰離子的清除能力研究,結果證明原花青素對氧自由基有濃度依賴性的抑制作用,100mg/L葡萄籽提取物原花青素對培養細胞中超氧化陰離子和羥基自由基的抑制能力分別為78%和81%,而同等條件下VC抑制上述2種自由基的能力分別為12%和19%,VE分別為50%和75%,超氧化物歧化酶和過氧化氫酶聯合作用抑制超氧化陰離子的能力約為83%。從上述試驗可以看出,葡萄籽提取物原花青素是一種比VC、VE抗氧化活性更強的自由基清除劑。國外有學者在不同方面分別對小鼠進行了試驗,發現富含多酚類的紅酒和直接從葡萄籽中提取的多酚物都極顯著抑制了小白鼠低密度脂蛋白的氧化,降低血凝速度。

3參考文獻

[1] 國植,徐莉.原花青素:具有廣闊發展前景的植物藥[ J ].國外醫學·植物藥分冊,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] 陳瑾歆.自由基與衰老關系的研究進展[J].川北醫學院學報,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,陳秋麗,等.葡萄籽提取物的體外抗脂質過氧化作用[J].衛生研究,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.