葡萄籽原花青素提取物药理作用研究进展

·综述 · [基金项目 ] 国家自然科学基金 (编号 :30472072) 　[作者简介 ] 杜玉 ,女 , 博士研究生 ,13583122295 ,E2mail :duyuxsl @yahoo. com. cn 　[通讯 作者 ] 娄红祥 ,男 , 教授 ,电话 :0531288382019 , E2mail :louhongxiang @sdu. edu. cn 葡萄籽原花青素提取物药理作用研究进展 杜玉 ,娄红祥　(山东大学药学院天然药化教研室 ,山东 济南 250012) [摘要 ] 　目的 :综述葡萄籽原花青素提取物 ( GSP) 的药理作用及机制最新研究进展。 :对近几年来的文献归纳和总结。 结果 :发现 GSP 具有广泛的药理作用 ,可用于防治心血管疾病、抗糖尿病、抗癌、抗衰老、改善免疫抑制等。结论 : GSP 具有良 好的研究开发前景。 [关键词 ] 　葡萄籽 ;原花青素 ;药理作用 [中图分类号 ] R285 　　[文献标识码 ] B 　　[文章编号 ] 100125213 (2007) 0220235203 　　原花青素 (proanthocyanidins 或 procyanidins ,简称 PC) 是植物中广泛存在的一大类多酚化合物的总称。起初统归 于缩合鞣质或黄烷醇类。随着分离鉴定技术的提高和对此 类物质的深入研究与认识 ,现已成为独立的一大类物质 ,称 之为原花青素。40 多年来人们对从众多不同植物中提取出 的 PC 进行了大量研究 ,作为 PC 的来源 ,葡萄籽原花青素提 取物 ( Grape seed proanthocyanidins ext ract , GSP) 得到了最 为深入和广泛的关注。GSP 是由不同数量的儿茶素或儿 茶素聚合而成。最简单的原花青素是儿茶素与表儿茶素形 成的二聚体 ,此外还有三聚体、四聚体等直至十聚体。按聚 合度的大小 ,通常将二～四聚体称为低聚体 ,将五聚体以上 的称为高聚体。GSP 以 B 型为主 ,二聚体中 ,因两个单体的 构象或键合位置的不同 ,可有多种异构体 ,已分离鉴定的 8 种结构形式分别命名为 B1～B8 [1 ] 。GSP 具有多种重要生物 活性 ,成为近年研究的热点 ,本文就其药理作用研究进展作 一综述。 1 　基础药理 大量实验研究证实 , GSP 具有极强的抗氧化及清除自由 基活性。GSP 在体内的抗氧化活性为维生素 C 的 20 倍、维 生素 E 的 50 倍 [2 ] ,这与其分子结构中较多的酚羟基以及其 特定的分子立体化学结构密切相关。自由基学说认为过多 的自由基是机体内的衰老因子和致病因子 ,大量研究也证明 人类的自然衰老和 100 多种疾病或现象都与自由基有关 [3 ] , 所以强大的抗氧化及清除自由基能力使 GSP 具有众多优良 的药理学活性。 2 　对心血管系统的作用 2. 1 　抗动脉粥样硬化 2. 1. 1 　降血脂 　动脉粥样硬化 (AS) 是影响人类健康最严 重、最常见的心血管疾病之一 ,发病率、死亡率呈上升趋势 , 且发病年龄越来越早。目前高脂血症被认为是 AS 病变的 重要原因 ,且三酰甘油 ( T G)是公认的 AS 独立危险因素。降 低血脂水平 ,阻止脂质过氧化的链式扩增反应 ,对减轻动脉 壁抗氧化机能损伤和 AS 的慢性炎症过程具有重要作用。 利用高脂饮食建立仓鼠 AS 模型 ,研究了应用 GSP 对 AS 的 作用。在分别给与 50 mg·kg - 1和 100 mg·kg - 1 GSP 后 ,仓鼠 AS 病变程度 (主动脉被泡沫细胞覆盖的百分比) 减少了大约 50 %和 63 % , GSP 对降低胆固醇、三酰甘油水平具有显著作 用 ,并通过丙二酰硫脲反应物质 ( TBARS) 的形成证明了抗 氧化脂质损害作用 [4 ] 。由此可见 , GSP 可能通过显著改善 AS 的发病率和减少泡沫细胞形成而有益于健康。 2. 1. 2 　降低血清 C 反应蛋白水平 　C 反应蛋白 (C2reactive protein ,CRP)是在某些疾病时出现于血清中的一种特殊蛋 白质 ,因其能沉淀肺炎球菌菌体的 C 多糖而得名。近年研究 认为 CRP 是 AS 发生的独立危险因素 ,并与 AS 病变程度呈 正相关。研究发现高胆固醇饲料使 CRP 水平持续升高 ,而 GSP 虽不能使其恢复正常 ,但可阻止其进一步升高 ,表现出 体内抗炎作用。由于 GSP 的干预 ,高胆固醇饮食兔血清中 的 CRP 水平改变了其原有的变化趋势 ,呈现低水平状态 [5 ] 。 2. 2 　抗心肌缺血再灌注损伤 　缺血再灌注损伤主要与氧自 由基损伤有关 ,而 GSP 作为一种极强的抗氧化剂 ,具有强大 的自由基清除能力 ,提示其在心肌缺血再灌注损伤中可能会 起到一定的作用。应用 GSP (50 ,100 mg·kg - 1 ·d - 1 ) 研究了 其抗心肌缺血再灌注损伤的作用。他们应用 ESR 分光术测 定了大鼠心脏再灌注损伤 3 min 时冠脉流出液中的氧自由 基 ,发现与空白对照组相比 , GSP 100 mg 组使自由基减少了 (75 ±7) % ,心室颤动的发生率在空白对照组为 92 % , GSP 50 ,100 mg 组则分别为 42 %和 25 % ,提示 GSP 的心脏保护 作用呈一定的剂量依赖性 [6 ] 。 2. 3 　降血压 　有人认为 GSP 与植物雌激素类似 ,可以降低 幼年的雌激素衰竭自发性高血压雌性大鼠 ( SHR) 的盐敏感 性高血压。在 SHR 4 周龄时切除卵巢 ,给与无植物雌激素 的饮食 ,分为高盐组 (8 . 0 %NaCl) 和基础组 (0 . 6 %NaCl) ,再 各分为添加和不添加 GSP (0 . 5 %) 组。10 周后发现 ,与对照 组相比 ,添加 GSP 组可以显著地降低基础盐组和高盐组的 动脉压 ,分别为 10 ,26 mm Hg。给与 GSP 的基础盐饮食组 SHR 的空间认知能力有所改善 ,结果验证了该假说 ,推测 GSP 降低 SHR 的动脉压可能是通过其抗氧化作用 [7 ] 完成 的。 2. 4 　抗心肌氧化损伤 　研究表明 GSP 剂量依赖地减少 H2 O2 或抗菌素 A 诱导的原代培养鸡胚心室肌细胞中氧化 剂的形成 ,显著的改善细胞的存活率和收缩功能 ,但 P KC、 mito K(A TP)通道、一氧化氮合酶的抑制剂并不能抑制 GSP 的保护作用 [8 ] 。说明 GSP 的心肌细胞保护作用与 P KC、mi2 to K(A TP)通道、一氧化氮合酶无关 ,推测与其直接清除活 ·532·中国医院药学杂志 2007 年第 27 卷第 2 期 Chin Hosp Pharm J ,2007 Feb ,Vol 27 ,No . 02 性氧自由基和螯合铁的作用有关。GSP 还可改善阿霉素诱 导的心肌氧化损伤 [9 ] 。阿霉素作为一种抗癌药 ,经带瘤小鼠 腹腔注射可以显著抑制肉瘤 180 的生长 ,但也可引起心肌中 超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性降低 ,心脏和血 清中的 MDA 升高等心肌氧化损伤不良反应。而经灌胃给 与 GSP 不仅可以显著增强阿霉素的抗癌作用 ,且可完全抑 制由阿霉素诱导的心肌氧化损伤。 3 　抗糖尿病 用四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠模型 ,研究 GSP 对自由基 介导的胰腺组织损伤的保护作用 [10 ] 。结果表明经口给 50 , 100 mg·kg - 1 GSP 72 h ,可显著地提高胰脏的谷光苷肽 ( GSH)水平 ,并抑制四氧嘧啶引起脂质过氧化反应 ( P < 0 . 01) ,另一方面 ,胰脏总硝酸盐/ 亚硝酸盐含量显著降低 ( P < 0 . 01) 。此外 , GSP 可使四氧嘧啶诱导的高血糖显著的降 低 ( P < 0 . 01) ,且 GSP 的降血糖作用伴随着血清胰岛素水平 的显著提高 ( P < 0 . 01) 。GSP 有效的改善了实验性糖尿病 胰腺组织的损伤 ,这可能与其有效的抗氧化活性有关 [10 ] 。 4 　抗癌 用 ♂性 B6C3 F1 小鼠研究了 GSP 对二甲基硝胺 (DMN) 诱导的肝脏肿瘤发生率、死亡率的影响 [11 ] 。对血清化学指 标 ,肝脏基因组的完整性 ,抗氧化指标 ,凋亡细胞和坏死细胞 的比例等作了一系列检测 ,发现 DMN 诱导肝肿瘤的发生率 为 85 % ,致死率为 38 % ;联合应用 GSP 时 ,肿瘤阳性率为 45 % ,致死率为 11 % ,多于 75 %的 DMN 组动物有多个肿瘤 (5 或更多) ,而 GSP + DMN 组显著地降低 35 %。研究结果 表明 GSP 有效的调整多级肿瘤发生过程中的级联代谢和细 胞死亡进程 ,应用 GSP 可以通过选择性的改变氧化应激状 态、基因组的完整性和细胞坏死模式来抑制 DMN 诱导的肝 致癌作用。已有研究表明 GSP 抑制小鼠皮肤的光致癌和化 学致癌 ,但抗癌机制并不明确。Roy 等 [12 ] 用 JB6C141 细胞 (用来研究角质化细胞肿瘤诱发的模型) 和 p53 + / + 成纤维 细胞来研究 GSP 的作用 ,发现 GSP 可以剂量依赖地诱导编 程性细胞死亡 ,且 GSP 该作用是 p53 依赖性的。因为其主 要发生在表达野生型 p53 (p53 + / + ) 的细胞中 ( 15 %～ 80 %) ,比 p53 缺陷 (p53 - / - ) 的细胞高得多 (6 %～20 %) 。 GSP 也诱导 JB6 C141 细胞凋亡 ,这与肿瘤抑制蛋白 ,p53 和 其 Ser15 的磷酸化表达提高有关。GSP 还向下调节抗凋亡 蛋白Bcl22 和 Bcl2xl。但显著提高 JB6 C141 细胞中凋亡前体 蛋白Bax 的表达以及细胞色素 C ,Apaf21 , caspase29 , cleaved caspase 3 (p19 ,p17) 的水平 。也分别向下和向上调节 p53 + / + 成纤维细胞中的 Bcl22 和 Bax ,但在 p53 - / - 细胞中 无此作用。结果表明 GSP 诱导的细胞凋亡是 p53 依赖 的 [13 ] ,并介导 Bcl22 , Bax 和 caspase 3 途径。 5 　抗衰老 衰老是一个非常复杂的多因素过程 ,以细胞功能生理生 化方面的损害为特征 ,与自由基生成增加紧密相关。San2 geetha 等 [14 ]考察了 GSP 对与氧化应激相关的动物老化红细 胞膜表面电荷密度的作用。幼鼠、衰老鼠经口给与 GSP (100 mg·kg - 1·d - 1 ) 15 和 30 d。结果发现 ,与幼鼠相比 ,衰 老鼠的红细胞膜表面电荷水平显著降低 ,继续给与 GSP 可 使衰老鼠的红细胞膜表面电荷密度接近正常水平 ,表明 GSP 是一种有效的抗衰老药物 ,可以防止与氧化应激有关的细胞 膜表面电荷减少 ,从而保持年老的红细胞膜的完整性和功 能。 6 　改善免疫抑制 研究表明 , GSP 可改善 UVB 诱导的小鼠免疫抑制 [15 ] , 这可能是 GSP 抑制小鼠光致癌的机制之一。GSP 组的炎性 反应显著地减少 ,且明显地保护局部免疫应答抑制模型 ,但 对全身免疫应答抑制模型只有中等抑制作用。GSP 可以使 UVB 诱导的皮肤和引流淋巴结中增高的免疫抑制细胞因子 白介素 10 ( IL210)降低。相反提高引流淋巴结中免疫刺激细 胞因子 IL212 的生成 ,若同时注射抗 IL212 抗体会消除 GSP 对 UVB 诱导的接触性过敏反应的抑制的保护作用。 7 　促进骨形成 近年研究表明 GSP 对促进骨形成有效。Yahara 等 [16 ] 研究了 GSP 对低钙饲料喂养的大鼠的胫骨骨干的作用。40 只♂性 Wistar 大鼠随机分为 4 组对照组 (Co) ,低钙组 (LC) , 低钙 + 饲料组 (LCS) , 低钙 + 标准饲料 + GSP 组 (LCSG) ,每 100 g 标准饲料中添加 3 mg GSP ,用外周定量断 层摄影术 (pQCT)考察了骨密度、矿物含量 ,骨膜周长和骨强 度等参数 ,还测定了整个胫骨的机械阻力。记录发现 ,4 个组 大鼠的质量没有区别 ,但所有 LC 组的骨参数都比 Co 组的 低 ( P < 0 . 01) ,特别是骨膜周长 ( Peri) ( P < 0 . 05) 。LCSG组 的骨密质骨矿物质含量 (CtBMC) ,骨密质密度 (CtvBMD) 和 Peri 比 LCS 组的显著提高 ,分别为 P < 0 . 01 , P < 0 . 01 , P < 0 . 05。LCSG组所有的骨参数除了 Peri ,都比 L C 组显著提 高 , P < 0 . 01 ,且与 LCS 相比 ,LCSG组 Ca , P , 和 Zn 的含量 也显著提高 ,分别为 P < 0 . 01 , P < 0 . 01 , P < 0 . 05。表明 GSP 和钙合用 ,可促进和提高低钙引起的骨无力的骨形成和 骨强度。 8 　促进伤口愈合及组织修复活性 在伤口愈合过程中 ,由于新生组织需要大量的能量供 应 ,而伤口区域的血管又遭到了破坏 ,所以伤口区域容易发 生组织缺氧现象 ,而对伤口局部的纯氧治疗将十分有利于伤 口的愈合 ,同时 ,血管生成在伤口修复中也具有重要作用。 研究发现 ,呼吸爆发所产生的活性氧能充当细胞内信号分子 促进伤口的修复 ,而 GSP 能够显著增强过氧化氢和α2TN F 诱导的血管表皮生长因子 (V EGF) 的表达和释放 [17 ] 。GSP 能够在转录水平增强 V EGF 的表达 ,而且发现 GSP 单独作 用就可启动 V EGF 的表达 [18219 ] 。对小鼠背部伤口的实验研 究证实 , GSP 能显著促进伤口愈合 ,并且其作用与调节伤口 区域氧化2还原微环境有关。GSP 的这种特性对于组织损伤 或者缺失的修复或替换将具有重要意义 ,同时 ,对于新兴领 域 ———组织工程学也将具有重要意义。 9 　不良反应 GSP 作为一种天然药物 ,安全有效 ,无明显不良反 应 [20 ] 。Bentivegna 等 [21 ]研究表明 ,饮食中添加2 . 5 % GSP 没 有不良作用 ,通过时间加权平均 ,剂量大约为 ♂性大鼠 :1 . 78 g·kg - 1·d - 1 GSP , ♀性大鼠 :2 . 15 g·kg - 1 ·d - 1 GSP。而 Shao 等 [22 ]发现 ,高剂量 GSP 可以通过活化效应因子细胞凋亡蛋 白酶 (caspase23) 和诱导 ROS 而引起细胞凋亡 ,所以应优化 GSP 的使用剂量 ,来阻止其潜在的促氧化的有害作用。他们 还发现 GSP 和黄芩合用可以增强它们各自的抗氧化活性 , 且降低每种药物的用量 [23 ] 。联合用药可以降低单独采用高 ·632· 中国医院药学杂志 2007 年第 27 卷第 2 期 Chin Hosp Pharm J ,2007 Feb ,Vol 27 ,No. 02 剂量时可能引起的不良反应。 10 　临床研究 自 20 世纪 60 年代开始 , 欧洲的医生就用 GSP 治疗枯 草热和过敏症 , 并获得了满意的效果。GSP 对血管疾病的 治疗价值在 80 年代初即已被世人所承认。法国用 GSP 治 疗毛细血管脆化、慢性外周性静脉机能不全和视网膜微血管 病等微循环疾病。Corbe 等 [24 ] 研究了 GSP 对视觉的影响。 他们从两个治疗中心挑选了 100 名无严重视网膜疾病或其 他眼科疾病的受试者并分成 2 组 ,一组接受 200 mg·d - 1 GSP 5 周 ,另一组为对照组 ,用 3 种不同技术检测眼球在强 光照射下药物所起的作用。结果表明 ,服 GSP 者眼球在强 光照射后的视觉性能比对照组有明显改善 ,表明 GSP 能使 视网膜结构得到较好营养 ,这是由于 GSP 对微血管的保护 最终使视紫红素再生率提高所致。近年来的研究表明 ,口服 GSP 可以有效地减少女性黄褐斑患者的素色沉着 [25 ] 。 11 　结语 GSP 历经 30 多年的研究、开发 ,其优越的生物学活性已 为人们首肯。目前 , GSP 在法国、意大利等欧洲国家已经作 为一般的药品销售 ;在美国、日本由于药品法的规定 ,只作为 营养补充剂来销售。我国已投产 ,目前也作为保健食品销 售 ,现已有众多商业品牌上市。对 GSP 的开发具有极大的 市场潜力和经济效益 ,而 GSP 也将成为具有广阔发展前景 的天然药物。 参考文献 : [ 1 ] 　Gabetta B , Fuzzati N , Griffini A , et al . Characterization of proant hocyanidins f rom grape seeds[J ] . Fitoterapia , 2000 , 71 (2) :1622175 . [ 2 ] 　Bagchi D , Bagchi M , Stohs S , et al . Cellular protection wit h proant hocyanidins derived f rom grape seeds [ J ] . Ann N Y Acad Sci , 2002 , 957 :2602270 . [ 3 ] 　Bagchi D , Bagchi M , Stohs S , et al . Free radicals and grape seed proant hocyanidin ext ract : importance in human healt h and disease prevention[J ] . Toxicology , 2000 , 148 (223) :1872 197 . [ 4 ] 　Vinson J A , Mandarano MA , Shuta DL , et al . Beneficial effect s of a novel IH636 grape seed proant hocyanidi next ract and a niacinbound chromium in a hamster at herosclerosis mod2 el [J ] . Mol cell Biochem ,2002 , 240 (122) : 992103 . [ 5 ] 　马亚兵 ,高海青 ,伊永亮 ,等. 葡萄籽原花青素降低动脉粥样硬 化兔血清 C 反应蛋白水平 [J ] . 中国动脉硬化杂志 ,2004 ,12 (5) :5492552 . [ 6 ] 　Pataki T , Bak I , Kovacs P , et al . Grape seed proant hocyani2 dins improved cardiac recovery during reperfusion after ische2 mia in isolated rat heart s[J ] . Am J Clin Nut r , 2002 , 75 (5 ) : 8942899 . [ 7 ] 　Peng N , Clark J T , Prasain J , et al . Antihypertensive and cog2 nitive effect s of grape polyphenols in est rogen2depleted , fe2 male , spontaneously hypertensive rat s[J ] . Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol ,2005 ,289 (3) :R7712775 . [ 8 ] 　Shao ZH , Becker LB , Vanden Hoek TL , et al . Grape seed proant hocyanidin ext ract attenuates oxidant injury in cardio2 myocytes[J ] . Pharmacol Res , 2003 , 47 (6) :4632469 . [ 9 ] 　Zhang XY , Li WG , Wu YJ , et al . Amelioration of doxorubi2 cin2induced myocardial oxidative st ress and immunosuppression by grape seed proant hocyanidins in tumour2bearing mice [J ] . J Pharm Pharmacol , 2005 , 57 (8) :104321052 . [ 10 ] El2Alfy A T , Ahmed AA , Fatani AJ ,et al . Protective effect of red grape seeds proant hocyanidins against induction of diabetes by alloxan in rat s[J ] . Pharmacol Res , 2005 ,52 (3) :2642270 . [ 11 ] Ray SD , Parikh H , Bagchi D. Proant hocy anidin exposure to B6C3 F1 mice significantly attenuates dimet hylnit rosamine2in2 duced liver tumor induction and mortality by differentially mod2 ulating programmed and unprogrammed cell deat hs [J ] . Mutat Res ,2005 ,579 (122) :812106 . [12 ] Roy AM , Baliga MS , Elmet s CA ,et al . Grape seed proant ho2 cyanidins induce apoptosis t hrough p53 , Bax , and caspase 3 pat hways[J ] . Neoplasia , 2005 , 7 (1) :24236 . [ 13 ] Joshi SS , Kuszynski CA , Bagchi D. The cellular and molecular basis of healt h benefit s of grape seed proant hocyanidin ext ract [J ] . Curr Pharm Biotechnol , 2001 , 2 (2) :1872200 . [ 14 ] Sangeet ha P , Balu M , Haripriya D ,et al . Age associated chan2 ges in eryt hrocyte membrane surface charge : Modulatory role of grape seed proant hocyanidins [ J ] . Exp Gerontol , 2005 , 40 (10) :8202828 . [ 15 ] Sharma SD , Katiyar SK. Dietary grape2seed proant hocyanidin inhibition of ult raviolet B2induced immune suppression is asso2 ciated wit h induction of IL212 [ J ] . Carcinogenesis , 2006 , 27 (1) :952102 . [ 16 ] Yahara N , Tofani I , Maki K ,et al . Mechanical assessment of effect s of grape seed proant hocyanidins ext ract on tibial bone diaphysis in rat s[J ] . J Musculoskelet Neuronal Interact , 2005 , 5 (2) :1622169 . [ 17 ] Sen CK , Khanna S , Gordillo G ,et al . Oxygen , oxidant s , and antioxidant s in wound healing : an emerging paradigm[J ] . Ann N Y Acad Sci , 2002 ,957 :2392249 . [ 18 ] Khanna S , Venojarvi M , Roy S , et al . Dermal wound healing properties of redox2active grape seed proant hocyanidins [ J ] . Free Radic Biol Med , 2002 , 33 (8) :108921096 . [ 19 ] Khanna S , Roy S , Bagchi D ,et al . Upregulation of oxidant2in2 duced V EGF expression in cultured keratinocytes by a grape seed proant hocyanidin ext ract [J ] . Free Radic Biol Med , 2001 , 31 (1) :38242 . [ 20 ] Yamakoshi J , Saito M , Kataoka S ,et al . Safety evaluation of proant hocyanidin2rich ext ract f rom grape seeds[J ] . Food Chem Toxicol , 2002 ,40 (5) :5992607 . [ 21 ] Bentivegna SS , Whitney KM. Subchronic 32mont h oral toxicity st udy of grape seed and grape skin ext ract s [ J ] . Food Chem Toxicol , 2002 ,40 (12) :173121743 . [22 ] Shao ZH , Vanden Hoek TL , Xie J , et al . Grape seed proan2 t hocyanidins induce pro2oxidant toxicity in cardiomyocytes[J ] . Cardiovasc Toxicol , 2003 ,3 (4) :3312339 . [ 23 ] Shao ZH , Vanden Hoek TL , Li CQ ,et al . Synergistic effect of Scutellaria baicalensis and grape seed proant hocyanidins on scavenging reactive oxygen species in vit ro [ J ] . Am J Chin Med , 2004 ,32 (1) :89295 . [ 24 ] Corbe C , Boissin J P , Siou A. Light vision and chorioretinal circulation. St udy of t he effect of procyanidolic oligomers ( En2 dotelon) [J ] . J Fr Ophtalmol , 1988 , 11 (5) :4532460 . [ 25 ] Yamakoshi J , Sano A , Tokutake S. Oral intake of proant hocy2 anidin2rich ext ract f rom grape seeds improves chloasma [ J ] . Phytot her Res , 2004 ,18 (11) :8952899 . [收稿日期 ]2006205226 ·732·中国医院药学杂志 2007 年第 27 卷第 2 期 Chin Hosp Pharm J ,2007 Feb ,Vol 27 ,No . 02