浅谈花青素的生理作用及发展机制

浅谈花青素的生理作用及发展机制［摘要］：花青素是一种广泛存在于植物中水溶性的色素，属于类黄酮，性质比较稳定。因其安全、无毒、资源丰富，已被用作为一种天然食用色素即食品添加剂，在食品、化妆、医药等方面有着巨大的应用潜力。因此，开发和应用天然色素已成为世界食用色素发展的总趋势。花青素具有很强的清除自由基的能力，并且具有抗氧化、抗炎、抗过敏、抗癌、护肝、预防心脑血管疾病、提高记忆力、保护视力、改善睡眠、抗辐射等作用。为此本文对花青素的生理作用及发展机制作一综述，以提高我国对花青素这一类类黄酮植物化学物的进一步研究。［关键字］：花青素，生理作用，发展机制。花青素是一种广泛存在于植物中水溶性的色素，属于类黄酮类植物化学物，是植物和果实中的一种主要呈色物质。目前发现花青素类色素广泛存在于紫甘薯、葡萄、血橙、蓝莓、红莓、樱桃、茄子皮、桑葚、山楂皮、紫苏、牵牛花等植物中。现代医学证明花青素对人类具有多种医疗保健作用，如抗氧化、抗炎、抗过敏、抗癌、护肝、预防心脑血管疾病、提高记忆力、保护视力、改善睡眠、抗辐射等作用。其抗癌、保护心脑血管、美容等功效越来越显著，更是受到人们的青睐。1、抗氧化作用不断的科学研究证实，自由基与癌症、心脏病等一些慢性疾病的发生有着密切的关系，清除自由基和抗氧化是营养保健的重要前提和基础。自由基的衰老学说认为，细胞衰老、器官退化都与体内自由基过多有关。法国科学家马斯魁勒博士发现花青素是天然存在的强效自由基清除剂，是目前科学界发现的防治疾病、维护人类健康最直接、最有效、最安全的自由基清除剂，最受专家重视的一种抗氧化剂，郑建仙提出OPC’s是消除自由基的最强抗氧化剂，而花青素抗氧化性是传统的抗氧化剂Vc的20倍，VE的50倍，是一种很好的氧自由基清除剂和脂质过氧化抑制剂。Castillo等研究表明：在清除自由基、抗氧化能力上，花青素＞芦丁＞儿茶素＞洋芫荽苷＞抗坏血酸。花青素还有节约和再循环VE的效应，两者协同增强抗氧化。花青素还可以抗磷脂过氧化，保护细胞膜，防止紫外线引起的皮肤损伤，保护大鼠红细胞，防止紫外线引起的溶血现象。随着研究的深入，越来越多的研究表明花青素与许多疾病有着密切的关系。2、抗炎作用花青素具有较强的抗炎作用，其机制可能与抑制COX-2的表达继而抑制PGE2的生物合成有关。COX-2是一种限速酶，在结肠、肝脏胰腺、乳房、肺、膀胱、皮肤、胃、头颈和食道癌变的情况下可调节信号分子表达，在肿瘤发生发展的各个阶段都起到明显的抗癌作用。COX-2主要是通过增加血管生成因子调节血管新生，促进肿瘤形成和炎性转移。原花青素能抑制人表皮癌A431细胞中COX-2的表达。由于花青素不但能像阿司匹林一样抑制COX-2的表达，还有有效预防治疗自发的或由阿司匹林药物导致的胃及十二直肠溃疡，这就预示着花青素在抗炎方面有着广阔的前景。3、抗过敏作用过敏本质上是机体免疫能力低下以及大量自由基的氧化破坏作用使肥大细胞和嗜碱粒细胞不稳定、变性，在过敏原的刺激下，细胞膜破裂，致敏介质释放造成的。花青素祛过敏是20世纪末人类的伟大发现。花青素祛过敏的机理主要有两条：一是调节免疫，二是清除自由基，避免肥大细胞和嗜碱粒细胞被氧化破坏，使细胞始终处在稳定的状态，即使在较强过敏原的刺激下，免疫变态反应也不会发生，肥大细胞和嗜碱粒细胞不脱颗粒，过敏介质不释放，从而使过敏不再发生。4、抗癌作用国内很多研究证实，花青素对多种癌细胞如乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌细胞等有不同程度的抑制作用。癌症也是因自由基毁坏遗传物质(DNA)而导致的。借着保护遗传物质，花青素将能间接的保护我们对抗癌症。虽然是长期的，但是花青素确有间接的保护作用。而花青素清除自由基的功效，亦可让癌细胞无法顺利扩散，借此保护更多健康的细胞免于被癌细胞侵蚀。另一方面有些癌症透过溶解组织和细胞的物质形成肿瘤，这些癌细胞产生溶解脢和蛋白脢，而花青素能保护蛋白质不受蛋白脢的影响。像是乳腺癌的致病机制便是如此，因此服用花青素对于乳腺癌的发展会有很好的抑制作用。孟正木等用鼠伤寒沙门氏菌TA98评价4种不同颜色甘薯水提物的抗突变活力，发现紫薯花青素可有效制杂环胺等引起的突变作用。还有研究发现，花青素可以显著抑诱导低密度脂蛋白氧化和参与动脉粥样硬化的各种氧化酶的活性可通过多种途径诱导多种肿瘤细胞的凋亡。5、保护肝脏作用紫薯饮料的生理功效试验结果显示，紫薯花色苷能明显降低病鼠血清中GOT、GPT，并且对血清、肝脏中的硫化巴比妥酸及氧化脂蛋白的增加均有一些抑制能力。用紫薯花青素提取液治疗糖尿病时，发现紫薯花青素提取液治疗组中血清GOT和GPT的活性较模型组的显著降低，而且肝脏未见明显脂肪变性，肝糖原明显增加，结果显示紫薯花青素提取液对肝功能和肝细胞膜结构有一定的保护作用。这些作用可能与花青素保护肝细胞膜结构，对葡萄糖苷酶有抑制作用有关。花青素还能抑制高糖诱导的肝mtGPAT1激活，并通过蛋白激酶C抑制脂肪合成。6、预防心脑血管疾病花青素能够改善血液循环，恢复失去的微血管功效，加强脆弱的血管，因而是血管更具弹性。原花青素被称为“动脉粥样硬化的解毒药”，对于静脉功能不足者，原花青素能有效地减轻疼痛、浮肿、夜间痉挛等症状所以欧洲的医生通常会建议静脉曲张的病人食用富含花青素的食品蓝莓。黑米提取物中富含花青素，具有抗动脉粥样硬化作用，将该提取物作用于脂蛋白E基因缺陷的小鼠后，可以改善血脂状况，降低血清甘油三酯、总胆固醇和非高密度脂蛋白。这些结果表明，长期摄入黑米花青素可提高斑块在脂蛋白E基因缺陷的小鼠中的稳定性，其相关机制主要与抑制致炎因素和改善血脂有关。紫薯含有一种多糖和蛋白质混合物，称为黏蛋白，属胶原和黏多糖类物质，这种物质可减轻疲劳，提高人体免疫力。还可以保持人体心血管壁的弹性，预防心血管系统的脂肪沉淀，促进胆固醇排泄，防止动脉硬化的形成，对高血压病人有很好的保健作用7、提高记忆力Andres用从蓝莓中提取的花青素喂19月龄的小鼠，结果首次表明多酚类化合物能够穿过血脑屏障，其能存在于大脑的不同区域，并且对学习和记忆具有重要作用。相关分析显示，摄取蓝莓花青素的大鼠的大脑皮层中花青素含量与Morris水迷宫性能之间有一定的关系，表明这些成分可能具有传递其氧化性能和改变它们的信号能力。有研究表明，蓝莓可以预防或减轻神经退行性疾病，防止老年痴呆。Junli等提出紫薯花青素可能治疗阿尔茨海默氏病、氧化诱导的神经性疾病提供可行的治疗方案。8、保护视力花青素不仅可加速视紫质的再生而有益于视力及眼部健康鲫，而且它具有较强的抗氧化特性，因而能够防护视网膜光化学损伤闭。此外，有证据表明，花青素可以通过保护人视网膜色素上皮细胞(hRPE)的细胞活力和血管内皮生长因子(VEGF)的过表达，实现保护眼科健康、预防眼科疾病的作用。医学临床报告显示蓝莓中的花青素可促进视网膜细胞中视紫质的再生成，可预防重度近视及视网膜剥离，并可增进视力。花色素可以提高在昏暗灯光下的视力；这对于夜间驾车者，长时间注视屏幕的人等都有帮助。花色素对眼睛有益之所以引起科学家广泛的研究，起因于在二次大战时英国皇家空军飞行员在进行夜间轰炸飞行任务前，会配给含有蓝莓的饮食。研究显示：蓝莓中的花青素能够加速「视紫质」再生的能力，以促进视觉敏锐度，这对于常需要目测飞行、视力要求十分严苛的飞行员来说是一大帮助。花青素是强效的抗氧化剂，可维持正常的细胞连结、血管的稳定、增进微细血管循环、提高微血管和静脉的流动。在蓝莓的成熟紫黑色浆果中，有超过15种的花青素的成分，能有效抑制破坏眼部细胞的酵素，这也说明了蓝莓为什么有益于眼睛的健康。蓝莓中的花青素对防治由于自由基过高导致的晶状体的蛋白质氧化、晶状体浑浊及白内障均有益，蓝莓的提取液对视疲劳及弱视也有辅助治疗作用。所以，科学家开始从植物中，尤其是越橘和蓝莓中提取花青素成分，制成各种眼保健品，并风靡欧美和其他西方国家。9、改善睡眠随着人们生活节奏的加快和工作压力的加大，人们正常的生物钟也会不时的发生改变，比如连续的加班加点等，使得人们的生活习惯不得不接受改变，于是往往会产生睡眠不足的问题。使人们得不到充足的休息，导致人体免疫调节功能下降，内分泌功能紊乱，体内产生大量的自由基。正是人体免疫功能下降，使得自由基的活性增强，使其能够持续破坏包裹在神经上的髓磷脂并使之硬化，导致抗氧化物酶--谷胱酞过氧化酶的活力水平降低，引起脑神经的变态反应。花青素具有深入细胞保护细胞膜不被自由基氧化的作用，具有强力抗氧化和抗过敏功能，能穿越血脑屏障，可保护脑神经不被氧化，能稳定脑组织功能，保护大脑不受有害化学物质和毒素的伤害。这一作用就证明了为什么人们服用了花青素后总说头脑大为清醒，睡眠得到彻底改善的根本原因。10、抗辐射作用国内外学者对花青素抗辐射作用．特别是对紫外线损伤的研究，及其产品研制与应用方面做了大量工作。花青素可以有效地维持和提高受辐射损伤后机体免疫器官功能，从而提高机体辐射的能力。辐射损伤的自由基学说认为，辐射可导致机体体内生大量的活性氧自由基，这些高活性自由基能够损伤细胞DNA、生物膜以及其它生物大分子，造成细胞过氧化损伤、细胞功能异常、细胞周期紊乱以及细胞坏死与凋亡等一系列病理损伤。Lavola等发现花青素对紫外线有防护作用。钟进义等进行了体外花青素对人血白细胞DNA损伤的防护实验与体内对小鼠急性和亚慢性辐射损伤的防护作用实验，结果发现花青素对急性和亚急性60Co一射线引发的外周血白细胞数量减少、免疫机能下降、染色体畸变和DNA损伤等辐射损伤均有抑制作用，表明花青素有较好的抗辐射生物活性，其机理可能与清除辐射产生内源性自由基、抑制脂质过氧化有关。11、其他作用有关衰老的学说几乎全部都与自由基有关。皮肤属于结缔组织，其所含的胶原蛋白和弹性蛋白对皮肤的整个结构起重要作用，胶原蛋白的适度交联可以维持皮肤的完整性，而体内自由基氧化可使其过度交联，表现为皱纹，而弹性蛋白可以被自由基或弹性蛋白酶降解，缺乏弹性蛋白的皮肤松弛无力，老态龙钟，衰老最明显的表现就是皮肤皱纹增加和松弛．体外由于太阳紫外线等的侵害，体内由于自由基和许多不利于健康的酶的摧残，导致皮肤出现粗糙、皱纹增加、弹性下降等衰老表现．花青素可以通过有效清除自由基，使胶原蛋白适度交联，阻断弹性蛋白酶的产生并抑制活性，对抗皮肤衰老．芬兰阿斯提拉博士在皮肤细胞培养试验中证明，太阳光可杀死5o％的皮肤细胞，在用OPC’s加以保护后，约有85％的细胞免于死亡，从而推迟或减少皱纹的出现。在欧美国家，花青素享有“皮肤维生素”、“口服化妆品”等美誉，其主要功效为：①它可以维护皮肤胶原合成，抑制弹性蛋白酶，从而减少皱纹产生；②花青素可抑制酪氨酸酶活性，具有防晒美白的作用；③花青素具有的多羟基结构，使它在卒气中易吸湿，且能与多糖(透明质酸)、蛋白质、脂类(磷脂)、多肽等复合，从而达到保湿收敛皮肤的效果。小结综上所述，花青素作为二十一世纪科学研究的亮点在许多领域彰显着它的不同凡响我国关于花青素的研究起步较晚。目前关于花青素的实际生产应用仅限于少数保健及化妆品领域花青素在植物体内的准确生理作用还有很多尚待深入研究，作为一种在植物体内广泛存在的活性成分进一步研究它在人体的生理作用及代谢特征。对它的分子进行修饰或对其进行性状改良后应用于医疗保健方面将是未来花青素研究的热点问题。花青素作为安全的天然色素将日益受到消费者的青睐，特别是其独特的功效，将促使在食品、化妆、医药等领域的应用，并将成为一个新的热点。［参考文献］1、毛颖异，张立实.花青素研究进展［A］全国公共卫生与食物营养高层论坛暨中国营养学会与保健食品分会第四届学术研讨会论文集［C］.2006.2、蔡花真，王霞.紫甘薯花色苷组分抑制小鼠肝、肾、心、脾脂质过氧化的研究［J］.食品工业，2009.3、马淑青，吕晓玲，范辉.紫甘薯花色苷对糖尿病大鼠血糖和血脂的影响[J].营养学报，2010.4、郑光耀．葡萄籽原花青素提取物的生理活性、药理作用及其应用[J]．林产化工通讯，2000.5、高爱霞，罗巨东，吴庆婷，等.花青素对肺癌细NCI-H460的体内外抗肿瘤效应[J].实验动