黑果腺肋花楸化学成分及药理活性研究进展

玄永浩 金英善

摘要: 综述了黑果腺肋花楸的化学成分和药理活性的研究进展,并对其开发应用进行展望。

关键词:黑果腺肋花楸;化学成分;药理活性;研究进展

中图分类号:R284文献标识码:A文章编号: 1007-5739(2009)20-0101-02

黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa Elliot)为蔷薇科(Roseceae)腺肋花楸属多年生落叶灌木,是一种新兴小浆果果树。该果树原产于美国东北部,是集食用、药用、园林和生态等价值于一身的经济树种[1]。根据文献报道,黑果腺肋花楸果实中富含黄酮类和酚酸类成分,近年来大量的实验研究表明,其中的花色苷等多酚化合物具有较强的抗氧化活性,能够清除多种氧自由基,在抗癌、抗炎、降血糖、抗突变、防治心血管疾病等方面具有良好的生物活性和药理作用。

1黑果腺肋花楸的化学成分

1.1黄酮类

黑果腺肋花楸果实中含有黄酮类化合物,以花色苷、槲皮素及其衍生物为主。花色苷为矢车菊素3-O-α-L-阿拉伯糖苷、矢车菊素3-O-β-D-半乳糖苷、矢车菊素3-di-O-β-D-葡萄糖苷和天竺葵素3,5-di-O-β-D-葡萄糖苷[2]。槲皮素衍生物包括金丝桃苷、异槲皮素、槲皮素-3-O-(6-O-α-L-鼠李糖基-β-D-葡萄糖苷)、槲皮素-3-O-芸香糖苷、槲皮素-3-O-(6-O-α-L-阿拉伯糖基-β-D-葡萄糖苷)、槲皮素-3-O-(6-O-α-L-鼠李糖基-β-D-葡萄糖苷)[3]。

1.2有机酸类

黑果腺肋花楸果实中的有机酸包括龙胆酸、奎宁酸、莽草酸、苹果酸、香草酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸、对香豆酸、咖啡酸[3]。种子中还含有油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸等[4]。

1.3三萜类和甾醇类

Martynov等[5]从黑果腺肋花楸果实中分离得到熊果酸。黑果腺肋花楸种子油中含有0.12 %的甾醇类化合物,主要是油菜甾醇、β-谷甾醇和δ-燕麦甾醇[4]。

1.4其他成分

Razungles等[6]从黑果腺肋花楸果实中鉴定出9种胡萝卜烃类化合物。Weinges等[7]从黑果腺肋花楸果实花色苷提取物中分离得到五氧乙酰基吡喃葡萄糖、六氧乙酰基山梨醇、四氧乙酰基-β-D吡喃葡萄糖基甲酸酯、四氧乙酰基花楸苷、五氧乙酰基苦杏仁苷和2种新化合物:hepta-O-acetyl(2-pentanyl)-β-D-gentiobioside和4-O-(tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl)pentan-2-one。于明等[8]从黑果腺肋花楸幼苗乙醇提取物中分离得到(-)-表儿茶素、野樱苷、熊果苷、1,4-二羟基-2,6-二甲氧基苯-4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、正丁基-α-D-呋喃果糖苷、正丁基-β-D-呋喃果糖苷。此外,黑果腺肋花楸果实中还含有叶酸、核黄素、果胶、VC、VE、VPP等成分。

2黑果腺肋花楸的药理活性

2.1抗氧化作用

黑果腺肋花楸果实不仅具有很好的风味和色泽,而且含有高浓度的花色苷、咖啡酸及咖啡酸衍生物等多酚化合物,均具有较强的抗氧化活性,其中矢车菊素3-O-β-D-半乳糖苷是其主要的抗氧化成分[9]。果汁中含有丰富的花青素和黄酮,其含量较葡萄高80～180倍,是香蕉的1 000～2 000倍、蔓越莓(Cranberry)的20～40倍、蓝莓(Blueberry)的5倍。具有很高抗氧化活性,约是蓝莓的2.5倍、蔓越莓的9倍以上[10]。Metsumoto等[11]对黑果腺肋花楸果实花色苷提取物(AA)的抗氧化活性做了研究,在体外实验中,AA(25mg/mL)对DPPH自由基的清除作用高于对照溶液;在对乙醇所致大鼠胃黏膜损伤实验中,AA及其水解产物(2g/kg)对出血胃黏膜的保护作用与槲皮素(100 mg/kg)相当;从中花色苷单体(矢车菊普)也具有相同的保护作用,其IC50值为30mg/kg。黑果腺肋花楸叶提取物对自由基具有清除作用,能够显著抑制CCl4所致大鼠肝脂质过氧化,并呈一定的量效关系,对亚麻籽油过氧化也具有抑制作用。Kowalczyk等[12]研究了从对动物模型中氧化-还原反应参数的影响,结果表明,AA能显著降低实验大鼠血浆中硫代巴比妥反应物(TBARS)和蛋白巯基的含量,增加谷光甘肽过氧化物酶的活性,从而抑制氧化应激反应,对心血管疾病有一定的防治作用。生物体内NO和超氧阴离子快速反应生成的过氧亚硝酸根离子(ONOO-,peroxynitrite)是一种强细胞毒性物质,它诱导蛋白质酪氨酸残基硝化是其损伤生物系统的重要途径之一。Olas等[13]研究了黑果腺肋花楸提取物的抗氧化活性,结果表明黑果腺肋花楸提取物对ONOO-引发的人血小板蛋白质和脂质氧化/硝化均有明显的抑制作用。

2.2抗炎作用

黑果腺肋花楸果汁中花色素类黄酮成分对5-羟基胺和组胺所致大鼠足趾肿胀具有明显的抑制作用[14]。Ohgami等[15]研究了黑果腺肋花楸果实粗提物(ACE)对脂多糖所致眼色素层炎大鼠的抗炎作用,并通过测定ACE对小鼠巨噬细胞(RAW264.7)中脂多糖引起的可诱导一氧化氮合成酶(iNOS)和环氧化酶(COX-2)蛋白质表达的影响阐明其抗炎机制,结果表明:给予ACE大鼠的眼房液中炎症细胞数量、蛋白质浓度以及NO、PGE2和TNFα水平明显下降;100mg ACE的抗炎效能与10mg糖皮质激素相当;ACE的抗炎机制与直接抑制iNOS和COX-2的表达,减少NO、TNFα和PGE2产生有关。

2.3降血糖作用

药理实验研究表明,黑果腺肋花楸叶提取物能够刺激PC12细胞和L929细胞对葡萄糖的摄入,显著降低链脲霉素(STZ)诱导的糖尿病型大鼠和正常大鼠的血糖水平[16,17]。在临床应用研究中发现,服用黑果腺肋花楸果汁3个月后,Ⅱ型糖尿病患者的空腹血糖明显降低,患者血浆中糖化血红蛋白(HbA1c)、脂质和总胆固醇水平也有所降低,这表明黑果腺肋花楸果实可用于糖尿病患者的饮食治疗[18]。

2.4抗癌和抗突变作用

Malik等[19]研究了AA对人结肠癌细胞(HT-29)细胞周期的阻滞作用及作用机制。AA作用HT-29细胞24h后,生长抑制率达60%,对HT-29细胞的阻滞作用发生在Gl/GO和G2/M期,阻滞同时伴有P21WAFI和P27KIP1基因蛋白表达上调,cyclinA和B基因蛋白表达下降,延长作用时间细胞数没有进一步的改变,提示AA对该癌细胞的抑制作用是通过抑制其生长实现的,而非细胞毒作用。在最大浓度时,AA对正常结肠细胞(NCM460)的生长抑制小于10%。AA能显著抑制苯并吡和氨基芴的致突变活性,减少苯并吡诱发的人血淋巴细胞姐妹染色单体交换的频率,抑制人粒细胞中超氧阴离子的产生和释放,可以认为AA的抗突变活性是通过其自由基清除作用和抑制前致突变物的活化酶而发挥作用的[20,21]。

2.5保肝作用

黑果腺肋花楸果汁(AMJ)对CCl4所致急性肝损伤大鼠具有保肝作用,研究结果表明,AMJ呈剂量依赖性地减少大鼠肝脏坏死,增加血浆谷氨酸转氨酶(ETL)和天冬氨酸转氨酶(AST)的活性,能预防CCl4引起的大鼠肝脏中丙二醛(MDA)的产生和谷胱甘肽(GSH)含量的降低[22]。

2.6其他作用

黑果腺肋花楸果汁对氨基比林和亚硝酸钠所致的大鼠内源性亚硝胺的生成具有抑制作用[23]。AA还可防止腹腔注射血小板激活因子(APF)和雨蛙肽诱导的大鼠急性胰腺炎的形成。AA能显著降低醋酸铅(PbAc)和氯化铬(CdCl2)中毒大鼠体内的氧化应激水平,对镉、铅中毒具有一定的拮抗作用[24]。在盐酸-乙醇诱发的小鼠胃溃疡实验中,AA能抑制胃损伤的形成,减少肺、肝及小肠中的过氧化反应[25]。AA能显著抑制4Gyγ射线照射后动物体内超氧阴离子的产生,增加脾细胞化学发光和外周血中白细胞的数量[26],表现出一定的抗辐射能力。

3黑果腺肋花楸的应用开发及展望

黑果腺肋花楸原产于美国东部,直到20世纪早期美国才开始商业化栽培。然而,该树种在东欧和苏联得到广泛普及和种植。二战以前,黑果腺肋花楸主要用作观赏植物。后来,黑果腺肋花楸种子由德国出口到苏联。在苏联,黑果腺肋花楸被称为“有治疗功效的植物”。捷克斯洛伐克、斯堪的纳维亚和德国都建立起了黑果腺肋花楸栽培品种的试验栽培基地。现在,美国也开始重视黑果腺肋花楸产品的生产,美国农业部(USDA)植物材料项目在美国北达科他、南达科他和明尼苏达州的11个地点开展了栽培试验。

迄今为止,黑果腺肋花楸在欧洲已有100余年的引种栽培历史,俄罗斯、波兰、匈牙利、保加利亚、捷克等国家都有相当规模的栽培和相关加工产业。全球品种资源达30余个,分别适应于食用、药用、园林绿化和适生于不同的气候、土壤条件。在育种方面,二倍体良种主要是在北美地区选育出来的,多倍体良种主要是由欧洲培育出来的。在欧美和东亚地区,该树种在园林绿化方面的应用非常广泛,由果实加工的药品、保健饮料和食品在市场上非常普及和流行。

我国于20世纪90年代开始引种。辽宁省干旱地区造林研究所先后从国外引进8个品种。自引种以来,相继完成了繁育、栽培、区域试验等方面的研究。该树种适应性强、结果早、见效快、经济价值高,无论作为经济林栽培,还是用于园林绿化,都有广阔的市场前景。其果实不但是多种食用色素的来源,还是开发药品和功能食品的原料之一,长期食用可预防和治疗高血压、动脉粥样硬化症、肾病(肾小球肾炎)、糖尿病、毛细血管中毒性出血等疾病。因此,有必要对该植物化学成分进行深入系统的研究,以促进黑果腺肋花楸的进一步开发利用。另外,黑果腺肋花楸是从国外引进的,在我国缺乏必要的现代药理学研究基础,应该在国外药理作用基础上对其进行系统的活性成分和生理活性研究,加强与化学成分相配合的药理筛选,为进一步开发奠定基础。

4参考文献

[1] 李翠舫,马兴华.黑果腺肋花楸形态学特征与生物学特性观察初报[J].林业科技通讯,1995(2):30-31.

[2] OSZMIANSKI J,SAPIS J C.Anthocyanins in fruits of Aronia melo-nacarpa(chokeberry)[J].J Food Sci,1988,53(4):1241-1242.

[3] SZEPCZYNSKA K.Polyphenolic compounds in Aronia melenacarpa fruits[J].Acta Pol Pharm,1989,46(4):404.

[4] ZLETANOV M D.Lipid composition of Bulgarian chokeberry,black currant and rose hip seedoils[J].J Sci Food Agric,1999,79(12):1620-1624.

[5] MARTYNOV E G,SUPRUNOV N I.Ursolic acid from Aronia me-lanocarpa fruit[J].Khim Prir Soedin,1980(1):129.

[6] RAZUNGLESA,OSZMIANSKIJ,SAPIS JC.Determinetion of carotenoids in fruits Rosa species(Rosa canina and Rosa rugosa) and of cho-keberry (Aronia melanocarpa) [J]. J Food Sci,1989,54(3):774-775.

[7] WEINGES K,SCHICK H,SCHILLING G,et al.Composition of an anthocyan concentrete from Aronia melanocarpa Elliot X-ray analysis of tetraacetryl parasorboside[J].Eur J Org Chem,1998(1):189-192.

[8] 于明,李铣.黑果腺肋花楸幼苗的化学成分[J].沈阳药科大学学报,2006,23(7):425-426.

(下转第104页)

(上接第102页)

[9] ZHENG W,WANG S Y. Oxygen radical absorbing capacity of pheno-lics in blueberries,cranberries,chokeberries,and lingonberries[J]. J Agric Food Chem,2003,51(2):502-509.

[10] STRIGL A W,LEITNER E,PFANNHAUSER W.Die schwarze apfe-lbeere(Aronia Melanocarpa)als neturliche farbstoffquelle[J]. Deut Lebe-nsm-Rundsch,1995,91(6):177-180.

[11] METSUMOTO M,HARA H,CHIJI H,et al. Gastroprotective effect of red pigments in black chokeberry fruit(Aronia melanocarpa Elliot)on acute gastric hemorrhagic lesions in rets[J].J Agric Food Chem,2004,52(8):2226-2229.

[12] KOWALCZYK E,KOPFF A,NIEDWOROK J,et al.Anthocyanins-an adjunct to cardiovascular therapy[J].Kardiol Pol,2002,57(10):332-336.

[13] MASLOV D L,PROZOROSKII T V,IPAETOVA O M,et al.Stimuletion of glucose uptake in PC 12 and L929 cells by extracts from Aronia melanocarpa leaves[J].Vopr Med Khim,2002,48(2):196-200.

[14] BORISSOVA P,VALCHEVA S,BELCHEVA A.Antiinflammetory effect of flavonoids in the netural juice from Aronia melanocarpa,rutin and rutin-magnesium complex on an experimental model of inflammetion induced by histamine and serotonin[J].Acta Physiol Pharmacol Bulg,1994,20(1):25-30.

[15] OHGAMI K,ILIEVA I,SHIRETORI K,et al.Anti-inflammetory effects of Aronia extract on ret endotoxin-induced uveitis[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2005,46(1):275-281.

[16] OLAS B,WACHOWICZ B,NOWAK P,et al.Studies on antioxidant properties of polyphenol-rich extract from berries of Aronia melanocarra in blood plelets[J].J physiol pharmacol,2008,59(4):823-835.

[17] MASLOV D L,IPETOVA O M,ABAKUMOVA OIU,et al.Hypo-glycemic effect of an extract from Aronia melanocarpa leaves[J].Vopr Med Khim,2002,48(3):271-277.

[18] SIMEONOV S B,BOTISHANOV N P,KARAHANIAN E B,et al.Effects of Aronia melanocarpa juice as part of the dietary regimen in petients with diabetes mellitus[J].Folia Med,2002,44(3):20-23.

[19] MALIK M,ZHAO C,SCHOENE N,et al.Anthocyanin-rich extract from Aronia melanocarpa E.Induces a cell cycle block in colon cancer but not normal colonic cells[J].Nutr Cancer,2003,46(2):186-196.

[20] GASIOROSI K,SZYBA K,BROKOS B, et al.Antimutagenic activity of anthocyanina isoleted from Aronia melonacarpa fruits[J].Cancer Lett,1997,119(1):37-46.

[21] GASIOROKI K,BROKOS B,TABAKA H.Evaluetion of the immu-nomoduletory activity of four compounds exerting antimutagenic effects on human lymphocytes in vitro[J].Cell Mol Biol Lett,2000,5(4):469-481.

[22] JANKOWSKI A,JANKOWSKA B,NIEDWOROK J.The influence of Aronia melanocapra in experimental pancreetitis[J].Pol Merkuriusz Lek,2000,8(48):395-398.

[23] ANDRYSKOWSKI G,NIEDWOROK J,MAZIARZ Z,et al.The effect of netural anthocyanin dye on superoxide radical generetion and chemiluminescence in animals after absorbed 4Gy dose of gamma radietion[J].Pol J Environ Stud,1998,7(6):355-356.

[24] PAWLOXICZ P,STACHOWIAK G,BIELAK A,et al.Administretion of netural anthocyanins derived from chokeberry(Aronia melanocarpa)extract in the treetment of oligospermia in males with enhanced autoantibodies to oxidized low density lipoproteins[J].Ginekol Pol,2001, 72(12):983-988.

[25] KOWALCZYK E,KOPFF A,FIJALKOWSKI P,et al.Effect of anthocyanins on selected biochemical parameters in rets exposed to cadmium[J].Acta Biochim Pol,2003,50(2):543-548.

[26] KOWALCZYK E,JANKOWSKI A,NIEDWOROK J,et al.The effect of anthocynins from Aronia melanocarpa and acetylcysteine on seclected after-effects of lead acetete poisoning[J].Pol Merkuriusz Lek,2002,12(69):221-223.