原花青素应用于神经系统疾病的研究进展

邹 燕，肖凯强

20世纪60年代，科学家发现一类天然多酚化合物，因其在酸性介质中加热后可产生花青素，故命名为原花青素(procyanidins,PC)，PC是一类富含羟基的生物类黄酮[1]，从此有关PC的研究逐渐展开。现今人们对预防保健、医药卫生的要求愈来愈高，与传统西药相比，天然活性药物具有制作成本低廉、来源广泛、无明显毒副作用等优点，因此备受青睐。近年来人们发现PC在神经系统疾病中有重要的应用价值，研究内容也不断深入，以下就其最新的研究进展做一综述，为防治神经系统疾病提供新方法。

1原花青素的分子结构及生物学特性

PC是一类黄烷-3-醇类化合物，由不同数量儿茶素或(和)表儿茶素缩合而成的多聚体，从二聚体到十聚体不等，根据聚合度的不同，将二～四聚体称为低聚体，五聚体以上的则称为高聚体[2]。其来源广，可从多种植物中提取，如松树皮、肉桂皮、葡萄、可可、苹果、莲蓬等。PC具有抗氧化、抗心肌缺血再灌注损伤、抗动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)、保护血管内皮细胞、抗癌、降血压、降血脂、降血糖等多种生物活性[3,4]。不同结构的PC生物活性不完全相同，与聚合度、羟基的数量及位置、连接方式、空间构型等[5]有关。研究发现[6]PC的抗氧化活性与溶剂类型有关，主要指在油相中抗氧化活性降低，在水相中增强。PC水溶性好，在体内吸收完全，生物利用度高，吸收后能迅速到达血药浓度，半衰期约5小时，其主要代谢途径是肠-肝循环[7]。

2原花青素药理作用研究进展

2.1抗氧化及清除氧自由基PC为目前国际上公认抗氧化能力最强的天然抗氧化剂，抗氧化活性是维生素E的50倍、维生素C的20倍[8,9]。其抗氧化机制主要与其带负电子的羟基有关，这部分结构是优良的氢或中子给予体。Maldonado等[10]通过3-乙苯噻嗪-6-磺酸(ABTS)自由基阳离子脱色试验、1,1-二苯基-2-吡啶酰肼(DPPH)自由基清除试验等方法测定了来源于天竺葵的PC体外抗氧化活性，研究结果表明，PC能够清除ABTS、DPPH、超氧阴离子、羟基自由基和次氯酸，这种特性可能部分解释了天竺葵在本土医学系统中广泛用于治疗胃肠疾病(不包括痉挛)、疼痛和氧化应激引起的发热。

2.2降脂 现有的降血脂药物多合并价格昂贵、不良反应严重及用药禁忌等缺点，因此探索天然活性药物可能是人们解决这一难题的理想路径之一。PC可通过增强卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)的活性降低高脂血症大鼠的血脂[11]。Zhang等[12]进一步报道PC可调节3T3-L1细胞过氧化物酶体增殖激活受体及miR-483-5p的表达从而抑制脂肪形成。PC降脂抵抗肥胖的机制可能为：①通过上调SIRT1、诱导PPAR-γ脱乙酰、下调C/EBP-α表达发挥其抗肥胖作用，同时上调BMP4表达提高棕色脂肪含量[13]。②纠正棕色脂肪组织线粒体功能障碍[14]。③促进脂肪酸氧化[15]。④miR-33和miR-122与肥胖和代谢综合症等代谢疾病的发展有关，血脂异常导致肝脏中miR-33a和miR-122升高，而PC可抑制这两种miRNAs升高[16]。

2.3抗动脉粥样硬化形成 研究显示PC可在AS发生发展的各个环节中起干预作用。目前关于PC抗AS机制仍不十分清楚。刘相菊等[17]发现PC抗AS形成的机制与降血脂有关。而马亚兵等[18]通过定期检测实验性高脂血症兔模型组及PC干预组总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇以及血浆氧化低密度脂蛋白(oxLDL)的含量，发现PC能够显著减缓AS的形成，但在整个实验过程中两组血脂水平没有明显差异，而oxLDL水平差异显著，分析PC抗AS机制可能与其通过oxLDL影响血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、单核巨噬细胞、血小板以及抗凝和纤溶系统从而改变AS发生发展有关，这与Yamakoshi[19]等的结果相似。不同的研究结果存在差异，分析其原因可能与实验动物种类不同、实验持续时间、PC剂量、喂养方式以及相关实验误差等有关。单核细胞向巨噬细胞分化是AS发生发展的关键事件，抑制这种现象将成为预防和治疗AS的首道防线，PC可抑制单核细胞向巨噬细胞分化，从而防止AS的发生发展[20]。此外PC还能通过干预AS高危因素、调节血糖等多种途径抗AS。

2.4调节糖代谢PC在降血糖、改善胰岛素抵抗、保护胰岛β细胞等方面具有明显作用[21]。周俊华等[22]发现松针PC实际上是一种可逆的非竞争性葡萄糖苷酶抑制剂，能够使α-葡萄糖苷酶对底物的催化效率下降，进而降血糖；Castell-Auví等[23]证实PC可通过作用于胰岛β细胞，影响胰岛素的基因表达及其合成和分泌，从而减缓葡萄糖转运蛋白2抗体葡糖激酶激活以及影响解偶联蛋白基因表达，进而改变肝脏降解酶表达，最终影响胰岛素降解。

2.5其他活性 此外PC还有其他多种药理作用，如心脏保护、脑保护、影响血管、影响血小板、防治癌症、抗炎、保护胃溃疡损伤、保护肝脏、抗辐射、酶抑制、改善学习记忆、抗突变、抗过敏、抗HIV病毒等[2]。因其具有多种生物学活性，PC目前在食品保健、医药卫生、化妆品等产业中应用愈加广泛。

3原花青素应用于神经系统疾病的研究进展

3.1视神经疾病 神经科中所涉及的视神经损伤往往是由一些病理因素如视神经炎、缺血性视神经病变、糖尿病病变等引起，继而导致视神经损伤、萎缩。目前关于各种病因导致视神经损伤的机制尚未完全清楚，但有研究表明视网膜神经节细胞(retinalganglioncells,RGCs)的凋亡及坏死是视神经损伤的共同病理基础[24]。王慧等[25]通过建立实验动物模型研究PC对H2O2诱导RGCs凋亡的影响及机制，发现PC可以对抗H2O2引起的RGCs损伤，具有抑制RGCs凋亡、促进RGCs增殖活力的作用，其机制为PC可抑制H2O2诱导的RGCs的Bcl-2表达下调、Bax和Caspase-3表达上调，进而抑制细胞凋亡通路激活，最终阻止细胞凋亡。此外，研究显示具有神经毒性的一氧化氮也参与视网膜缺血引起的视神经损伤。贺玲等[26]发现PC对视网膜缺血再灌注损伤大鼠具有视神经保护作用，其机制可能为PC通过提高视网膜组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性、降低神经元型一氧化氮合酶表达水平，从而减少一氧化氮对神经细胞的毒性，发挥神经保护作用，减轻视网膜损害。

3.2认知障碍疾病 阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)[27]是以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变，目前我国约有AD患者600-800万，然而对于如此庞大的患者群体却无有效的治疗方法。AD的发病机制主要有β-淀粉样蛋白瀑布理论和Tau蛋白学说，此外尚有氧化应激机制、炎性机制等学说。练庆旺等[28]通过PC干预APP/PS1双转基因小鼠及Aβ25-35诱导PC12细胞氧化损伤建立的体内外AD模型发现：模型组小鼠的海马神经细胞结构不清、部分空泡变性、体积缩小、核固缩，提示小鼠神经网络被Aβ25-35破坏，而PC治疗组神经细胞排列整齐、紧密，各层细胞轮廓清晰，未见固缩坏死及空泡变性；此外PC组小鼠的空间学习及记忆能力较模型组明显增强，且PS-1mRNA、APP和Tau蛋白的表达水平均低于模型组，表明PC具有改善AD模型小鼠认知功能的能力，其机制可能为PC抑制PS-1mRNA、APP和Tau蛋白表达，提高海马细胞活力与线粒体跨膜电位，降低LDH漏出率从而降低细胞凋亡。还有研究发现PC可通过提高AD大鼠模型海马SOD活性、抑制Aβ的自我组装及细胞毒性、阻止Tau蛋白聚集纤维化从而发挥抗AD活性[29-31]。Gong等[32]研究发现PC可有效减少d-半乳糖所致衰老小鼠的认知损伤，改善脑老化相关参数，可用于治疗AD。Wang等人[33]发现，在AD小鼠模型中只有PC单体代谢物才能选择性到达和积累在大脑中，并通过cAMP反应元件结合蛋白(CREB)信号转导机制促进海马中生理作用相关的基础突触传递，从而改善认知功能。

血管性痴呆(Vasculardementia,VD)是指各种脑血管疾病引起脑功能障碍而产生的获得性智能损害综合征。海马是缺血性脑损伤最敏感的脑区之一，血管性痴呆患者海马CA1区神经元较正常人明显减少[29]。认知功能障碍与脑内神经递质有关，主要与胆碱能及单胺类神经递质关系密切[30]。PC可作为海马区的神经保护剂，在预防老年认知功能丧失方面具有重要作用，其改善认知功能受损的机制与其激活胞外信号相关激酶信号通路，以增强cAMP反应元件结合蛋白依赖的转录、减少氧化应激相关脂褐质的积累、提高机体抗氧化能力、抑制海马神经元凋亡、调节脑内单胺类神经递质系统等有关[31,34-36]。极低频电磁场暴露、铅、颅脑损伤后氧化损伤等均可导致认知功能障碍，其机制与谷氨酸水平改变、MAPK通路及核因子κB炎症通路激活、小鼠海马CREB磷酸化降低、内质网应激等有关，PC可通过调节谷氨酸水平、抑制MAPK通路及核因子κB炎症通路激活、抑制小鼠海马CREB磷酸化降低、阻断内质网应激、抗氧化和上调cAMP/CREB信号通路改善脑损伤后的认知功能障碍[37-39]。

3.3脑血管疾病

3.3.1缺血性脑血管疾病 缺血性脑血管疾病主要病理表现为神经细胞坏死及凋亡，神经细胞损伤的机制包括神经细胞钙超载、兴奋性氨基酸细胞毒性作用、自由基和再灌注损伤、线粒体功能紊乱和谷氨酸摄取减少等，PC可通过调节这些机制对神经缺血损伤发挥保护作用[40]。另有研究表明PC可通过减轻神经功能缺损和阻止血脑屏障破坏从而发挥对缺血性脑血管的保护作用。Song等[41]提出PC可能通过降低STAT1蛋白表达，影响Janus激酶/信号转导及转录激活因子信号转导途径，从而抑制细胞凋亡、减轻神经功能缺损，发挥对2型糖尿病合并缺血性脑血管病的保护作用。Wu等[42]研究原花青素B2对缺血性脑卒中引起的血脑屏障紊乱的影响，并探讨其潜在机制，发现原花青素B2可减轻脑缺血大鼠的神经功能缺损和血脑屏障破坏，其神经保护作用机制与激活Nrf2通路有关。

临床上脑缺血常合并再灌注损伤。李浩等[36]通过研究发现PC可明显减轻脑缺血再灌注损伤大鼠的神经功能缺失症状，其保护作用呈剂量依赖性，其机制可能为PC显著抑制Caspase-3和Caspase-9活性，进而减轻神经细胞凋亡发挥脑保护作用。Kong等[43]发现PC通过抑制氧化应激和凋亡、促进血管生成和激活抗氧化酶GSH-Px保护小鼠脑缺血再灌注损伤，为缺血再灌注脑损伤的治疗提供了新方向。

3.3.2出血性脑血管疾病 脑出血后的血肿周围及远端可因局部灌注下降引起缺血性脑损伤，因此出血性脑血管疾病和缺血性脑血管疾病对脑细胞的损伤机制有一定相似之处。高羽等[44]在出血性脑血管疾病模型中发现PC干预组脑出血后脑组织中含水量及反应脑神经受损程度指标LDH、CK均显著低于模型组，而SOD活性显著高于模型组，PC可能通过提高脑组织内源性抗氧化酶的活性、抑制组织脂质过氧化、减少自由基生成，从而减少脑含水量、保护神经细胞。Tekiner等[45]从超微结构和影像学两个方面观察蛛网膜下腔出血(SAH)模型的基底动脉，并评价抗氧化剂PC在减少血管痉挛中的作用。进行血管造影后，21只新西兰雄兔被随机分成三组：对照组、SAH组、SAH+PC组(100mg/kg/天)。在血管造影术后的第5天牺牲兔子制备一段长4mm的基底动脉进行超微结构检查，结果发现：第1组基底动脉无超微结构或放射学异常；第2组基底动脉数字减影血管造影(DSA)显示基底动脉刻度明显降低(P<0.05)，基底动脉内皮、内皮下、中膜、外膜无明显损伤，但管腔直径明显缩小(P<0.05)；第3组与其余两组相比DSA动脉校正值无明显差异(P>0.05)，基底动脉超微结构未见明显损伤。提示PC具有较强的抗氧化作用，同时可能具有血管舒张作用，能明显减轻SAH诱导的血管痉挛。

3.4颅内肿瘤 现阶段治疗肿瘤的手段主要有：放疗、化疗、手术切除、生物治疗、介入治疗等，天然活性物质PC抗肿瘤作用已被多项研究证实，其主要机制是通过抗氧化、抗炎、调节信号分子(如Bcl-2、c-Fos、c-Jun、Ki67等)表达、促进肿瘤细胞凋亡、阻滞细胞周期等作用达到抗肿瘤效果[46,47]。

目前在颅内原发性肿瘤的研究中仅见胶质瘤及髓母细胞瘤报道。颅内胶质瘤是颅内肿瘤中最常见的类型，约占颅内原发性肿瘤的40-50%，具有多种病理类型。PC可通过减少氧化应激保护胶质细胞，减轻谷氨酸所致兴奋性毒性从而减少神经炎症，抑制胶质母细胞瘤细胞增殖并诱导其凋亡，某些类型的PC还可抑制原癌基因信号通路并加强常规抗癌治疗的效果。然而，关于PC对胶质母细胞瘤作用的探索目前仍停留在体外实验或动物模型研究。由于PC进入大脑的能力有限，正常饮食摄入很可能不足以在大脑中产生显著的抗癌效果，因此需要额外补充[48]。胶质母细胞瘤通过诱导细胞自噬和耐凋亡在缺氧环境中存活和维持肿瘤生长，因此，抑制自噬和促进细胞凋亡的治疗策略可显著控制胶质母细胞瘤生长。Chakrabarti等[49]利用亚硫酸钠(SS)诱导人体胶质母细胞瘤干细胞和胶质母细胞瘤SNB19细胞自噬，50nMmiR-30e和150μMPC协同作用可阻断细胞自噬，抑制AVEN和BIRC6表达从而增加胶质母细胞瘤干细胞和胶质母细胞瘤细胞凋亡。钟越等[50]采用人脑胶质瘤SHG-44细胞探究越桔PC对胶质瘤细胞生长的影响及其机制，发现越桔PC可抑制胶质瘤细胞的体外生长，其机制可能与其降低胶质瘤细胞内cyclinD1蛋白表达、阻止细胞周期有关。髓母细胞瘤是一种好发于儿童中枢神经系统的高度恶性肿瘤，生长迅速、侵袭性强，髓母细胞瘤患者具有较高的病死率和致残率，目前治疗以手术为主，化疗为辅。马磊等[51]通过研究PC对髓母细胞瘤Daoy细胞增殖和凋亡的影响发现PC抑制肿瘤细胞增殖的效应呈浓度和时间依赖性，其机制可能与其抑制PI3K-Akt信号及其下游转录因子NF-κB发挥抗瘤效应有关。

PC是血脑屏障中糖蛋白P的一种有效抑制剂，可抑制糖蛋白P的ATP酶，从而提高某些大脑中难以积聚的药物的抗脑肿瘤疗效[52]。颅内转移瘤约占颅内肿瘤的10%，常见的原发灶有肺癌、乳腺癌、前列腺癌等。关于PC对颅内转移瘤的研究未见文献报道，但PC对上述原发灶肿瘤的研究报道较多。颅内转移瘤因其具备原发灶肿瘤的部分性质，推测PC对上述肿瘤脑转移可能有抑制作用，未来应注重该方面的研究。

3.5糖尿病性周围神经病变、脊髓损伤 在糖尿病性周围神经病变方面，Ding等[53,54]采用注射低剂量链脲佐菌素和高糖高脂饮食制备2型糖尿病大鼠模型，并观察PC对T2DM糖尿病性大鼠周围神经病变的影响。研究结果提示在T2DM糖尿病性大鼠周围神经病变中，坐骨神经/胫神经传导速度显著减慢，坐骨神经存在雪旺细胞病变、Ca2+超载和内质网应激。接受PC治疗的糖尿病大鼠(尤其是500mg/kg剂量)中，异常的周围神经功能和受损的神经组织(L4至L5脊髓段、L5背根神经节和坐骨神经)得到显著改善；PC(500mg/kg)治疗显著降低了游离Ca2+浓度，使坐骨神经Ca2+-ATP酶活性升高；PC还可显著降低糖尿病大鼠低密度脂蛋白水平，提高神经传导速度；PC代谢产物也能部分减轻细胞损伤、Ca2+超载和内质网应激。这些结果提示PC可以预防和治疗2型糖尿病大鼠周围神经早期功能和形态学异常。

在脊髓损伤方面，Assis等[55]评价了动物模型中巴豆树皮PC组分(PRF)在谷氨酸致脊髓损伤和细胞死亡的作用。采用成年雄性Wistar大鼠(10周龄，体重270～300g)，随机分为以下两组：脊髓损伤(SCI)+溶剂组：SCI大鼠加腹腔注射溶剂(生理盐水10ml/kg)；SCI+PRF组：SCI大鼠在受伤后1h和6h腹腔注射PRF(10ml/kg)。结果显示PRF不仅能显著改善大鼠的运动能力和抓力，还能显著改善H2O2或谷氨酸诱导的背根神经节细胞死亡和抑制活性氧生成，PC可能在某种程度上通过抑制N-甲基-D-天冬氨酸型谷氨酸受体发挥神经保护作用。提示PRF可改善脊髓损伤和谷氨酸能兴奋性毒性，具有潜在的治疗作用。

3.6其他疾病PC在帕金森、癫痫等疾病也有一定的治疗作用。PC因为能同时改善帕金森疾病的运动和非运动早期症状，以及具有神经保护潜力，有望成为帕金森疾病的一种新疗法[56]。PC可通过减少氧化应激、保护线粒体功能、逆转海马功能障碍从而改善慢性癫痫大鼠认知功能障碍和神经元损伤[57]。

4小 结

目前神经系统疾病的治疗似乎已遇瓶颈期，如治疗药物选择余地少、疗效不显著等，为此人们正不懈努力研发新型药物。天然活性物质PC因其具备多种药理学功效，在治疗神经系统疾病中的作用已逐步被人们发掘，然而其作用机制尚不完全明确。为了更好的开发和利用PC，需要深入研究其作用机制，明确PC发挥作用所涉及的各种靶基因、酶、受体及信号通路等，才能更加科学合理地使用PC，发挥其更大的医用价值。相信在不久的将来PC将会成为治疗神经系统疾病经济有效的药物。