葡萄白藜蘆醇研究現(xiàn)狀

劉 文

山東省臨沂市臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院·276000

白藜蘆醇，化學(xué)名為3,5,4’-三羥基二苯乙烯，是一種含有芪類結(jié)構(gòu)的非黃酮類多酚化合物，分子式為C14H12O3，相對(duì)分子量為228.25。在自然界中，白藜蘆醇多以單體或其糖苷形式存在，且一般具有四種形式：順、反式白藜蘆醇和順、反式白藜蘆醇苷。此物質(zhì)早在1924年被發(fā)現(xiàn)，1940年日本人ToKaoKa從毛葉黎蘆根部分離得到白藜蘆醇。1974年在葡萄屬植物葉中找到了該物質(zhì)，并首次定性為一種葡萄屬植物對(duì)真菌侵染、傷害、紫外線照射后的反應(yīng)產(chǎn)物——植物抗毒素。目前已知白藜蘆醇存在于桑樹、花生、百合、松樹等12個(gè)科、31個(gè)屬的至少72種植物中。盡管白藜蘆醇分布比較廣泛，但植物體內(nèi)的含量非常低，而在葡萄屬、蓼屬植物中含量為多，已知葡萄、桑椹等果品及虎杖、決明、藜蘆、何首烏等中藥材含量較高。

1 白藜蘆醇的藥理作用

1.1 抗癌活性 1997年Jang等在《Science》上發(fā)表的研究結(jié)果指出白藜蘆醇具有抗癌作用，對(duì)腫瘤的起始、促進(jìn)、發(fā)展三個(gè)階段均有抑制作用；能夠抗突變、抗氧化、抑制自由基并誘導(dǎo)Ⅱ期藥代酶（抗起始活性）活性；還能抑制環(huán)氧化酶和過氧化氫酶雙重活性，具有很強(qiáng)的抗炎作用（抗促進(jìn)活性）；能誘導(dǎo)人早幼粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞株HL-60的分化（抗發(fā)展作用）。此后，對(duì)白藜蘆醇抗腫瘤作用的研究逐漸成為白藜蘆醇研究的熱點(diǎn)。人們通過各種實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇對(duì)鼠肝細(xì)胞癌、人肝母細(xì)胞瘤、乳腺癌、前列腺癌、口腔鱗癌、白血病、惡性黑色素瘤、卵巢癌等多種腫瘤細(xì)胞均有顯著抑制作用。從目前的諸多研究成果來看，其作用機(jī)制主要有：抑制環(huán)氧化物酶活性；抑制參與前致癌物的代謝的細(xì)胞色素P450的活性；誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.2 對(duì)心血管的保護(hù)作用 研究表明，適量飲用紅葡萄酒，有利于保護(hù)心血管，后來人們發(fā)現(xiàn)紅葡萄酒中的白藜蘆醇是對(duì)心血管系統(tǒng)起特殊保護(hù)作用的主要成分。其作用主要包括：白藜蘆醇能夠抑制高密度脂蛋白的氧化，保護(hù)損傷的內(nèi)皮細(xì)胞，在動(dòng)脈粥樣硬化早期發(fā)揮保護(hù)作用；血小板聚集是動(dòng)脈粥樣硬化血栓形成的關(guān)鍵因素，而白藜蘆醇能抑制凝血酶活性，從而減少由此引起的血小板沉積；動(dòng)脈粥樣硬化為一炎癥性疾病，多種炎癥因子參與了發(fā)病過程，而白藜蘆醇能抑制多種炎癥因子的表達(dá)；平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移和聚集是動(dòng)脈粥樣硬化形成及血管形成術(shù)后再狹窄的原因，而白藜蘆醇是通過抑制絲裂素活化蛋白激酶的活性來阻礙肌細(xì)胞的增殖；白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)與雌激素類化合物己烯雌酚類似，能與雌激素受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，表現(xiàn)雌激素樣作用；白藜蘆醇對(duì)血管有廣泛的舒張效應(yīng)。

1.3 抗氧化、抗自由基作用 人體代謝會(huì)產(chǎn)生各種自由基，當(dāng)這些自由基產(chǎn)生過多或清除過慢時(shí)，它們就會(huì)攻擊人體細(xì)胞、組織乃至器官，加速機(jī)體的衰老過程并誘發(fā)各種疾病。多羥基芪類物質(zhì)大都具有抗氧化、抗自由基作用。研究證明，白藜蘆醇具有抗氧化、抗自由基及影響花生四烯酸代謝的藥理作用。Kimura等報(bào)道，白藜蘆醇在1.3 μg/mL時(shí)，能明顯抑制大鼠紅細(xì)胞的自氧化溶血和由H2O2引起的氧化溶血，并對(duì)小鼠心、肝、腦、腎的體內(nèi)外過氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生有明顯抑制作用。此外白藜蘆醇能顯著抑制肝微粒體、腦線粒體及突觸體氧化損傷過程中DNA的生成，對(duì)病毒性肝炎、帕金森病、阿爾茨海默病等疾病有很好的防治作用。

1.4 抗菌作用 白藜蘆醇是植物受到病原性進(jìn)攻和環(huán)境惡化時(shí)產(chǎn)生的植物抗毒素，它的含量與植物抗菌能力呈正相關(guān)。Hain等將分離得到的葡萄白藜蘆醇合成酶基因轉(zhuǎn)移到煙草上，發(fā)現(xiàn)這些煙草在受到病原菌葡萄灰霉感染時(shí)，感染部位有順勢(shì)-白藜蘆醇的聚集，且其合成與煙草抗葡萄灰霉的能力成正相關(guān)。Pont等認(rèn)為白藜蘆醇抗葡萄灰霉的活性與其電子特性、分子體積及親脂性大小有關(guān)，它可破壞細(xì)胞膜并干擾電子傳遞系統(tǒng)的蛋白質(zhì)。

2 利用組織培養(yǎng)研究白藜蘆醇代謝

1944法國(guó)Morel首次對(duì)葡萄進(jìn)行了組織培養(yǎng)，之后葡萄各個(gè)組織器官的離體培養(yǎng)在半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展時(shí)間里有大量的研究報(bào)道，其中應(yīng)用較多的外植體有花粉、胚珠、子房、葉片、葉柄及卷須等。培養(yǎng)涉及的基因型有美洲葡萄、歐洲葡萄、葡萄雜交種、圓葉葡萄及沙地葡萄等。組織培養(yǎng)法作為一門生物技術(shù)可以解決一些常規(guī)方法難以解決的問題，在葡萄組織培養(yǎng)中概括起來主要有一下五個(gè)方面的應(yīng)用：植株再生與快繁，植物育種，種質(zhì)保存，研究生產(chǎn)次生代謝物及基因轉(zhuǎn)化等。

任何植物的離體細(xì)胞在人工培養(yǎng)下同樣具有其母體植物那種合成次生代謝物的能力，通過改變和調(diào)節(jié)培養(yǎng)條件可有效地提高含量和質(zhì)量。在植物組織培養(yǎng)研究中，培養(yǎng)細(xì)胞含有各種特殊的代謝物，如生物堿、色素、萜類等成分，其中有些是微生物和人工不能合成的，有些則在整體植物中含量甚微，但在處理后的培養(yǎng)細(xì)胞中含量卻很高。因此利用組織培養(yǎng)研究并生產(chǎn)次生代謝物已發(fā)展成為組織培養(yǎng)再生產(chǎn)應(yīng)用的主要方向之一。

2.1 白藜蘆醇含量在葡萄屬植物之間的差異釀酒品種普遍高于鮮食品種，黑色果皮的圓葉葡萄比青銅色圓葉葡萄含量高。不同研究者在葡萄屬植物白藜蘆醇含量測(cè)定上做了有意義的探索，取得了一些初步成果。目前最重要的是，擴(kuò)大同一生態(tài)條件下葡萄屬植物測(cè)試范圍，找出葡萄屬植物白藜蘆醇品種間分布規(guī)律，找出有代表性品種，為進(jìn)一步研究葡萄屬植物白藜蘆醇代謝規(guī)律奠定基礎(chǔ)。

2.2 影響葡萄中白藜蘆醇的代謝因素 已有的研究表明，葡萄中白藜蘆醇的生物合成途徑同苯丙氨酸代謝途徑密切相關(guān)。苯丙氨酸經(jīng)苯丙氨酸解氨酶的催化，生成肉桂酸，經(jīng)肉桂酸-4-羥化酶的作用，生成4-羥基肉桂酸，再經(jīng)4-香豆酰輔A連接酶的催化，生成4-香豆酰輔酶A。4-香豆酰輔酶A和丙二酰輔酶A反應(yīng)，在二苯乙烯合成酶的催化作用下生成白藜蘆醇。而苯丙氨酸代謝具有多條途徑，其中間產(chǎn)物為酚類物質(zhì)，終端產(chǎn)物為類黃酮、木質(zhì)素、植保素和色素等。其中，二苯乙烯合成酶的生化反應(yīng)位于苯丙氨酸解氨酶之后，是與查兒酮合成酶反應(yīng)并行的支路。白藜蘆醇的合成過程復(fù)雜，進(jìn)一步明確誘導(dǎo)處理后白藜蘆醇與葡萄中其它多酚化合物的代謝關(guān)系，是有效調(diào)控白藜蘆醇的重要基礎(chǔ)。

①生物氧化和聚合 白藜蘆醇原本是葡萄等植物受到逆境脅迫產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，用以抵抗逆境對(duì)自身的進(jìn)一步破壞。由于植物防御體系的作用，它的出現(xiàn)往往伴隨著植物體內(nèi)多種與抗病相關(guān)的生物酶被激活，例如苯丙氨酸解氨酶、幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶、過氧化物酶、多酚氧化酶等。有大量文獻(xiàn)報(bào)道，在葡萄中發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的氧化物或聚合體，包括二聚體、三聚體、四聚體、更高的寡聚體，在植物抗病過程中這些成分大多表現(xiàn)出更強(qiáng)的活性。白藜蘆醇順反異構(gòu)體亦可與葡萄糖結(jié)合，形成相應(yīng)反式或順式白藜蘆醇甙。

②紫外線 紫外處理刺激白藜蘆醇的合成，是植物提高防御能力的一種反應(yīng)，與許多酶基因表達(dá)的提高有關(guān)。

③病原菌 研究認(rèn)為，增加菌種的密度會(huì)導(dǎo)致栽培品種白藜蘆醇合成的提高，但通過病原菌誘導(dǎo)白藜蘆醇合成不適于在生產(chǎn)上采用。

④機(jī)械損傷 機(jī)械損傷是葡萄屬植物產(chǎn)生白藜蘆醇外部因素之一。但也有研究結(jié)果表明，果皮的機(jī)械損傷導(dǎo)致正常漿果合成白藜蘆醇能力下降。

⑤化學(xué)誘導(dǎo) Saigne-Soulard發(fā)現(xiàn)，真菌誘導(dǎo)子也可以增加懸浮細(xì)胞中白藜蘆醇的含量，在加入真菌誘導(dǎo)子24 h后，白藜蘆醇的含量可達(dá)對(duì)照的2倍，并保持至少4 d。而且，通過誘導(dǎo)子，如茉莉酸甲酯、原釩酸鈉的誘導(dǎo)處理，不僅可提高酶的活性、促進(jìn)其合成表達(dá)量，同時(shí)誘導(dǎo)子對(duì)查爾酮合成支路中如4-黃烷酮醇還原酶等的活性有下調(diào)作用，從而促進(jìn)白藜蘆醇合成支路中白藜蘆醇產(chǎn)量。