花生紅衣和莖葉生物活性的分子機(jī)制研究

萬(wàn)春秀 楊雨 劉佳鈺 王璇 田浩男 韓曉琳

濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山東 272067

花生是全世界公認(rèn)的健康食品，花生營(yíng)養(yǎng)成分豐富，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物以及維生素、礦物質(zhì)、植物營(yíng)養(yǎng)素等。在全球范圍內(nèi)，種植花生種子用于制油、花生醬、糖果、零食和蛋白質(zhì)添加劑，而花生的副產(chǎn)品花生紅衣、花生殼及花生莖葉則被廢棄處理。許多研究已經(jīng)確定花生紅衣或花生紅衣提取物可作為抗氧化劑、動(dòng)物生產(chǎn)飼料成分和抗菌劑等。近年來(lái)隨著花生紅衣和莖葉生物活性在細(xì)胞分子水平研究成果的不斷積累，本文對(duì)花生紅衣和莖葉的生物活性及分子機(jī)制進(jìn)行綜述，以增加對(duì)花生藥用價(jià)值的全面認(rèn)識(shí)和更好的理解，使我們能夠更好地界定這種農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的用途，為提高花生藥用植物利用率提供理論基礎(chǔ)。

1 花生紅衣和莖葉

花生在我國(guó)被認(rèn)為是十大長(zhǎng)壽食品之一?；ㄉt衣是落花生的種皮，含有原花青素、黃酮、白藜蘆醇和植物甾醇等營(yíng)養(yǎng)成分。中醫(yī)認(rèn)為，花生紅衣可補(bǔ)脾胃之氣，能夠養(yǎng)血止血。在臨床上使用已顯成效?；ㄉo葉“晝開(kāi)夜合”的生物特性與人類(lèi)“日出而作，日落而息”的作息規(guī)律同步，花生的莖和葉傳統(tǒng)上被用作一種特殊的食物和草藥，含有甘草素、阿魏酸、芳樟醇等成分，其鎮(zhèn)靜催眠和抗焦慮作用在中國(guó)古典傳統(tǒng)文獻(xiàn)中已有記載。

2 生物活性

2.1 抗氧化性 不同顏色的花生紅衣抗氧化活性有區(qū)別，紅色花生衣最強(qiáng)。其中多酚類(lèi)物質(zhì)白藜蘆醇和原花青素發(fā)揮其抗氧化作用的研究最為廣泛。白藜蘆醇又名芪三酚，是植物體在逆境或遇到病原侵害時(shí)分泌的一種抗毒素，在花生種仁中含量高于花生紅衣。白藜蘆醇可通過(guò)激活抗衰老蛋白SIRT1起到延緩衰老的作用。它們預(yù)防衰老的作用也和抗氧化抗炎特性相關(guān)。其抗氧化功能與抑制促氧化基因（如NADPH氧化酶）的表達(dá)及誘導(dǎo)抗氧化酶如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的表達(dá)有關(guān)［1］。

原花青素（peanut skin procyanidins，PSPc）在花生紅衣中含量豐富，是由兒茶素（catechins，Cat）和表兒茶素（epicatechin，EC）單體聚合而成的多聚物。PSPc含有大量酚羥基作為氫供體，可清除多種活性氧。PSPc可分離成單體、多聚體及衍生物，其中單體抗氧化活性最好［2］，PSPc又可分為Pc-A和Pc-B，其中Pc-A空間結(jié)構(gòu)更加伸展，能更好與水分子結(jié)合?；ㄉt衣中PSPc含量為128 g/kg，富含Pc-A，溶解度高，更利于人體吸收，且更穩(wěn)定，可清除人體自由基、抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，延緩衰老，螯合金屬離子等，對(duì)有氧化酶存在的自由基產(chǎn)生的體系有顯著的抑制能力［3］。

2.2 抗癌 花生在抗癌領(lǐng)域同樣具有較大的研究潛力。目前已有數(shù)據(jù)表明食用花生可以顯著降低中年女性患結(jié)腸癌和直腸癌［3］的風(fēng)險(xiǎn)，堅(jiān)果類(lèi)如花生攝入量與雌激素受體陰性乳腺癌也就是絕經(jīng)后乳腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)［4］。另外，增加花生的攝入量可以顯著降低胃非賁門(mén)腺癌的風(fēng)險(xiǎn)，卻會(huì)增加食管鱗狀細(xì)胞癌的風(fēng)險(xiǎn)［5］。以上研究表明，花生可降低部分癌癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，但是去除花生衣后的花生醬卻沒(méi)有該作用。花生紅衣具有更大的抗癌研究?jī)r(jià)值，花生紅衣中的PSPc、組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）抑制劑及抗氧化物質(zhì)3，4-二羥基苯甲酸乙酯參與抗癌作用。

花生紅衣中的PSPc可以抑制前列腺癌細(xì)胞（DU145）增殖［6］，通過(guò)增加細(xì)胞中p53和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase-3）的表達(dá)、使抗凋亡亞家族蛋白Bcl-2（B-cell lymphoma-2）水平呈濃度依賴性下降、促凋亡亞家族蛋白Bax（Bcl-2-associated X）水平顯著升高及活性氧（reactive oxygen species，ROS）富集，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，提示凋亡的誘導(dǎo)與p53通路有關(guān)、與線粒體途徑有關(guān)。另外花青素可通過(guò)將細(xì)胞周期阻滯在S期來(lái)抑制細(xì)胞增殖。乙?；閷?dǎo)的組蛋白/非組蛋白修飾在基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控中起著重要作用。組蛋白修飾由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）和HDAC平衡控制。這兩種酶活性的不平衡與各種癌癥有關(guān)。

癌癥的起始和發(fā)展是遺傳和/或表觀遺傳改變。組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitor，HDACi）調(diào)節(jié)HDAC的活性，并被單獨(dú)或與其他化療藥物/放療聯(lián)合應(yīng)用于癌癥治療。HDACi是最有效的癌癥治療藥物之一。迄今為止發(fā)現(xiàn)的許多HDACi都是自然起源的，幾種天然和膳食來(lái)源的HDACi有丁醇、原兒茶醛、山奈酚、白藜蘆醇等。HDACi可通過(guò)激活腫瘤細(xì)胞周期阻滯、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬、抑制血管生成、增加ROS生成引起氧化應(yīng)激和有絲分裂細(xì)胞死亡等方式發(fā)揮其抗腫瘤作用［7］。

花生紅衣提取物具有天然HDAC抑制活性，可導(dǎo)致膽管癌細(xì)胞系（KKU-M214和KKU-100）組蛋白H3的高乙?；?，誘導(dǎo)腫瘤抑制基因的表達(dá)，抑制致癌基因的表達(dá)，并通過(guò)產(chǎn)生反應(yīng)ROS和DNA損傷，激活caspase-8和3，抑制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡，起到抗膽管癌的作用［8］?；ㄉt衣提取物鑒定出的酚類(lèi)化合物中，香豆酸、阿魏酸和芥子酸在乳腺癌、宮頸癌和結(jié)腸癌細(xì)胞系中具有HDAC抑制活性，抑制增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［8-9］。

花生紅衣中提取而來(lái)的抗氧化物質(zhì)3，4-二羥基苯甲酸乙酯（原兒茶酸乙酯），通過(guò)抑制脯氨酸羥化酶，從而有效抑制乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。3，4-二羥基苯甲酸乙酯可誘導(dǎo)食管癌細(xì)胞S期阻滯、導(dǎo)致線粒體膜通透性喪失及caspase依賴的凋亡。并且上調(diào)N-myc下游調(diào)節(jié)基因1（N-myc downstream-regulated gene-1，NDRG1）、Bcl-2/EIB-19K相關(guān)蛋白3（Bcl-2/EIB-19K-interacting protein 3，BNIP3）、自噬蛋白Beclin和缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）-1α表達(dá)，BNIP3和Beclin的豐富表達(dá)導(dǎo)致微管相關(guān)蛋白1輕鏈3介導(dǎo)的細(xì)胞自噬。食管癌細(xì)胞暴露于3，4-二羥基苯甲酸乙酯后，自噬和凋亡同時(shí)被激活［9］，見(jiàn)圖1。

圖1 花生紅衣抗癌的主要成分及作用機(jī)制

2.3 抑菌和抗病毒 多酚類(lèi)物質(zhì)具有抑菌、抗炎、抗氧化等多種生理和藥理活性。花生紅衣所含多酚類(lèi)物質(zhì)可以用不同溶劑來(lái)提取，已有實(shí)驗(yàn)證明，極性溶劑比非極性溶劑獲得更高的提取率［10］。

花生紅衣含有酚酸、PSPc和黃酮類(lèi)化合物，能抑制革蘭陽(yáng)性菌（蠟樣芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌、嗜熱脂肪桿菌）和革蘭陰性菌（綠膿桿菌、熒光假單胞菌、腸炎沙門(mén)氏菌、鼠傷寒沙門(mén)氏菌、大腸桿菌）的生長(zhǎng)?；ㄉさ奶崛∥铮ㄖ饕穷?lèi)黃酮）可以作為制備偶氮化合物的起始材料，這些化合物包括偶氮鍵，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有很強(qiáng)的抗菌活性，而其抗菌性能取決于它的偶氮部分的分子連接［11］。采用原位綠色合成法，在不添加銀染劑的情況下，用花生紅衣水提液染色后的粘膠纖維對(duì)金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和白色念珠菌4種致病微生物具有優(yōu)良的抗菌活性。此外多酚含量越高，其抗菌效果越好［9］。熱處理花生皮可以提高花生皮多酚含量，乙醇提取可以提高烘烤花生皮多酚的回收率，以烤花生皮為原料制備的提取物能有效抑制流感病毒A/WSN/33的復(fù)制，對(duì)甲型和乙型的流感病毒有較強(qiáng)的抑制作用，可協(xié)同增強(qiáng)奧司他韋和金剛烷胺的抗病毒活性［12］。因此每天食用花生皮作為補(bǔ)充食物可以成為一種新的養(yǎng)生方式，有助于防止大流行型感染的傳播。

2.4 降血糖血脂 大量流行病學(xué)證據(jù)表明，植物多酚化合物擁有防治糖尿病、抗肥胖等功效?；ㄉぶ械姆宇?lèi)提取物能夠降低肝糖原、血糖水平以及肝臟膽固醇、脂質(zhì)的儲(chǔ)存量［13］，對(duì)體內(nèi)外高糖反應(yīng)具有保護(hù)作用，使肝癌細(xì)胞免受高濃度葡萄糖的毒性［14］。

花生皮提取物（PSE）通過(guò)抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c（SREBP-1c）和肝臟脂質(zhì)代謝相關(guān)基因［脂肪酸合成酶（FAS）、硬脂酰輔酶A去飽和酶（SCD-1）、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CD36）］來(lái)抑制脂肪酸攝取而阻止脂肪的合成；能清除血脂，改善血腦屏障通透性，促進(jìn)下丘腦瘦素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；刺激脂肪組織的脂聯(lián)素分泌，增加瘦素的敏感性，瘦素通過(guò)抑制神經(jīng)肽Y（NPY）神經(jīng)元，抑制促進(jìn)食欲的神經(jīng)肽表達(dá)，促進(jìn)肥胖小鼠的脂質(zhì)分解代謝，改善瘦素抵抗，安全地降低飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠的食欲、體質(zhì)量、脂肪組織、血漿三酰甘油和總膽固醇以及血糖水平，可作為治療代謝紊亂和肥胖的功能性醫(yī)療食品［15］。PSE可降低血液、肝臟和脂肪組織中脂多糖、白細(xì)胞介素（IL）-6、IL-1β和腫瘤壞死因子（TNF）-α的含量，通過(guò)維持腸道微生物群和抑制炎癥而具有顯著的抗糖尿病作用，增強(qiáng)高脂飲食誘導(dǎo)的2型糖尿病（T2DM）小鼠葡萄糖耐量和胰島素敏感性（圖2），明顯降低T2DM小鼠空腹血糖、體質(zhì)量和攝食量，且80 mg/kg PSE與140 mg/kg二甲雙胍的作用相似，改善腸道菌群失調(diào)所致的腸膜受損，減少內(nèi)毒素血癥的發(fā)生［16］。

圖2 花生紅衣降血糖血脂的主要作用機(jī)制

2.5 鎮(zhèn)靜催眠 早在中國(guó)古代，花生莖葉鎮(zhèn)靜催眠的功效已在著名藥典《滇南本草》《浙江藥用植物志》《中藥大辭典》中均有記載，近年來(lái)對(duì)其鎮(zhèn)靜催眠功效的探索更加深入?；ㄉo葉醇提物和水提物均有減少小鼠走動(dòng)次數(shù)和舉雙前肢次數(shù)的作用，可增加小鼠入睡率?；ㄉo葉水提物再用石油醚或乙酸乙酯的提取的產(chǎn)物可使小鼠鎮(zhèn)靜、催眠的作用機(jī)制可能與提高小鼠腦內(nèi)5-羥色胺水平有關(guān)。并且花生莖葉提取物亦可增加戊巴比妥治療大鼠的睡眠時(shí)間和減少睡眠潛伏期，可能通過(guò)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸門(mén)控通道的相關(guān)機(jī)制。還有研究認(rèn)為，花生莖葉提取物可使睡眠剝奪期大鼠腦區(qū)的腺苷（adenosine，Ad）水平升高，Ad濃度也會(huì)隨著代謝和神經(jīng)活動(dòng)的增加而增加。Ad是睡眠系統(tǒng)中一種至關(guān)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，Ad由二磷酸腺苷（ADP）轉(zhuǎn)化而成，花生莖葉提取物選擇性地刺激它在小腦積累，其鎮(zhèn)靜作用可能是與高水平的芳樟醇及其分解產(chǎn)物有關(guān)，富芳樟醇精油的鎮(zhèn)靜作用可引起神經(jīng)元興奮性的降低，花生莖葉提取物在催眠治療中可用作鎮(zhèn)靜劑或助眠劑［17］。

近年來(lái)研究者使用了高靈敏度液質(zhì)聯(lián)用儀（UPLC-QQQ-MS）對(duì)花生莖葉提取物中的柚皮素-4，7’-二甲醚、2’-O-甲基異甘草素、阿魏酸、芳樟醇進(jìn)行了對(duì)受試動(dòng)物行為學(xué)和各腦域神經(jīng)遞質(zhì)的研究，研究表明4種生物活性物質(zhì)能夠顯著降低試驗(yàn)小鼠的自主活動(dòng)能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改善睡眠的功能活性。以上4種物質(zhì)為花生莖葉提取物改善睡眠作用的物質(zhì)基礎(chǔ)［18］。不同時(shí)期花生葉中芳樟醇、阿魏酸含量均高于莖，異甘草素能夠增加小鼠非快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠（NREM）睡眠量和NREM睡眠期間的腦電能譜，不會(huì)損傷人體的認(rèn)知、記憶等，因此相較于芳樟醇和阿魏酸具有更好的催眠作用，有廣泛應(yīng)用前景［19］。除了花生莖葉外，花生紅衣提取物可顯著升高小鼠腦組織中伽瑪氨基丁酸（GABA）含量，也有一定鎮(zhèn)靜催眠效果。

2.6 補(bǔ)血和對(duì)血小板減少癥的作用 花生紅衣含有豐富的甘油酯和甾醇酯，對(duì)抗纖維蛋白的溶解、縮短凝血時(shí)間、減緩出血、改善凝血因子的缺陷而增加凝血因子的水平，增加血小板數(shù)量，促進(jìn)骨髓造血功能，所以對(duì)各種出血及出血引起的貧血、再生障礙性貧血等疾病有明顯效果?；ㄉt衣中的生物類(lèi)黃酮絡(luò)合物與紅棗中的多糖類(lèi)化合物共同交互作用，可以調(diào)節(jié)骨髓造血機(jī)能，提高機(jī)體免疫力。

花生紅衣的止血成效可能與血小板生成有相關(guān)性，能加速巨核細(xì)胞促血小板的形成，但不影響造血干細(xì)胞向巨核細(xì)胞的發(fā)育。還可以提高脾臟指數(shù)，保護(hù)脾臟，提高免疫力。急性、慢性特發(fā)性血小板減少性紫癜（ITP）血清中IL-6、IL-17、IL-18均高于對(duì)照組［20］，而花生紅衣可降低血液中IL-6、IL-1β和TNF-α的含量［16］，這一機(jī)制可抑制炎癥，也可能具有緩解血小板下降的作用?；ㄉ绿崛∫郝?lián)合藥物治療能夠提高ITP患者的療效［21］?；ㄉt衣治療血小板減少癥與重組人IL-11有相似的效果，花生衣水煎劑聯(lián)合重組人IL-11可降低血小板減少癥引起血小板下降的幅度、減輕TP（紫杉醇+卡鉑）化療方案對(duì)血小板的抑制程度，可在一定程度上協(xié)助升血小板治療。

3 總 結(jié)

花生在我國(guó)種植面積遼闊、產(chǎn)量較高，是主要的油料作物之一。但由于缺少深度開(kāi)發(fā)，幾乎所有的花生紅衣和莖葉都被丟棄，利用率低下。因此對(duì)花生紅衣和莖葉進(jìn)行多層次、多角度開(kāi)發(fā)，并在醫(yī)藥等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛探索，不僅可以變廢為寶，促進(jìn)資源可持續(xù)利用的綠色模式；還可以綜合提高花生資源的利用價(jià)值，為花生產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造額外的經(jīng)濟(jì)效益。