【希望之聲2022年9月18日】（編輯：郭強）花青素又稱花色素，是由花色苷水解產生的有顏色的苷元，且在不同pH值條件下呈現不同的顏色，是果實、花卉中的主要呈色成分。在天然植物中，天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素6種花青素最常見。花青素的結構不穩定，在自然界中通常以花色苷的形式存在，很少有遊離的花色素存在。花青素類化合物作為天然抗氧化劑在自然界中廣泛存在，營養價值高，資源豐富，具有抗氧化、抗腫瘤、改善視力、保護心血管、調節血糖、抗菌、抗炎、調節免疫等多種生物活性，在食品、醫藥等領域有巨大的發展潛力。本文總結了花青素類成分的藥理作用，為花青素的深入研究提供參考。
1 抗氧化
抗氧化活性是花青素最顯著的生物活性。研究表明，無刺黑莓、藍莓、蔓越莓、樹莓和草莓果汁中的花青素對超氧陰離子自由基、過氧化氫、羥自由基和單線態氧均具有較強的抗氧化活性。大興安嶺野生藍莓花青素對HepG2細胞內活性氧自由基的最大清除率為37%，具有良好的抗氧化活性。研究表明，花青素能夠有效清除DPPH自由基、羥自由基。
通過藍莓花青素對超氧自由基、羥基自由基和DPPH自由基清除能力進行體外抗氧化活性的評價，結果表明藍莓花青素具有顯著的抗氧化活性。在不同酒精度下發酵藍莓酒時所得藍莓花青素的清除自由基能力不同。花青素的自由基清除能力明顯強於維生素C和維生素E。小鼠ig藍莓花青素150、300、450 mg/kg，30 d后發現藍莓花青素可使小鼠體內總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活力增加，丙二醛則明顯減少，說明藍莓花青素可以通過提高小鼠機體內抗氧化酶的活力清除機體中的過氧化物，從而表現出顯著的抗氧化能力。花青素提取液對二價鐵離子有很好的抗氧化作用。
研究表明，花青素的抗氧化活性主要由花青素的多酚結構決定，其發揮抗氧化能力的主要結構是羥基，羥基的數量和位置決定了它的抗氧化能力。花青素通過為自由基提供電子、氫以減少氧化加合物的形成、增加細胞對氧自由基的吸收量、增強天然抗氧化酶的活性、與蛋白結合參与細胞信號通路、基因表達發揮顯著的抗氧化活性。
2 抗腫瘤
紫甘薯花色苷800 μg/mL對人肝癌細胞HepG2的抑制率高達80%。黑樹莓花青素可有效抑制亞硝基甲基苄胺誘導的大鼠食管瘤的產生。餵食富含花青素的酸櫻桃提取物19周的腸癌小鼠，其小腸近端和中間1/3的腫瘤顯著減少，但小腸遠端的腫瘤減少不明顯。將2 mg富含花青素和鞣質的石榴提取物局部應用於cd-1小鼠的皮膚，顯著抑制了12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯（TPA）介導的皮膚水腫和增生、鳥氨酸脫羧酶活性，抑制TPA誘導的細胞外信號調節激酶1/2（ERK1/2）、p38和應激活化蛋白激酶1/2（JNK1/2）的磷酸化，以及核因子κB（NF-κB）和IκB激酶α（IKKα）的活化和κBα的磷酸化和降解，從而使由熱塑性塑料引起的皮膚腫瘤發病率和腫瘤多樣性顯著降低。
口服管飼法給予小鼠黑米花青素，能顯著抑制sc C57BL/6雄性小鼠的路易斯肺癌細胞的生長。研究表明，花青素對乳腺癌細胞和結直腸癌細胞有明顯的抑制作用。藍莓花青素能抑制人前列腺癌細胞DU145基質金屬蛋白酶活性，從而抑制腫瘤細胞的轉移。花青素通過影響纖溶酶原激活，從而抑制膠質母細胞瘤細胞遷移。
花青素有顯著的體外抑制癌細胞增殖作用，通過影響細胞周期調節蛋白阻斷細胞周期各階段的能力抑制細胞增殖。研究表明，野櫻莓花青素可使人結腸癌細胞的G1/G0和G2/M期出現阻塞，且細胞周期停滯與p21WAF1和p27KIP1基因的表達增加以及細胞周期蛋白A、B基因的表達減少同時發生。用花青素處理癌細胞可導致癌細胞線粒體膜電位、細胞色素c胱天蛋白酶依賴性抗凋亡和促凋亡蛋白的釋放和調節。花色苷通過調節癌細胞中FAS和FASL的表達誘導細胞凋亡。
3 改善視力
花青素能刺激蛙桿外段視紫紅質的再生，還能抑制負性晶狀體誘導的雞近視模型的眼軸和眼長延長。研究表明，黑加侖花色苷能引起劑量相關性的暗適應閾值降低，同時發現攝入黑加侖花青素能顯著改善視疲勞癥狀。花青素能有效防止眼睛晶狀體的蛋白質氧化、晶狀體渾濁，還能預防白內障。藍莓花青素可以改善線粒體的功能，影響血紅素氧化酶-1的表達，從而抑制視網膜色素上皮細胞中血管內皮生長因子過表達，降低新生血管性黃斑變性的風險。
4 保護心血管
藍莓花青素可以阻止膠原、花生稀酸等引起的血小管凝固，預防血栓形成。14名老年受試者連續7 d服用紐西蘭黑醋栗提取物膠囊，結果表明短期攝入黑加侖花青素可降低老年受試者的中心動脈僵硬度和中心血壓，有利於維持或改善心血管健康。花青素通過抑制活性氧（ROS）/p-JNK/Bcl-2途徑誘導心肌抵抗缺血損傷的狀態。在代謝綜合徵人群中，補充花青素通過改善心臟代謝危險因素和降低血栓形成性而發揮抗動脈粥樣硬化作用。葡萄花青素通過抑制磷酸二酯酶-5活性舒張血管，降低心血管疾病的風險。
5 調節血糖
研究表明，花青素對2型糖尿病患者的血糖有良好的控制效果。糖尿病小鼠ig 100、200、400 mg/kg黑豆皮提取物連續28 d，結果表明黑豆皮花青素可顯著增加糖尿病小鼠肝臟和肌肉中的糖原含量，並顯著降低糖尿病小鼠的胰島素抵抗。黑米花青素可劑量相關性地降低血糖，增加骨密度，同時降低血清骨轉換指標。
6 抗菌
紫甘薯花青素、藍莓花青素對大腸桿菌均有顯著的抑制作用。黑豆皮花青素對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌均有顯著的抑制作用。紫胡蘿蔔花青素對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌有較強的抑制作用，但對枯草芽孢桿菌、變形桿菌、表皮葡萄球菌、傷寒桿菌的抑菌作用較弱，對糞鏈球菌抑菌作用較差。胭脂蘿蔔花青素對不同菌種的抑制效果不同，抑制效果為枯草芽孢桿菌＞大腸桿菌＞白色念珠菌＞金黃色葡萄球菌＞鼠傷寒沙門氏菌＞黑麴黴。
7 抗炎
花色苷通過減少核因子κBα降解抑製劑以及磷酸化細胞外信號調節激酶c-Jun來抑制NF-κB的核轉移普通–末端激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶和Akt，提示花色苷可能為治療伴有小膠質細胞活化的炎症和神經退行性疾病提供了巨大的治療潛力。藍莓花青素可顯著抑制典型細胞因子的釋放、相對炎症基因和蛋白表達水平。飛燕草花青素可抑制MEK1/2的磷酸化以及ERK1/2上游的酶，使MEK/ERK表達下調。
花色苷抑制幽門螺桿菌誘導的誘導型一氧化氮合酶和環氧化酶-2基因的表達，並抑制白細胞介素8（IL-8）的產生，提示花青素可能對幽門螺桿菌感染的胃上皮細胞具有抗炎作用。小鼠ig金葉女貞花青素90 mg/kg，連續7 d，發現金葉女貞花青素具有鎮痛作用，其機制可能與提高小鼠抗氧化能力，增強血清SOD活性，減少NO和炎性因子PGE2的生成有關。紫甘薯花青素可抑制炎症相關蛋白的表達，從而達到抗炎作用。黑樹莓花青素可顯著抑制ICAM-1、VCAM-1基因和蛋白表達。
8 調節免疫
花青素可通過抑制肥大細胞的脫顆粒，抑制組胺、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-6等炎症介質釋放以及抑制細胞內鈣攝入達到抗過敏作用。小鼠ig黑豆花青素50、100、200 mg/kg，連續30 d，發現黑豆花青素可顯著提高小鼠胸腺係數和脾臟係數，提高血清抗體水平，提高巨噬細胞的吞噬功能，並表現出一定的劑量相關關係，表明黑豆花青素具有一定的免疫增強作用。
9 其他
研究表明，花青素具有保肝作用。老齡大鼠ig藍莓提取物，連續30 d，發現藍莓花青素可改善老齡大鼠機體氧化應激狀態，且具有較好的保肝作用，其機制可能與增強抗氧化能力、抑制肝細胞凋亡有關。花青素能防止鎘引起的肝細胞皺縮、核質外流和炎症浸潤等，其保護機製為清除自由基、提高機體的抗氧化能力；抑制NO等炎症因子的產生；螯合金屬離子Cd2+，抑制肝臟中鎘的蓄積，緩解肝損傷。中國野生藍莓總花青素對於非酒精性脂肪肝、酒精性脂肪肝和氯化鎘造成的肝損傷有較好的活性。
花青素靶向作用於TLR4/NF-κB、ROS/JNK和NF-κB/BACE1途徑，消除了腸道生物失調誘導的炎症因子介導的神經炎症和阿爾茨海默病。研究表明，花青素能夠調節膽鹼能神經傳遞，恢復Na+, K+-ATPase和Ca2+-ATPase的活性，還能防止東莨菪鹼引起的記憶障礙。小鼠ig藍莓提取物10、20 mg/kg，連續21 d，發現藍莓提取物可顯著改善D-半乳糖對小鼠記憶力減退、衰老的影響。大鼠ig凍干漿果，連續30 d，短期記憶明顯增強，表明凍干漿果花青素可明顯改善老年痴獃導致的短期記憶失常。花青素還能在改善大鼠的空間記憶能力的同時保護海馬細胞免受β-澱粉樣蛋白毒性。
研究表明，花青素可以調節人體血脂水平，治療動脈粥樣硬化。花青素通過抑制脂質在肝臟中的合成能夠明顯地抑制脂肪在體內的積累，將藍莓花青素混合到高脂食物中餵養小鼠，發現花青素能夠明顯地抑制體質量的增加和體內脂肪的積累。矢車菊素-3-O-富含半乳糖苷通過降低CCAAT轉錄因子或增強子結合蛋白α、過氧化物酶體增殖物激活受體γ、ATP-檸檬酸裂解酶等蛋白的表達來抑制脂肪生成。花青素還可通過調節腸道菌群，激活AMPK信號通路減少脂肪的生成。花青素可通過降低三酰甘油含量和過氧化物酶體增殖物激活受體γ蛋白的表達減少體質量增加。
有研究表明，花青素具有抗突變活性。馬鈴薯花青素有抗突變活性。用紫外照射注入越橘花青素的大鼠，結果越橘花青素明顯提高了大鼠的胸腺和脾臟指數，降低了細胞的微核率，因此認為越橘花青素對紫外輻射有保護作用。
有寒性體質的女性攝入野櫻莓花青素后，血漿中去甲腎上腺素水平顯著升高，這表明野櫻莓花青素可改善寒性體質的健康女性的體溫調節。研究表明，花青素可通過抑制細胞色素釋放，下調caspase-3、caspase-9和Bax的基因轉錄和蛋白質表達，對細胞的凋亡起到保護作用。
10 結語
近年來對天然色素的研究日漸活躍，用天然色素代替合成色素已經成為了一種趨勢。花青素作為一種天然色素，具有不良反應小、生物活性多樣的特點，不僅擁有豐富的營養成分，還有廣泛的藥用價值，在藥品生產開發領域擁有良好的發展前景，可應用於多種疾病治療新葯的研發，具有重要的研究意義。大量研究已經表明，花青素具有抗氧化、抗腫瘤、改善視力、抗炎、抗菌等有益的生物活性。但由於花青素的結構複雜，穩定性差，因此目前對於花青素生物活性的作用機制、構效關係的研究相對薄弱，還需要進行更深入的探索研究。
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原文鏈接：花青素類成分藥理作用的研究進展