2009年11月襄樊学院学报Nov.,2009 第30卷第11期Journal of Xiangfan University V ol.30 No.11葡萄籽原花青素的生物学功能及在运动中的应用李 炜(襄樊学院教育学院，湖北襄樊 441053)摘要：研究总结葡萄籽原花青素的多种生物学功能，探讨其应用在运动中所产生的功效，尤其在抑制自由基的生成，抗氧化、抗疲劳等方面的作用. 研究证明葡萄籽原花青素能在运动中抗疲劳、提高运动能力. 说明其较适合作为运动营养补剂进行利用.关键词：葡萄籽原花青素；抗氧化；运动能力；运动营养补剂中图分类号：G804.7 文献标志码：A 文章编号：1009-2584(2009)11-0035-04葡萄籽原花青素(grape seed proanthoeyanidins--GSP)是从葡萄籽中提取出的生物类黄酮，占葡萄籽提取物(GSE)的85%，是一类低聚原花青素(OPC)，易溶于水和醇中，分子中具有多电子的羟基部分，8个酚羟基，为氢原子的供体，且芳环上的共轭双键使电子在分子中得到稳定. 正是分子结构特点，使其具有良好的清除自由基和抗氧化的活性，其抗氧化能力是维生素C的20倍、维生素E的5O倍. 而许多研究表明葡萄籽原花青素是清除自由基的最强的抗氧化剂，具有广泛的细胞保护作用，能延缓细胞的衰老. 鉴此本文就葡萄籽原花青素的生物学功能与对运动能力的作用进行综述，通过将葡萄籽原花青素作为一种运动营养补剂，对其在提高运动能力方面进行了初步探讨.1 主要生物学功能1.1 抗氧化自由基是含有一个不成对电子的原子团，生物体系主要遇到的是氧自由基，正常氧原子具有4对电子，机体的正常代谢可使原子失去一个电子，这样就形成了氧自由基，氧自由基主要通过抢夺其他分子包括蛋白质、糖类、脂类以及脱氧核糖核酸(DNA)上的电子而使自己配对，使自己形成稳定的物质，在化学中，这种现象称为“氧化” [1]. 在这个过程中会产生更多的自由基，引发链式破坏，造成细胞膜被侵蚀，细胞完整性丧失等，被认为是引起衰老的根源，往往为癌症及其他各种退变性疾病打开了方便之门. 而这种自由基破坏是生命个体不可避免的，因为我们本身生活在一个富含氧、辐射尤其是活性氧的环境中.葡萄籽原花青素分子结构中有多电子的羟基部分，是优良的氢或中子的给予体，因此葡萄籽提取物有较强的抗氧化活性，对氧自由基有很强的消除能力. 研究表明葡萄籽原花青素可增强机体组织抗氧化酶系统的能力，从而增强抗氧化能力，减少过氧化脂质的生成. 葡萄籽原花青素可对氧化损伤起到保护作用，且保护作用优于许多其它抗氧化剂[2]. Bagchi[3]进行的一项小鼠研究证明葡萄籽能比Vc、Ve和β-胡萝卜素更好的保护组织免受氧化的影响. 即使在浓度很低的情况下，葡萄籽原花青素也能有效的清除自由基. 葡萄籽原花青素能够还原维生素E自由基而使维生素E再生，减少细胞内维生素E的损耗，提高机体总体抗氧化能力.1.2 保护心血管系统1) 缺血再灌注时产生的氧自由基可使心肌受损伤和抗氧化系统功能的降低，造成室性心动过速或者室性纤维颤动性缺血型心脏病. 研究表明GSP直接清除过氧自由基和羟基、减轻脂质过氧化反应及其有害代谢产物对心肌细胞膜的损害、减少缺血一再灌注过程中的氧化应激的作用、维持细胞膜的正常通透性、减少心肌酶肌酸激酶的释放(组织破坏的标志物释放)等，对心肌缺血一再灌注损伤具有保护作用[4].2) 氧化的低密度脂蛋白(LDL)破坏血管壁细胞，导致炎症、平滑肌细胞增殖和凝血，所有这些都会造成收稿日期：2009-09-29作者简介：李炜(1976— ), 男, 湖北襄樊人, 襄樊学院教育学院讲师.第30卷第11期襄樊学院学报 2009年第11期动脉硬化. 马亚兵[4]等对雄性新西兰兔的动物实验显示：葡萄籽原花青素可以有效地降低低密度脂蛋白和胆固醇水平，提高血管抵抗力，防止局部缺血再灌注损伤，降低毛细血管渗透性，预防血栓的形成，有助于预防动脉硬化等疾病的发生. 该作用的发挥与其调节血脂、抗LDL氧化修饰有关，并能改善胰岛素抵抗. 1.3 降血脂血清胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)和肝脏TC、TG水平是反映机体脂质代谢的常用指标. 实验表明[5]葡萄籽提取物原花青素具有降低血清TC、TG、LDL-C、肝脏胆固醇、甘油三酯的作用，而且能增加高脂大鼠血清乳酸活性，有助于加速胆固醇逆向转运，促进胆固醇的肝脏代谢. 于红霞等[6]实验证实：在进食高脂膳食的同时加饲葡萄籽提取物的小鼠，其血清TG、TC升高幅度较未加葡萄籽提取物组明显减小. 由此为葡萄籽原花青素对人群降低血清脂质提供了证据.1.4 降低血糖无论是Ⅰ型还是Ⅱ型糖尿病，高血糖是其典型特征，降低血糖能延缓糖尿病并发症的出现. 胰岛素是降低血糖的最有效的物质. 梁佳琦等[7]对Ⅱ型糖尿病大鼠的实验证明原花青素具有的胰岛素样作用，通过其氧化还原状态的改变影响胰岛素信号系统中胞内某些介质的功能状态，进而促进肝细胞摄取葡萄糖，增加肝糖原的合成，降低血糖浓度而起到抗高血糖的作用，但其本身并不具备直接降血糖的作用. 其是否能诱导胰岛素基因表达增加尚不明确.1.5 抗辐射自由基学说是辐射损伤的基础理论，机体受辐照后可产生内源性自由基，引发脂质过氧化等损伤. 而葡萄籽原花青素具有清除自由基，抑制氧化损伤的功效. 钟进义[8]将荷S180肉瘤小鼠分别给予60Co局部照射、口服葡萄籽原花青素和局部照射加口服葡萄籽原花青素的不同方法处理，接种瘤细胞后12天，检测动物的瘤重、白细胞计数、脾淋巴细胞转化率等指标. 结果表明，对照组瘤重高于其它各组，照射加口服高剂量葡萄籽原花青素的肿瘤抑制率高于单纯照射组和单纯口服葡萄籽原花青素组；单纯照射组的白细胞计数低于其它各组，表明葡萄籽原花青素有较好的抗辐射生物活性.1.6 抗癌症国外许多研究证实，葡萄籽提取物“杀死”癌细胞，抑制人乳腺癌、肺癌、胃癌和骨髓白血病的有效率达73％. 实验[9]表明葡萄籽原花青素主要抑制肿瘤生长，降低肿瘤发生率，减少肿瘤数量，缩小肿瘤体积. 同时它促进正常细胞生长，是通过增强机体本身存在的抗肿瘤系统，抑制促肿瘤生长系统以及诱导抑癌基因的表达，促进肿瘤细胞的凋亡等机制发挥抗肿瘤作用.1.7 抗炎、抗过敏作用葡萄籽原花青素的抗氧化活性使其可抑制组织胺、5-羟色胺、前列腺素等炎症因子的合成和释放，抑制嗜碱细胞和肥大细胞释放过敏颗粒，从而有效地改善皮肤过敏症状及过敏性哮喘症状. 此外葡萄籽原花青素还可抑制组胺脱氢酶的活性，限制透明质酸酶的作用，因而对各种关节炎、胃及十二指肠溃疡效果显著. 其抗炎机理和清除氧自由基、抗脂质过氧化和减少细胞因子的生成有关[10].1.8 抗衰老作用Herman自由基衰老理论[11]认为，机体衰老是由于自由基随机破坏性作用，自由基引发脂质过氧化造成对生物膜损伤，使生命大分子交联聚合、脂褐素累积，破坏或减少器官组织细胞，降低免疫功能，造成机体衰老. 实验[12]证明葡萄籽原花青素具有良好的抗氧化功能，能在一定程度上延缓由于注射D-半乳糖所引起的小鼠体内的拟衰老变化，其延缓衰老的功效可能是通过清除体内自由基而实现的.1.9 皮肤保健和美容皮肤部分衰老过程是由于被弹性蛋白酶降解，这个过程释放出很多引起炎症的物质. 葡萄籽原花青素特异性地阻止弹性蛋白酶，维护胶原的合成、协助机体保护胶原蛋白、改善皮肤的弹性和循环，从而减少或避免皱纹的产生. 还可以抑制酪氨酸酶的活性，将黑色素还原，使色素褪色，抑制脂褐素和老年斑的形成，可与维生素Ｃ、维生素E起协同效应，具有美白防晒功能. 另外还具有保湿等作用[13].葡萄籽原花青素作为一种强抗氧化剂还具有保护视力、抗病毒、抗菌的作用.2 提高运动能力的作用在正常生理情况下，机体内存在着一定量的自由基，浓度维持在一个有利无害的、生理性低水平. 机36李 炜：葡萄籽原花青素的生物学功能及在运动中的应用体内也存在抗氧化酶类及非酶促类抗氧化剂两类对自由基的清除系统. 抗氧化酶类主要有超氧化歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、还原型谷胱甘肽(GSH)，酶促反应类的抗氧化剂主要有维生素C、维生素E和一些有抗氧化剂成分的中草药类. 当机体自由基的清除与平衡被打破时，这些自由基便开始攻击机体生物大分子，破坏机体细胞和组织以及生物膜系统，引起生物膜发生脂质过氧化反应(丙二醛MDA是脂质过氧化作用的最终分解产物)，导致蛋白质变性、线粒体功能障碍等等. 众多研究证明[14]：大强度和急性运动后，会使体内各组织产生大量的自由基，并且验证了运动能力下降与自由基的产生成正相关，机制如下：自由基攻击线粒体膜，能使线粒体呼吸链产生ATP的功能降低，从而使细胞的能量生成发生障碍，影响肌纤维的收缩功能；大强度或长时间运动还可以引起心肌细胞超微结构及功能的改变，运动负荷超过了心脏的代偿能力，从而发生血液循环障碍，心肌缺血、缺氧、心功能降低，并且随着缺血后灌注，将产生大量氧自由基，致使心肌损伤更为严重；大强度或长时间运动后产生大量自由基通过抑制肌细胞Ca离子通道开放，降低肌细胞对Ca离子敏感性，改变肌质网对Ca离子的调节造成骨骼肌收缩力降低还造成肌肉等组织的损伤. 从以上可以看出，清除运动中的自由基是提高运动能力的重要因素，葡萄籽原花青素是一种高效的生物抗氧化剂，从理论上来说能消除体内因运动而产生的过量自由基，从而减少运动损伤、延缓疲劳的发生或有助于运动后疲劳的消除. 具体机制如下：2.1 葡萄籽原花青素在运动中清除自由基2.1.1 提高抗氧化酶类活性丰佃娟[15]研究中青年人服用葡萄籽原花青素30天后，人体内SOD和GSH-Px活性比食用前及未食用显著提高；跆拳道运动员在大运动量训练后未食用者血中抗氧化酶活性比训练前显著降低，食用者血中GSH-Px的活性比训练前有显著提高[16]；对力竭运动小鼠的实验研究中发现：给药组的游泳时间明显高于对照组，肝脏组织中SOD、T-AOC的活性均高于对照组. 同时给药组总抗氧化水平一直维持在较高水平[17]. 以上研究表明葡萄籽提取物能增强机体抗氧化酶活性，从而从整体上提高机体的抗氧化水平.2.1.2 减少氧化脂质代谢产物MDA丙二醛(MDA)是自由基攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸而引发的脂质过氧化作用的最终分解产物，是反映脂质过氧化程度的最明显指标. 通过补充葡萄籽提取物发现人体血中MDA较试食前含量降低[14]，跆拳道运动员在大运动量训练后未食用的比训练前显著升高，食用者血中MDA较训练前无显著变化[16]. 对力竭运动小鼠的研究中发现葡萄籽提取物明显降低大鼠血清和心肌、肝脏、脑、肾脏、骨骼肌各组织的MDA 活性，MDA含量在运动后2小时显著低于运动对照组[18]，表明葡萄籽提取物能降低体内脂质过氧化水平，减少自由基对细胞膜的伤害，维持膜的完整性，保护膜系统的完整性，减轻运动对机体的氧化损伤，增进损伤组织修复.2.1.3 还原再生氧化型抗氧剂葡萄籽原花青素能够保护和稳定维生素C，并有助于维生素C的吸收，还原维生素E自由基而使维生素E再生，从而减少细胞内维生素E的损耗. 同时对维生素E的抗氧化作用具有明显的协同增强作用. 维持机体正常的抗氧剂水平，共同发挥生物抗氧化作用.2.2 葡萄籽原花青素与运动代谢1) 剧烈运动时机体对能量的需求增加，由于有氧代谢能力不足，需通过无氧酵解提供能量，同时产生大量乳酸，使肌组织中H+离子浓度升高，pH降低，引起一系列生化反应，导致疲劳的产生. 在剧烈运动中，避免由于pH下降造成的肌肉疲劳. 需要向肌组织提供更多的氧，加强有氧代谢供能，减少乳酸产生，同时加速乳酸的清除. 这对延缓运动性疲劳的发生和加速疲劳的消除有积极作用. 实验[19]证明原花青素能降低疲劳小鼠血乳酸，增加红细胞中血红蛋白(Hb) 含量. 血红蛋白是血液中运输O2和CO2的主要分子，血红蛋白含量增高既有利于O2氧的运输供给，还能及时将肌组织中产生的CO2转运到肺排出，避免了由于pH下降造成的肌肉疲劳.2) 糖原是运动中最重要的能源物质，体内糖原的水平与耐久力密切相关，糖原储备明显影响运动能力，糖原贮备的提高有利于机体耐力速度的提高，肌糖原储备越多，运动时间越长. 实验[20]证明给予小鼠原花青素后，可以使体内糖原含量增加，可动用的糖原增加，运动后肝糖原含量下降程度低于对照组，耐力增37第30卷第11期襄樊学院学报 2009年第11期加，游泳时间显著延长，显示了葡萄籽提取物抗疲劳作用.2.3 葡萄籽原花青素与耐缺氧常压耐缺氧实验[21]结果显示，一定剂量的含原花青素明显延长小鼠常压耐缺氧时间，延长急性脑缺血性缺氧小鼠喘气时间. 其机理可能为原花青素具有强力抗氧化和抗过敏功能，能穿越血脑屏障，保护脑神经不被氧化，能稳定脑组织功能，保护大脑不受有害化学物质和毒素的伤害. 表明原花青素提取物具有提高缺氧耐受力功能作用.3 结语葡萄籽原花青素作为一种新型抗氧化剂，能有效清除机体内自由基的产生，降低氧化反应，从而有效保护机体组织不受损伤，减少疾病的发生，表明葡萄籽原花青素有多种生物学保护功能. 应用于运动中时，证明葡萄籽原花青素能有效清除运动中体内产生的自由基，改善运动代谢、提高耐缺氧能力，表明葡萄籽原花青素具有抗疲劳、提高运动能力的功效. 鉴于葡萄籽原花青素优越的功能和廉价的来源，可以将其作为一种运动营养补剂加以利用，具有一定的应用价值. 总之，希望通过更多的研究工作，更加全面地了解葡萄籽原花青素在生物体内功效作用，使其为运动训练和大众健身服务.参考文献：[1] 冯炜权. 运动生物化学研究进展[M]. 北京: 北京体育大学出版社, 2006.[2] BAGCHI D, BAGCHI M, STOHS S I, et a1. 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The effects in the application, especially in repressing the free radical bom, anti-oxidization and anti-tiredness. It is found that GSP can fight against tiredness and improve the ability to move. It can be used as sport nourishment supplement. Key words: Grape seed proanthoeyanidins; Anti-oxisidization; Ability to move ; Sport nourishment supplement(责任编辑：徐 杰) 38。
