Proanthocyanidins多靶点抗菌抗氧化及体内生物活性的研究

Proanthocyanidins (T7883)，CAS: nan 是一类由黄烷-3-醇单元组成的低聚多酚，作用靶标覆盖细菌与真菌，符合其被归入抗菌与抗真菌通路。其机制以界面作用为核心：在细菌中，Proanthocyanidins 通过酚羟基与芳环介导的氢键和π–π相互作用，与细胞包膜大分子（如黏附素、胞外酶、脂多糖、磷壁酸）形成复合体，从而削弱菌毛/非菌毛黏附并抑制生物被膜早期定植；同时扰动膜的有序性与通透性，引发离子渗漏与质子动力势下降；并通过螯合铁等金属辅因子限制氧化还原酶活性与代谢通量。上述原发效应汇入典型微生物通路：细菌的包膜应激与氧化应激程序（如 OxyR/SoxRS），以及调控胞外聚合物装配与表面附着的生物被膜网络[1,2]。在真菌中，Proanthocyanidins 与富含麦角固醇的膜相互作用以改变流动性与屏障功能，并与细胞壁多糖（β-葡聚糖、几丁质）结合以扰乱壁层结构；由此触发的壁完整性通路（MAPK 介导）虽可诱导代偿性重塑，但常伴随黏附降低、菌丝发育受抑与被膜成熟受限。

其对通路的调控依赖关键化学特征：较高聚合度与特定链间连接提高与蛋白/多糖的多价结合，从而放大抗黏附与抗被膜效应。Proanthocyanidins 亦具供电子能力，可清除活性氧；该抗氧化特性使其在生化与细胞模型中用作调控氧化还原张力的工具。在微生物体系中，抗氧化与金属螯合共同塑造胞内氧化还原态，间接影响应激信号与外排相关节点；而在真核细胞培养中，同一特性被用于探究癌相关信号中氧化还原对存活、增殖与死亡程序的门控作用。

在研究应用上，Proanthocyanidins 常用于：(i) 解剖细菌/真菌表面识别与黏附，可在细胞黏附与流动室实验中量化黏附素-配体阻断；(ii) 评估生物被膜起始与成熟，通过基质生物量、结构与转录报告衡量网络响应；(iii) 监测包膜/细胞壁应激信号，结合报告系统与磷酸化 MAPK 读出；(iv) 研究氧化还原生物学，使用化学与细胞 ROS 成像平台。其对膜、细胞壁与胞外基质交界面的多靶点作用，使之成为比较不同细菌与真菌模型的天然产物探针；而其抗氧化能力亦支撑在癌相关氧化还原信号研究中的广泛用途[1,2]。

Proanthocyanidins (T7883) 显示出预防性抗肥胖作用，研究指出富含该成分的葡萄籽来源制剂在低剂量下即具有效果。在高脂饮食雌性Wistar大鼠中，30 mg/kg 体重/天连续15周可显著降低体重增加；在高脂饮食雄性Sprague Dawley大鼠中，100–300 mg/kg 则对体重增长具有保护效应。在诱导性肥胖大鼠中，Proanthocyanidins 可下调成熟脂肪细胞标志基因，且在50 mg/kg 体重/天时作用更强。除体重相关结果外，Proanthocyanidins 还在250 mg/kg、连续8周条件下，使用以二聚体、三聚体与四聚体为主的制备物，预防了长期高血糖相关的膀胱功能障碍。在代谢结局方面，Proanthocyanidins 于高脂饮食雄性Zucker大鼠中以375 mg/kg 使血糖降低14%。使用纯度为96.64%的制备物，可显著提高正常胰岛素含量、提升β细胞功能评分，并部分逆转异常口服葡萄糖耐量。与此同时，纯度为89%的制备物在100 mg/kg 条件下，使HOMA与QUICKI指数所示的胰岛素敏感性升高，并较高脂饮食对照降低血糖。研究亦提出其可能通过降低内质网氧化应激来减轻β细胞功能障碍。[3]

▲ 材料理化性质表征。(a) BBR、OPCs、SBO 及 SBO@TTO 复合载体的 FT-IR 红外光谱；(b) X 射线衍射（XRD）图谱；(c) SBO@TTO 的氮气吸附 - 脱附等温曲线；(d) SBO 与 SBO@TTO 的 XPS 全谱分析；(e) 各组粒径分布统计；(f) BBR、OPCs、SBO 的 Zeta 电位测定结果。

Proanthocyanidins (T7883) 在本研究的包装体系中通过与小檗碱协同构建自组装纳米颗粒并用于淀粉膜内，制备步骤明确采用了小檗碱与寡聚Proanthocyanidins。于膜内环境中，Proanthocyanidins 表现出随pH变化而显著的颜色响应，并与其分子结构转变直接相关：在酸性条件（pH 3）下，作者将膜呈现的明显“pistac”色归因于寡聚Proanthocyanidins 生成的黄烷鎓阳离子；在中性条件（pH 7）下，寡聚Proanthocyanidins 自身的蓝紫色调与小檗碱的黄色共同作用，使膜呈棕色；在碱性条件（pH 11）下，Proanthocyanidins 逐步转化为醌型碱、假碱或查尔酮结构，导致共轭体系改变并出现吸收峰红移，外观呈深棕色。上述结果将Proanthocyanidins 在酸、中性与碱性环境中的具体结构演变（黄烷鎓形成、内在蓝紫色、以及向醌型碱/假碱/查尔酮的转化）与膜体的可视化颜色变化相对应，清晰展示了其在该体系中实现pH响应显色的作用机理与表现。[4]

▲ 总酚含量、总原花青素含量与 DPPH 自由基清除活性的 Spearman 相关性分析。(A) 总酚含量（TPC）与 DPPH 清除活性的相关性，Spearman 相关系数 ρ=0.50，P＞0.9999；(B) 总原花青素含量（TPcC）与 DPPH 清除活性的相关性，Spearman 相关系数 ρ=1.00，P＞0.3333。T14、T28、T42 为不同处理组样本。

Proanthocyanidins (T7883) 在牛油果愈伤组织汁液体系中被解析与评估。LC-MS/MS 显示该体系表征的酚性代谢物谱包含 Proanthocyanidins 等主要成分；其中在保留时间 20.9 分钟处，基于 m/z 575 → 417 → 289 → 221 的碎裂特征，作者将一类与 Proanthocyanidins 结构一致的 A 型二聚体作出推断性指认。研究在多个生长阶段测定总原花青素含量（TPcC），结果显示从 T14 到 T42 呈下降趋势（162.78 至 113.74 µg/mL）。与此并行的抗氧化能力评估表明，TPcC 与 DPPH 自由基清除活性之间存在显著的一致性正相关（Spearman’s ρ = 1.00），作者据此指出数据支持 TPcC 与抗氧化能力之间的关联。在研究语境中，文本强调酚类化合物，尤其是 Proanthocyanidins，因其强自由基清除能力而被公认为植物来源材料抗氧化性质的关键贡献者。由此，Proanthocyanidins 在该体系中的检测、A 型二聚体的推断性鉴定，以及 TPcC 与抗氧化活性之间的强相关性，共同指向 Proanthocyanidins 在此体外牛油果愈伤组织体系中对抗氧化能力的关键贡献。[5]

▲ 活性成分 - 靶点 - 通路互作网络图。矩形节点代表潜在活性化合物，菱形节点为核心作用靶点与 5 - 羟色胺能突触信号通路，连线表示化合物与靶点 / 通路之间的潜在调控关联。

本研究对Proanthocyanidins (T7883)与血清素转运体SLC6A4进行了计算机模拟评估。对接结果显示，Proanthocyanidins在SLC6A4位点的评分为−9.5 kcal/mol，提示其在既定口袋中具有良好结合。分子动力学进一步表征了该复合物的构象与稳定性，报告的指标包括：RMSD为4.19 ± 0.72 Å，RMSF为1.79 ± 1.24 Å，回转半径为24.14 ± 0.14 Å，SASA为25629.25 ± 474.52 Å，平均氢键数为237.95 ± 11.96，综合反映了结合体系的构象波动性、紧致度、溶剂暴露与键合作用特征。氢键分析显示，Proanthocyanidins与SLC6A4形成了更多的氢键，其中包含与TYR95的相互作用，该残基与血清素在转运体中的取向有关。此外，研究指出候选代谢物可嵌入SLC6A4的结合位点并限制其构象运动，这与受体稳定化及更持久的抑制效应相一致。上述证据共同表明，Proanthocyanidins能够直接与SLC6A4结合，并通过对接与分子动力学数据量化呈现其结合强度、氢键参与以及复合物的结构动力学特征。[6]

Proanthocyanidins 主要通过酚羟基与芳环介导的氢键及π–π相互作用，与细菌和真菌细胞包膜组分结合，破坏细胞黏附、生物被膜形成及膜结构完整性，同时通过螯合金属辅因子调控氧化还原酶活性。文献显示其具备预防性抗肥胖、代谢改善、强抗氧化活性、pH响应性结构转变及对神经递质转运体的直接结合能力，广泛应用于动物模型、生物材料和分子药理学研究。未来应聚焦于优化制剂以应用于代谢及感染性疾病治疗，开发智能响应材料，以及深入探讨其在氧化还原信号与神经药理中的作用机制，以充分发挥其临床价值。

Q1: Proanthocyanidins 主要通过什么机制发挥抗菌抗真菌作用？

A1: Proanthocyanidins 通过酚羟基与芳环介导的氢键和π–π相互作用，与细菌和真菌细胞包膜大分子形成复合体，破坏黏附和生物被膜形成，扰动膜通透性，并螯合金属辅因子抑制氧化还原酶活性。

Q2: 动物模型中报道了哪些Proanthocyanidins的体内生物活性？

A2: Proanthocyanidins 在高脂饮食动物中表现出预防性抗肥胖作用，改善血糖代谢和胰岛素敏感性，并预防长期高血糖相关的膀胱功能障碍。

Q3: Proanthocyanidins 如何实现淀粉基膜的pH响应显色？

A3: Proanthocyanidins 在不同pH环境中发生分子结构转变，酸性条件下形成黄烷鎓阳离子，中性呈蓝紫色，碱性则转化为醌型碱、假碱或查尔酮结构，导致膜体颜色依次变化。

[1] Cowan MM. Plant products as antimicrobial agents. Clin Microbiol Rev. 1999;12(4):564-582.

[2] Howell AB, Reed JD, Krueger CG, Winterbottom R, Cunningham DG, Leahy M. A-type cranberry proanthocyanidins and uropathogenic Escherichia coli anti-adhesion activity. Phytochemistry. 2005;66(18):2281-2291.

[3] Rodríguez-Pérez C, García-Villanova B, Guerra-Hernández E, Verardo V. Grape Seeds Proanthocyanidins: An Overview of In Vivo Bioactivity in Animal Models. Nutrients. 2019;11(10):2435.

[4] Zhang K, Zhu H, Zhang P, He Y, Wang Y. Starch-based intelligent indicator membranes with triple antioxidant activity for fruit preservation via self-assembled berberine-oligomeric proanthocyanidins nanoparticles encapsulating tea tree oil.. Food chemistry: X. 2026;38():104224.

[5] Dalla Costa V, Filippini R. The "Green Gold" May Have a Chance Towards Sustainability: Persea americana In Vitro Callus Cultures.. Biotech (Basel (Switzerland)). 2026;15(3):.

[6] Mooki C, Ayodele O, Sabiu S, Aremu A, Lekhooa M. Therapeutic potential of Leonotis leonurus and Mentha longifolia in depression: insights from network pharmacology and molecular dynamics stimulation-based study.. In silico pharmacology. 2026;14(2):193.