《Journal of Functional Foods》：Muscadine grape component-extracts: antioxidant effects and inhibition of pancreatic cancer cell growth
编辑推荐：
胰腺癌仍是全球最致命的恶性肿瘤之一，其特征为诊断晚、进展迅速且治疗响应有限。这些挑战促使研究人员对整合膳食生物活性成分的补充策略产生更大兴趣，此类成分能够调节氧化应激、炎症及肿瘤相关信号通路。富含多酚的食物，包括浆果、茶和植物药，已被证明能够抑制癌细胞增殖、诱
胰腺癌仍是全球最致命的恶性肿瘤之一，其特征为诊断晚、进展迅速且治疗响应有限。这些挑战促使研究人员对整合膳食生物活性成分的补充策略产生更大兴趣，此类成分能够调节氧化应激、炎症及肿瘤相关信号通路。富含多酚的食物，包括浆果、茶和植物药，已被证明能够抑制癌细胞增殖、诱导细胞凋亡并调控参与肿瘤起始和转移的通路。其化学预防潜力通常归因于抗氧化活性及调节氧化还原敏感性分子靶点的能力。
圆叶葡萄（*Vitis rotundifolia*）独特地富含鞣花酸、白藜芦醇、槲皮素和原花青素等多酚类物质。与其他葡萄品种不同，圆叶葡萄果实具有厚皮和大籽，各部分含有不同的植物化学特征，可能对其生物活性产生差异化影响。已有研究将圆叶葡萄提取物表征为具有抗癌潜力的强效抗氧化剂；然而，各个解剖学组分（果皮、果肉和种子）对这些效应的相对贡献仍未得到明确定义。此外，鞣花酸等关键化合物在这些组织中的分布和稳定性尚未被系统比较。
鉴于胰腺癌的侵袭性以及食品来源多酚作为功能性成分的新兴兴趣，阐明圆叶葡萄各组分的生物活性具有科学和营养学双重意义。本研究考察了红色和白色品种圆叶葡萄果皮、果肉和种子提取物的多酚含量、抗氧化能力及其对MIA PaCa-2胰腺癌细胞的抗增殖效应。
# 圆叶葡萄组分提取物的化学特征与抗胰腺癌活性：从多酚谱到功能食品应用的综合解读
## 一、研究背景与科学问题
胰腺癌是全球预后最差的恶性肿瘤之一，具有发病隐匿、进展迅速和治疗抵抗的临床特征。近年来，膳食来源的生物活性化合物作为癌症化学预防和辅助治疗的潜在资源受到广泛关注。多酚类化合物是一类天然存在于植物性食物中的次生代谢产物，已被证实能够通过清除自由基、调节氧化还原敏感的细胞信号通路、抑制肿瘤细胞增殖和诱导细胞凋亡等多种机制发挥抗癌作用。
圆叶葡萄（*Vitis rotundifolia*）是原产于美国东南部的特色葡萄品种，与其他葡萄种类相比，其果实具有显著增厚的果皮和体积较大的种子。圆叶葡萄富含鞣花酸、白藜芦醇、槲皮素和原花青素等多种多酚类化合物。尽管已有研究报道圆叶葡萄提取物具有抗氧化和抗癌活性，但关于不同解剖学组分——即果皮、果肉和种子——各自对整体生物活性的贡献，尚缺乏系统性比较研究。此外，鞣花酸等关键生物活性化合物在这些组织间的分布规律和化学稳定性也未见系统评估。基于上述研究空白，本研究旨在系统比较红色（Noble）和白色（Carlos）两个酿酒用圆叶葡萄品种的果皮、果肉和种子提取物在多酚含量、抗氧化能力以及对MIA PaCa-2人胰腺癌细胞增殖抑制效应方面的差异，并利用质谱分析明确关键活性成分的分布与稳定性特征。
## 二、研究内容与主要结论
研究人员从佛罗里达农工大学（FAMU）葡萄栽培与小果研究中心的葡萄园采集充分成熟的红（Noble）和白（Carlos）品种圆叶葡萄，手工分离为果皮、果肉和种子三个组分，经冷冻干燥后制备提取物。通过系统比较发现，种子提取物在三个组分中表现出最高的总多酚含量和最强的自由基清除活性，其中白色品种种子提取物（WSE）的多酚含量最高，达到19,834.22 ± 1953.26 mg GAE/L。更重要的是，种子提取物在极低浓度（0.1–0.7 mg/mL）下即能显著抑制MIA PaCa-2胰腺癌细胞的活力，展现出强效的抗增殖特性。质谱分析进一步证实，鞣花酸是种子提取物中含量最丰富且化学稳定性最佳的活性化合物，这为种子提取物优越的生物活性提供了化学物质基础。该研究表明，圆叶葡萄种子是开发功能性食品和营养保健品最具潜力的原料组分。
## 三、主要关键技术方法
本研究采用了多项关键实验技术。（1）**Folin–Ciocalteu比色法**：以没食子酸为标准品建立标准曲线，在765 nm波长下测定各组分提取物的总多酚含量，结果以没食子酸当量（mg GAE/g DW或mg GAE/L）表示。（2）**DPPH自由基清除法**：以2,2-二苯基-1-苦肼基（DPPH）为自由基源，在512 nm波长下测定各提取物的抗氧化能力，以抗坏血酸和儿茶素为阳性参照标准，结果以自由基清除活性百分率（%RSA）表示。（3）**CellROX? Green ROS荧光探针法**：利用荧光显微镜定量检测经红色种子提取物处理后MIA PaCa-2细胞内活性氧（ROS）水平的变化。（4）**吖啶橙/溴化乙锭（AO/EB）双荧光染色法**：通过荧光显微镜区分活细胞（绿色荧光）和死细胞（红色荧光），定量评估提取物对细胞活力的影响。（5）**离子阱质谱分析**：采用Thermo Scientific? Velos Pro?双线性离子阱质谱仪，在50–2000 Da的质量扫描范围内对各组分提取物进行直接输注分析，鉴定并比较鞣花酸等关键多酚化合物的丰度和稳定性。细胞系MIA PaCa-2购自美国典型培养物保藏中心（ATCC）。
## 四、研究结果
### 4.1 总多酚含量与抗氧化能力
通过Folin–Ciocalteu法测定，各组分的总多酚含量存在显著差异（one-way ANOVA, F(5,48) = 114.13, p < 0.0001）。白色种子提取物（WSE）的总多酚含量最高（19,834.22 ± 1953.26 mg GAE/L），红色种子提取物（RSE）次之（17,852.37 ± 5051.05 mg GAE/L），两者无显著差异，但均显著高于果皮和果肉提取物。三个解剖学组分中，多酚含量呈现种子＞果皮＞果肉的层级分布。红色品种果皮和果肉的多酚含量分别高于白色品种的对应组分。DPPH实验显示，种子提取物在所有测试浓度下均表现出显著高于果皮和果肉的抗氧化能力，白色品种的抗氧化活性高于红色品种。各组分的%RSA值普遍处于65%–85%的高水平区间，表明圆叶葡萄各组分均具有稳健的自由基清除能力。值得注意的是，种子提取物的%RSA在高浓度时呈现下降趋势，这可能反映了复杂植物基质中多酚与DPPH自由基之间的浓度依赖性相互作用。
### 4.2 活性氧调节作用
利用CellROX? Green ROS探针对经红色种子提取物（RSE）处理的MIA PaCa-2细胞进行荧光定量分析，揭示了浓度依赖性的双向调节效应。在低浓度（1–2 mg/mL）条件下，RSE表现出抗氧化活性，能够降低细胞内基础ROS水平，提示其通过维持氧化还原稳态发挥化学预防潜力。然而，在高浓度（3–5 mg/mL）处理时，RSE转变为促氧化剂行为，细胞内ROS水平较未处理对照组升高约两倍，诱导氧化应激介导的细胞毒性。这种双相反应模式与文献中报道的多酚类化合物在功能性食品研究中的典型行为一致：低剂量发挥保护性抗氧化作用，高剂量则通过促进氧化应激选择性诱导癌细胞凋亡。
### 4.3 细胞活力抑制
将MIA PaCa-2细胞以每孔约10,000个的密度接种，经不同浓度（0、0.1、0.3、0.5、0.7、2和5 mg/mL）的圆叶葡萄各组分提取物处理48小时后，采用AO/EB双荧光染色法评估细胞活力。结果显示，种子提取物在极低浓度（0.1–0.7 mg/mL）下即引起MIA PaCa-2细胞活力的显著且迅速下降，其抑制效果远强于果皮和果肉提取物。这一发现表明圆叶葡萄种子中含有高效的生物活性化合物，能够在极低剂量下有效干扰胰腺癌细胞的生长和存活，凸显了其作为天然抗癌制剂的开发潜力。
### 4.4 质谱分析
离子阱质谱分析揭示了圆叶葡萄不同解剖学组分（果皮、果肉和种子）提取物中化合物谱的显著差异，重点关注鞣花酸的稳定性。质谱图显示，鞣花酸在种子提取物中的检出信号最强，丰度显著高于果皮和果肉，表明种子含有更高浓度的鞣花酸。进一步的时间序列分析表明，种子提取物中的鞣花酸在实验条件下表现出更好的化学稳定性，而果皮和果肉提取物中的鞣花酸水平则表现出较大的波动性和可能的降解趋势。这一发现为种子提取物优越的抗氧化和抗增殖活性提供了直接的化学物质基础。
## 五、讨论与结论
本研究的讨论部分指出，圆叶葡萄种子是三个解剖学组分中多酚含量最丰富、抗氧化能力最强、对MIA PaCa-2胰腺癌细胞增殖抑制效果最显著的组分。种子提取物中鞣花酸的丰度和稳定性优势，与其强效的抗增殖活性形成了良好的相关性。研究同时指出了当前工作的局限性：研究仅限于体外实验，多酚类化合物在体内的生物利用度、代谢途径和药效学特征仍需进一步阐明；此外，观察到的细胞毒性所涉及的具体分子机制尚未深入探究。未来研究应聚焦于NF-κB、MAPK和线粒体凋亡通路等机制靶点，以及肠道微生物群与多酚代谢的相互作用。关于多酚的双重氧化还原活性，研究人员指出其既可通过抗氧化作用减轻氧化应激、限制DNA损伤和慢性炎症，也可在特定条件下（如高局部浓度或过渡金属存在时）转变为促氧化剂，选择性增加癌细胞内的氧化应激以促进细胞凋亡。针对胰腺癌特征性的致密结缔组织增生性间质这一药物递送屏障，研究人员强调需要开发间质调节策略、纳米颗粒递送系统或联合治疗方案，以改善肿瘤内药物渗透和分布。
**研究结论**：本研究比较了圆叶葡萄不同解剖学组分的植物化学组成和生物活性，结果明确表明种子是果实中功能活性最强的部分。与预期目标一致，种子提取物表现出最高的总多酚含量、最强的抗氧化能力和对MIA PaCa-2胰腺癌细胞活力最显著的抑制作用。种子提取物中检测到的高水平且更稳定的鞣花酸，可能是其相对果皮和果肉表现出更优生物学效应的关键物质基础。通过证实圆叶葡萄种子是功能性植物化学物质的高度富集库且具有稳健的抗增殖活性，本研究支持将圆叶葡萄种子提取物策略性地纳入功能性食品或营养保健品配方中，以减轻氧化应激和调节癌症相关通路。要充分转化这些有前景的体外实验结果，仍需进一步的机制研究和体内评价来阐明圆叶葡萄各组分的生物利用度、代谢归宿及治疗相关性。
