【藥師專欄】認識前花青素
眾多植物的樹皮、果實及種子表皮，都富含前花青素，前花青素由於分子結構的不同，還可再分為A型與B型。
以單鍵聚合的B型前花青素較為常見，存在於綠茶、蘋果、葡萄和可可亞等多種植物中，卻無抵禦外敵的作用；而結構穩定、不易被分解的「A型前花青素」以雙鍵聚合，cranberry 中的 PAC 約佔總酚類物質的 71%[1]，由於其可與尿道中常見的 E. coli 蛋白配體 FimH 結合，改變細菌叢生態、避免不良因子附著的好處。[2]
化學組成與生物利用率
前花青素（PACs）由表兒茶素（epicatechin）、兒茶素（catechin）、沒食子兒茶素（gallocatechin）或表沒食子兒茶素（epigallocatechin）等黃烷-3-醇（flavan-3-ol）單體組成[3]。這些鏈結之間存在 C4–C6 與 C4–C8 雙鍵[4]。結構複雜度受聚合類型影響，而聚合類型又直接關係到生物利用率。生物利用率最高的是前花青素二聚體，更精確地說是表兒茶素二聚體，其吸收率為 5–10%[5]。低聚前花青素（Oligomeric Proanthocyanidins，OPCs[6]）指聚合度較低（2–4 個單體）的前花青素，而含 5 個以上單體的分子則稱為聚合型前花青素（PPCs）。[7]
代謝途徑與吸收
前花青素在肝臟中，單體結合物（monomer conjugates）的生成會增加，並釋放至血液循環中。接著，這些結合物會經由尿液排出、蓄積於組織中，或透過肝腸循環（hepato-intestinal circulation）隨膽汁部分返回腸道 [7:1]。研究顯示，聚合度高於 4 的單體是在大腸中被吸收的，這是因為高聚合度的多酚會經由腸道菌叢代謝。[3:1]
抑制生物膜形成的機制
前花青素（PAC）也能透過干擾細菌間的溝通系統來抑制生物膜形成，這種效果無論是單獨使用 PAC，或是將此植化素與 ciprofloxacin 併用都能觀察到。值得一提的是，含 PAC 的萃取物會使生物膜結構中處於活躍代謝狀態與休眠狀態的細胞都暴露於抗生素之下，進而發揮作用[8]。
抗黏附作用與細菌型態改變
PAC 與芹菜素（apigenin）類似，對存在於泌尿道與腸道上皮表面的細菌（如大腸桿菌 E. coli）具有抗黏附特性，可降低其毒力。植物化合物能降低細菌細胞外殼的硬度與黏附強度，間接抑制生物膜的形成。無論是浮游型細菌或包覆於生物膜基質中的微生物，受 PAC 影響後皆會出現型態變化，例如形狀異常，並可觀察到細胞膜電位改變及膜完整性受損，進而延緩其生長。[9]
對細菌移動能力與群體感應的影響
這種延緩效應同樣適用於微生物群集的移動能力，此點已在對抗綠膿桿菌（P. aeruginosa）的研究中獲得證實。該研究以相當低濃度（1 µg/mL）的蔓越莓來源 PAC，即達到將生物膜形成量降低一半的效果。此外，在經 PAC 處理的綠膿桿菌菌株中，也發現了群體感應（QS）訊號分子的變化，顯示這是另一種抑制生物膜形成的機制。[9:1]
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參考資料
[1] Nemzer BV, Al-Taher F, Yashin A, Revelsky I, Yashin Y. Cranberry: Chemical Composition, Antioxidant Activity and Impact on Human Health: Overview. Molecules. 2022 Feb 23;27(5):1503. doi: 10.3390/molecules27051503. PMID: 35268605; PMCID: PMC8911768. ↩︎
[2] Fydrych D, Jeziurska J, Wełna J, Kwiecińska-Piróg J. Potential Use of Selected Natural Compounds with Anti-Biofilm Activity. Int J Mol Sci. 2025 Jan 13;26(2):607. doi: 10.3390/ijms26020607. PMID: 39859320; PMCID: PMC11765509. ↩︎
[3 ]Monagas M, Urpi-Sarda M, Sánchez-Patán F, Llorach R, Garrido I, Gómez-Cordovés C, Andres-Lacueva C, Bartolomé B. Insights into the metabolism and microbial biotransformation of dietary flavan-3-ols and the bioactivity of their metabolites. Food Funct. 2010 Dec;1(3):233-53. doi: 10.1039/c0fo00132e. Epub 2010 Nov 17. PMID: 21776473. ↩︎ ↩︎
[4] Nam JW, Phansalkar RS, Lankin DC, Bisson J, McAlpine JB, Leme AA, Vidal CM, Ramirez B, Niemitz M, Bedran-Russo A, Chen SN, Pauli GF. Subtle Chemical Shifts Explain the NMR Fingerprints of Oligomeric Proanthocyanidins with High Dentin Biomodification Potency. J Org Chem. 2015 Aug 7;80(15):7495-507. doi: 10.1021/acs.joc.5b01082. Epub 2015 Jul 27. PMID: 26214362; PMCID: PMC4537297. ↩︎
[5] Zeng YX, Wang S, Wei L, Cui YY, Chen YH. Proanthocyanidins: Components, Pharmacokinetics and Biomedical Properties. Am J Chin Med. 2020;48(4):813-869. doi: 10.1142/S0192415X2050041X. PMID: 32536248. ↩︎
[6] Proanthocyanidin - Wikipedia ↩︎
[7] Zhao J, Pang Y, Dixon RA. The mysteries of proanthocyanidin transport and polymerization. Plant Physiol. 2010 Jun;153(2):437-43. doi: 10.1104/pp.110.155432. Epub 2010 Apr 13. PMID: 20388668; PMCID: PMC2879784. ↩︎ ↩︎
[8] Maisuria VB, Okshevsky M, Déziel E, Tufenkji N. Proanthocyanidin Interferes with Intrinsic Antibiotic Resistance Mechanisms of Gram-Negative Bacteria. Adv Sci (Weinh). 2022 Jul;9(20):e2202641. doi: 10.1002/advs.202202641. Erratum for: Adv Sci (Weinh). 2019 May 28;6(15):1802333. doi: 10.1002/advs.201802333. PMID: 35837803; PMCID: PMC9284181. ↩︎
[9] Ulrey RK, Barksdale SM, Zhou W, van Hoek ML. Cranberry proanthocyanidins have anti-biofilm properties against Pseudomonas aeruginosa. BMC Complement Altern Med. 2014 Dec 16;14:499. doi: 10.1186/1472-6882-14-499. PMID: 25511463; PMCID: PMC4320558. ↩︎ ↩︎
