氯化矢车菊素-3-芸香糖苷

产品名称: 氯化矢车菊素-3-芸香糖苷
英文名: Cyanidin-3-O-rutinoside chloride
中文别名: 氯化花青素鼠李葡糖苷
英文别名: Keracyanin chloride 
Cas 号: 18719-76-1
产品编码:BPF2135 
分子式: C₂₇H₃₁O₁₅Cl
分子量: 630.98
来源: 
物理性状: Powder
化合物类型: 黄酮类(Flavonoids)

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。

可以满足克级至公斤级大量需求，详情请咨询。

提供相关图谱和分析方法指导，可以提供包括色谱柱，对照品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的HPLC图谱

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要源泉，长久以来在人类健康维护和疾病治疗中扮演着不可或缺的角色。在种类繁多的天然化合物中，花青素（Anthocyanins）作为一类水溶性的植物色素，因其鲜艳的色彩和多样的生物活性而备受关注。它们广泛存在于水果、蔬菜和谷物中，是日常饮食中重要的功能性成分。近年来，流行病学研究和实验证据均表明，富含花青素的食物摄入与降低心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病及某些癌症的风险密切相关。这种健康效益主要归因于花青素强大的抗氧化、抗炎、抗突变及调节细胞信号通路的能力。

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷（Cyanidin-3-O-rutinoside chloride），作为一种典型的、自然界中含量较为丰富的花青素单体，是花青素氯化物家族的重要成员。其阳离子形式为矢车菊素-3-O-芸香糖苷（Cyanidin-3-O-rutinoside），在植物体内通常以稳定的氯化物盐形式存在。该化合物由花青素的基本骨架——矢车菊素（Cyanidin）与一个双糖基团——芸香糖（Rutinose，由鼠李糖和葡萄糖通过α-1,6糖苷键连接而成）在3位羟基上结合而成。这种特定的糖基化模式不仅赋予了该分子独特的水溶性和化学稳定性，也深刻影响着其生物利用度和生物学功能。

与更为人熟知的矢车菊素-3-葡萄糖苷（Cyanidin-3-glucoside）相比，氯化矢车菊素-3-芸香糖苷因其额外的鼠李糖基团，展现出不同的代谢途径和药理特性。大量研究证实，该化合物具有显著的抗氧化活性，能够直接清除自由基、螯合金属离子，并通过激活核因子E2相关因子2（NFE2L2/NRF2）等关键信号通路，上调一系列内源性抗氧化酶的表达，如超氧化物歧化酶（SOD1/SOD2）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）和血红素加氧酶1（HMOX1）。此外，它还对基质金属蛋白酶（MMP1、MMP3）和酪氨酸酶（TYR）等靶点具有调节作用，提示其在抗衰老、皮肤保护和色素沉着调控方面的潜力。

尽管氯化矢车菊素-3-芸香糖苷展现出广阔的应用前景，但其作为候选药物或功能性食品成分的开发仍面临挑战，尤其是其较低的生物利用度和化学不稳定性。本文旨在对氯化矢车菊素-3-芸香糖苷进行系统性的专业综述，从其化学结构与理化性质出发，深入探讨其植物来源、提取方法、药理活性、作用机制、成药性评价及药代动力学特征，并展望其未来的临床应用前景，以期为该天然产物的深入研究与开发提供全面而坚实的理论基础。

化学结构与理化性质

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的化学结构是其生物学功能的基石。其核心结构为矢车菊素（Cyanidin），属于黄酮类化合物中的花青素亚类。矢车菊素的基本骨架是一个2-苯基苯并吡喃阳离子结构，即黄烊盐（Flavylium cation）。其B环上的3’和4’位各有一个羟基（-OH），A环的5、7位也各有一个羟基，C环的3位羟基则与芸香糖基团相连。这种多酚羟基结构赋予了该分子强大的供氢能力和金属离子螯合能力，是其抗氧化活性的化学基础。

芸香糖（Rutinose）是一种二糖，由一分子鼠李糖（Rhamnose）和一分子葡萄糖（Glucose）通过α-1,6糖苷键连接而成。该糖基通过糖苷键连接在矢车菊素的C环3位氧原子上。糖基的存在极大地改变了母核花青素的理化性质。首先，糖基化显著提高了分子的水溶性，使其更易于在植物细胞液泡和人体体液中溶解和运输。其次，糖基化增加了分子的空间位阻，有助于稳定不稳定的花青素阳离子结构，延缓其在生理pH条件下的水合降解，从而提高其化学稳定性。氯化物（Chloride）作为反离子，与带正电的花青素阳离子结合，形成稳定的盐，便于分离、纯化和储存。

在理化性质方面，根据计算化学和实验数据，氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的分子量约为595.53 g/mol。其油水分配系数（LogP）为-1.7818，这是一个极低的负值，表明该化合物具有极强的亲水性，几乎不溶于脂质。这一特性决定了其难以被动扩散通过生物膜的脂质双分子层，是其口服生物利用度低的关键原因之一。其极性表面积（TPSA）高达250.52 Ų，远高于口服药物通常建议的140 Ų上限，进一步印证了其强极性和低膜通透性。该化合物在水中的溶解度（水溶性）为1.9970 mg/mL，属于可溶范畴，这为其在体内循环和细胞外液中发挥作用提供了可能。关于血脑屏障（BBB）穿透能力，评估结果为“低”，这与高极性、大分子量和高TPSA的特征相符，表明该化合物难以通过完整的血脑屏障进入中枢神经系统，其药理作用可能主要局限于外周组织。此外，hERG抑制风险评估为“否”，提示其诱发心脏QT间期延长和心律失常的潜在风险较低。Ames试验结果为1.5，通常认为小于2为阴性或弱阳性，表明该化合物在细菌回复突变试验中未显示出显著的遗传毒性，初步安全性良好。

植物来源与提取方法

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷并非一种稀有的天然产物，它在植物界中分布广泛，尤其是在许多常见的深色浆果、核果和蔬菜中含量丰富。其典型的植物来源包括：
1. 浆果类：黑莓（Rubus fruticosus）、黑树莓（Rubus occidentalis）、桑葚（Morus alba 或 Morus nigra）、欧洲越橘（Vaccinium myrtillus）、蔓越莓（Vaccinium macrocarpon）和接骨木莓（Sambucus nigra）等。其中，黑树莓和桑葚常被认为是该化合物的标志性成分之一。
2. 核果类：樱桃（尤其是酸樱桃 Prunus cerasus）、李子（Prunus domestica）和桃子（Prunus persica）的果皮和果肉中也含有一定量的矢车菊素-3-芸香糖苷。
3. 其他：某些品种的紫甘薯（Ipomoea batatas）、紫玉米（Zea mays）和红洋葱（Allium cepa）的鳞茎中也能检测到该成分。

提取氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的经典方法是溶剂提取法。考虑到花青素的热不稳定性和对pH的敏感性，提取过程通常需要在低温、避光和酸性条件下进行，以防止其氧化降解。常用的提取溶剂是酸化水或酸化醇类（如甲醇、乙醇）。常用的酸包括盐酸（HCl）、甲酸（Formic acid）或三氟乙酸（TFA），浓度通常控制在0.1%-1% (v/v)。酸化环境有助于维持花青素的黄烊盐阳离子形式，使其保持稳定和鲜艳的红色。

为了提高提取效率和纯度，近年来发展了许多辅助提取技术：
1. 超声波辅助提取（UAE）：利用超声波的空化效应破坏植物细胞壁，加速溶剂渗透和目标成分溶出，具有提取时间短、温度低、效率高的优点。
2. 微波辅助提取（MAE）：利用微波的体加热效应，使细胞内部温度迅速升高，压力增大，导致细胞破裂，从而快速释放花青素。但需注意控制微波功率和时间，避免局部过热导致化合物降解。
3. 酶辅助提取（EAE）：使用纤维素酶、果胶酶等生物酶降解植物细胞壁中的纤维素和果胶，降低传质阻力，从而在温和条件下提高花青素的提取率。

提取后的粗提物通常需要通过色谱技术进行纯化。最常用的方法是柱层析，包括大孔吸附树脂（如XAD-7HP、HP-20）层析、凝胶过滤层析（如Sephadex LH-20）和制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）。大孔吸附树脂层析是工业上最常用的初步纯化方法，通过吸附和解吸步骤，可以有效地去除糖类、有机酸和水溶性蛋白质等杂质，获得富含花青素的组分。随后，通过制备型HPLC，使用C18反相色谱柱和酸性流动相（如乙腈-水-甲酸体系），可以实现不同花青素单体的精准分离，最终获得高纯度的氯化矢车菊素-3-芸香糖苷标准品。

药理活性研究

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的药理活性研究主要集中在其抗氧化、抗炎、抗糖尿病、心血管保护及抗肿瘤等方面，其中抗氧化活性是其众多生物学效应的核心基础。

1. 抗氧化活性
这是该化合物最显著和最基本的药理活性。其抗氧化机制是多方面的：
* 直接自由基清除：分子结构中的多个酚羟基能够作为氢原子供体，直接中和活性氧（ROS）和活性氮（RNS），如羟基自由基（·OH）、超氧阴离子（O₂⁻·）、过氧亚硝酸盐（ONOO⁻）等，从而阻断自由基链式反应。
* 金属离子螯合：其邻二酚羟基结构（B环的3’,4’-二羟基）能够螯合过渡金属离子（如Fe²⁺、Cu²⁺），抑制Fenton反应，从而减少高活性羟基自由基的生成。
* 激活内源性抗氧化系统：这是其更持久和重要的抗氧化机制。该化合物能够激活核因子E2相关因子2（NRF2）信号通路。NRF2是细胞应对氧化应激的主要转录因子，被激活后进入细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动下游一系列抗氧化酶基因的表达，包括超氧化物歧化酶（SOD1、SOD2）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）和血红素加氧酶1（HMOX1）。通过上调这些酶的表达，细胞整体的抗氧化防御能力得到系统性增强。

2. 抗炎活性
氧化应激与炎症反应密切相关。氯化矢车菊素-3-芸香糖苷通过抑制核因子κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等关键炎症信号通路，减少促炎细胞因子（如TNF-α、IL-6、IL-1β）和炎症介质（如前列腺素E2、一氧化氮）的产生。其对基质金属蛋白酶（MMP1、MMP3）的抑制作用，也与其抗炎和组织重塑调节功能相关。

3. 抗糖尿病与代谢调节
研究表明，该化合物能够抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性，从而延缓碳水化合物的消化和吸收，有助于控制餐后血糖升高。此外，它还能通过激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）信号通路，改善胰岛素敏感性，促进葡萄糖摄取和利用，并对抗糖尿病并发症中的氧化应激和炎症损伤。

4. 心血管保护
通过其抗氧化和抗炎活性，该化合物能够抑制低密度脂蛋白（LDL）的氧化修饰，这是动脉粥样硬化起始的关键步骤。它还能改善血管内皮功能，促进一氧化氮（NO）的生成，从而舒张血管，降低血压。此外，它还能抑制血小板的聚集，发挥抗血栓作用。

5. 皮肤保护与抗衰老
在皮肤生物学中，该化合物显示出多方面的保护作用。首先，它能够抑制酪氨酸酶（TYR）的活性，减少黑色素的合成，从而发挥美白和改善色素沉着的潜力。其次，通过抑制紫外线（UV）诱导的MMP1（胶原酶）和MMP3（基质溶解素）的表达，它能够减少皮肤胶原蛋白和弹性蛋白的降解，从而对抗光老化和皮肤皱纹的形成。同时，其强大的抗氧化能力也能保护皮肤细胞免受UV辐射引起的DNA损伤和氧化应激。

作用机制与分子靶点

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的药理活性并非源于单一靶点，而是通过多靶点、多途径的网络调控模式实现的。其核心作用机制可归纳为以下几个方面，并涉及多个关键分子靶点。

1. 核心机制：NRF2-ARE信号通路的激活
这是该化合物发挥抗氧化和细胞保护作用的最核心机制。在正常生理状态下，NRF2与胞浆中的Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）结合，并被泛素化降解。当细胞暴露于氧化应激或亲电试剂（包括某些花青素代谢物）时，KEAP1的关键半胱氨酸残基被修饰，导致其构象改变，释放NRF2。新合成的NRF2稳定并转位进入细胞核，与小Maf蛋白形成异二聚体，结合到靶基因启动子区域的抗氧化反应元件（ARE）上。这启动了一系列II相解毒酶和抗氧化酶的表达，包括：
* SOD1 (Cu/Zn-SOD) 和 SOD2 (Mn-SOD)：催化超氧阴离子歧化为过氧化氢和氧气。
* CAT：将过氧化氢分解为水和氧气。
* GPX1：利用谷胱甘肽还原过氧化氢和有机过氧化物。
* HMOX1：催化血红素降解，生成具有抗氧化活性的胆绿素、一氧化碳和游离铁。
通过上调这些靶基因，该化合物显著增强了细胞应对后续氧化应激挑战的能力，这是一种“适应性”或“预适应”的保护机制。

2. 对基质金属蛋白酶（MMPs）的调控
MMPs是一类锌依赖性内肽酶，负责降解细胞外基质（ECM）成分。MMP1（间质胶原酶）主要降解I、II、III型胶原，而MMP3（基质溶解素）能降解多种ECM蛋白并激活其他MMPs。在皮肤光老化和关节炎等病理过程中，MMPs的过度表达是ECM降解和组织损伤的主要原因。氯化矢车菊素-3-芸香糖苷能够通过抑制MAPK（如JNK、p38）和AP-1（激活蛋白-1）信号通路，下调由UV辐射或炎症因子诱导的MMP1和MMP3的表达，从而保护胶原蛋白和ECM的完整性。

3. 对酪氨酸酶（TYR）的抑制
酪氨酸酶是黑色素合成过程中的关键限速酶，催化酪氨酸羟化为多巴（DOPA），并进一步氧化为多巴醌。该化合物能够通过直接与酪氨酸酶活性中心的铜离子螯合，或作为底物类似物竞争性抑制其活性，从而减少黑色素的生成。这种抑制作用与其抗氧化活性协同，使其成为潜在的皮肤美白剂。

4. 对炎症信号通路的调节
该化合物能够抑制IκB激酶（IKK）的活性，阻止IκBα的磷酸化和降解，从而抑制NF-κB的核转位和转录活性。NF-κB的抑制导致下游促炎基因（如TNF-α、IL-6、COX-2、iNOS）的表达下调。同时，它也能抑制MAPK通路（ERK、JNK、p38）的磷酸化，进一步减弱炎症反应。

5. 与细胞凋亡和增殖相关的靶点
在肿瘤细胞中，该化合物显示出促凋亡和抗增殖活性。其机制可能涉及：上调促凋亡蛋白（如Bax、Bad），下调抗凋亡蛋白（如Bcl-2）；激活caspase级联反应；抑制PI3K/Akt/mTOR和Wnt/β-catenin等促生存和增殖信号通路；以及诱导细胞周期阻滞（如G0/G1期阻滞）。

成药性评价与药代动力学

尽管氯化矢车菊素-3-芸香糖苷在体外和体内模型中展现出丰富的药理活性，但其作为口服药物的开发面临着严峻的成药性挑战，核心问题在于其极低的生物利用度。

1. 成药性评价
根据Lipinski的“五规则”（Rule of Five），一个理想的候选口服药物通常应满足：分子量<500，LogP<5，氢键供体数<5，氢键受体数<10。氯化矢车菊素-3-芸香糖苷的分子量（595.53）和氢键受体数（>15）均显著超标，其LogP为负值，表明其亲水性过强。这些性质决定了其口服吸收差、膜通透性低。此外，其高TPSA（>250 Ų）也提示其难以被动扩散。因此，从传统口服药物的角度看，该化合物的成药性较差。然而，Ames试验阴性（1.5）和hERG抑制风险低，表明其具有良好的初步安全性，这为其作为功能性食品成分或局部外用制剂（如皮肤护理）的开发提供了优势。

2. 药代动力学特征
* 吸收：口服后，大部分氯化矢车菊素-3-芸香糖苷在胃和小肠中不能被直接吸收。其高极性和大分子量使其难以通过被动扩散穿过肠上皮细胞。少量可能通过葡萄糖转运蛋白（如SGLT1）或钠离子依赖的转运体被吸收，但效率极低。
* 代谢：未被吸收的部分进入结肠，被肠道微生物群代谢。肠道菌群的水解酶（如β-葡萄糖苷酶、α-鼠李糖苷酶）会将其糖苷键水解，释放出苷元——矢车菊素。矢车菊素本身极不稳定，在生理pH下会迅速降解为酚酸（如原儿茶酸、香草酸）和醛类。这些酚酸代谢物是口服花青素后血液和尿液中检测到的主要形式。被吸收的少量原型或甲基化/葡萄糖醛酸化/硫酸化结合物，会经历首过效应，在肝脏和小肠壁进一步代谢。
* 分布：由于亲水性强，该化合物及其代谢物主要分布在血浆和细胞外液中，与血浆蛋白的结合率可能较低。其低BBB穿透性限制了其在中枢神经系统的分布。
* 排泄：原型化合物及其代谢物主要通过尿液和胆汁排泄。由于生物利用度极低，口服后血浆中原型化合物的浓度通常在纳摩尔甚至皮摩尔水平，远低于体外实验中显示有效活性的微摩尔浓度。

3. 提高生物利用度的策略
鉴于其药代动力学瓶颈，研究者们探索了多种策略来提高其生物利用度：
* 结构修饰：通过化学或酶法对其结构进行修饰，如制备前药（如乙酰化、磷酸化衍生物），以提高其脂溶性和膜通透性。
* 纳米递送系统：将化合物包封在脂质体、纳米粒、纳米乳液或环糊精包合物中，可以保护其免受胃肠道降解，促进其吸收，并实现靶向递送。
* 与吸收增强剂联用：如与胡椒碱（Piperine）联用，抑制葡萄糖醛酸化和P-糖蛋白外排，从而提高生物利用度。
* 改变给药途径：开发局部外用制剂（如乳膏、凝胶、贴片）用于皮肤疾病；或开发口腔黏膜、鼻腔给药等非口服途径，以绕过肝脏首过效应。

临床应用前景与展望

尽管面临药代动力学的挑战，氯化矢车菊素-3-芸香糖苷凭借其独特的多靶点药理活性和良好的安全性，在多个领域的应用前景依然广阔。

1. 功能性食品与膳食补充剂
这是其最直接和现实的应用方向。作为许多深色浆果中的主要活性成分，富含该化合物的提取物可以作为功能性食品原料或膳食补充剂，用于日常抗氧化保健，辅助降低慢性病风险。例如，开发针对心血管健康、血糖管理或眼部健康的特定配方。虽然其口服生物利用度低，但肠道菌群产生的酚酸代谢物同样具有生物活性，可能通过“肠道-器官轴”发挥系统性作用。因此，将其作为“益生元”或“后生元”的前体来理解，可能比单纯追求血浆中原型浓度更为合理。

2. 皮肤护理与化妆品
该化合物在皮肤保护方面展现出巨大潜力。其抑制TYR、MMP1/MMP3以及强大的抗氧化活性，使其成为理想的抗衰老、美白和防晒辅助成分。开发含有该化合物的外用精华液、乳液或面膜，可以直接作用于皮肤细胞，避免口服吸收的瓶颈。纳米脂质体或纳米乳剂等递送技术可以进一步提高其透皮吸收率和稳定性，使其在化妆品领域的应用更具可行性。

3. 辅助治疗与联合用药
鉴于其抗炎、抗氧化和调节代谢的作用，该化合物有望作为辅助治疗手段，与常规药物联用，用于管理一些慢性疾病。例如：
* 糖尿病：与降糖药联用，可能有助于更好地控制血糖和改善胰岛素抵抗，并减轻糖尿病并发症中的氧化应激损伤。
* 心血管疾病：与他汀类药物或抗血小板药物联用，可能增强抗动脉粥样硬化和抗血栓效果。
* 炎症性皮肤病：与皮质类固醇或钙调神经磷酸酶抑制剂联用，可能减少激素用量和副作用，提高疗效。

4. 未来研究方向
未来的研究应聚焦于以下几个方面：
* 深入阐明代谢物活性：系统研究其肠道菌群代谢产物（如原儿茶酸、间苯三酚醛等）的药理活性，明确是原型化合物还是其代谢物在体内发挥了主要作用。
* 优化递送系统：开发高效、安全、可产业化的纳米递送系统，以克服其口服生物利用度低的瓶颈，并探索局部、黏膜等非口服给药途径。
* 靶点验证与网络药理学：利用现代分子生物学技术（如基因敲除、蛋白质组学）和计算生物学方法（如网络药理学、分子对接），更精确地验证其关键分子靶点，并揭示其多靶点协同作用的复杂网络。
* 临床转化研究：开展设计严谨的随机对照临床试验（RCT），在特定人群（如糖尿病患者、皮肤老化人群）中验证其有效性和安全性，为将其开发为真正的药品或功能声称的保健食品提供高级别循证医学证据。

结语

氯化矢车菊素-3-芸香糖苷作为一种典型的天然花青素，以其独特的化学结构为基础，展现出了超越简单抗氧化剂的复杂生物学功能。它通过直接清除自由基、螯合金属离子以及精妙地调控NRF2、NF-κB、MAPK等多个关键信号通路，实现对氧化应激、炎症反应、细胞外基质重塑和色素代谢的多维度调节。其对TYR、MMP1、MMP3、SOD、CAT、GPX1、HMOX1等一系列靶点的作用，构成了其抗衰老、皮肤保护、心血管保护及代谢调节等药理活性的分子基础。

然而，从实验室的活性发现到临床的实际应用，该化合物面临着“高活性、低暴露”的经典困境。其极低的LogP、高TPSA和低口服生物利用度是其作为系统用药的主要障碍。但这并未否定其价值，反而指引了新的研究方向。一方面，通过先进的制剂技术（如纳米递送）和结构修饰来改善其药代动力学特性；另一方面，重新审视其作为“前药”或“肠道微生物调节剂”的角色，关注其代谢产物的活性，以及开发局部外用等非口服给药途径。

展望未来，随着对花青素代谢和生物活性机制的深入理解，以及药物递送技术的不断进步，氯化矢车菊素-3-芸香糖苷有望在功能性食品、化妆品以及辅助治疗药物等领域找到其独特的应用定位。它不仅是自然界赋予我们的一种优秀活性分子，更是研究天然产物从“餐桌”到“药箱”转化过程中所面临的机遇与挑战的一个缩影。对其持续深入的研究，必将为人类健康事业贡献新的知识和解决方案。